Cryosondes en RMN Haute - Bruker · 2016-12-09 · Cryosondes en RMN Haute Résolution à l’état liquide Innovation with Integrity Olivier Assémat. Bruker BioSpin, France 30ème

Cryosondes en RMN Haute Résolution à l’état liquide

Innovation with Integrity

Olivier Assémat.

Bruker BioSpin, France

30ème Réunion Utilisateurs

29- 30 Novembre 2016

Plan de la présentation

• Cryosondes

• Cryosondes Prodigy

• Cryosondes refroidies à l’hélium

• Unités de refroidissement CCU/2 & CCU/3

• Nouveautés

• 3mm TCI 800 MHz

• 5mm BBO 800 MHz

• 5mm TXO vs. TCI

Cryosonde Prodigy Abordable, économique

• Investissement moins important que pour

un système à l’hélium en circuit fermé

• Gain en performance important avec un

coût de fonctionnement et de

maintenance minimal

• Intervalles de maintenance plus longs

(2 ans)

• Package incluant l’unité de contrôle, et le

Dewar d’azote

• Installation simple

Portfolio Cryosondes Prodigy

09/12/2016 4

Cryosondes

Prodigy 400 MHz 500 MHz 600 MHz 700 MHz

Prodigy BBO

Prodigy TCI

Cryosonde Prodigy BBO 400MHz 13C INADEQUATE

17.5mg Quinine

(100mM) dans

DMSO-d6 , tube

5mm.

16 h

ppm

2030405060708090100110120130140150 ppm

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

ppm

100105110115120125130135140145150155160 ppm

140

145

150

155

160

165

170

175

180

185

190

C

C

C

CC

C

C

C

CC

C C

C

C

C

C C

C

CH

H

H

H

H2H

H

H

H2

H

H

H

H3

H2

H

H2

N

N

O

O

C

H2

C

C

C

CC

C

C

C

CC

C C

C

C

C

C C

C

CH

H

H

H

H2H

H

H

H2

H

H

H

H3

H2

H

H2

N

N

O

O

C

H2

Cryosonde Prodigy TCI 500MHz

• 15mM (3,2 mg) Ajmalicine DMSO-d6

• 2D 1H-13C HMBC

• ns = 2;

• TD = 4k x 256

• 12 min

ppm

12345678 ppm

20

40

60

80

100

120

140

9 décembre 2016 6

Cryosonde Prodigy TCI 500MHz 1H-13C NOESY-HSQC

• Lb-FABP 1.3mM

• Ns = 8

• TD = 2k x 512

• 120ms mixing

• 90 min

Structure ensemble from Vasile et al, J Biomol NMR; 25, 157-160, 2003

ppm

8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppm

10

8

6

4

2

0

Cryosonde Prodigy Résumé

• Gain en sensibilité

2…3 pour tous les noyaux (équivalent à + >300 MHz)

(Min.) 5 x plus rapide vs. Sonde conventionnelle

Vitesse d’analyse augmentée / quantité d’échantillon réduite

• Fonctionnalités adaptées pour :

Applications en routine / recherche

RMN structurale petite molécules

RMN-Bio : suppression de solvant,

tenue en puissance excellentes

9

Cryosonde Prodigy TCI

RT TXI Prodigy TCI He-cooled TCI

SNR EB 1.0 2.5 5.0

SNR 13C 1.0 2.0 4.0

SNR

Sucrose 1.0 2.4 3.5

9 décembre 2016 9

Cryosondes

2016 :

16 années de succès

> 1600 Cryosondes installées chez nos clients

9 décembre 2016 10

Unités de refroidissement cryogéniques : Versions, et support

• Unité de refroidissement CU/2:

• Fin de production : 2005

• Fin de Service (EOS) : Janvier 2018 support assuré au mieux de nos capacités

• Z49290 – 2m • Z70377 – 3m • Z70917 – 4m • Z70929 – 5m • Z74368 – 6m • Z71863 - ICE

Unités de refroidissement cryogéniques : Versions, et support

• Unité de refroidissement CU/3:

• Fin de production : 2006

• Fin de Service (EOS) : Janvier 2018 support assuré au mieux de nos capacités

• Z74852 – 2m • Z74853 – 3m • Z74854 – 4m • Z74855 – 5m • Z74856 – 6m • Z74857 - ICE

Portfolio Cryosondes Hélium (Spectroscopie)

9 décembre 2016 13

Cryosondes 400 500 600 700 800 850 900 950 1000

DCH C-H-D

5mm TCI H-C/N-D

3mm TCI H-C/N-D

1.7mm TCI H-C/N-D

QCI H/P-C/N/D

QCI H/F-C/N/D

TXO C/H-N-D

DUX 2H

DUL-C-H-D 10mm

BBFO

BBO H&F

Cryosondes 5mm TXO

• Gamme de température : -40°C…+80°C (en option : 0°C…135°C)

• Préamplificateur refroidi pour tous les noyaux :

• 13C, 15N, 1H, 2H

• Gradient Z

• Deux versions:

• optimisée 13C (par défault)

• optimisée 15N (optionnel : gain en 15N ~30%, au détriment du 13C)

Cryosondes 5mm TCI


• Préamplificateurs refroidis: 1H, 13C, 2H

• Nouveau, en option : préamplificateur 15N refroidi

• Optionnel : bobine 1H accordable 19F

• Gradient Z

• Optionnel : Gradients XYZ

Cryosondes 5mm QCI HPCN


• Préamplificateurs refroidis: 1H, 13C, 2H

• Nouveau, en option : préamplificateurs 15N ou 31P refroidis

• Optionnel : bobine 1H accordable 19F

• Gradient Z

Cryosondes 10mm DUL

• Gamme de température : 0°C…+135°C

• Préamplificateurs refroidis : 1H, 13C, 2H,

• Gradient Z (2 G/cmA)

• NOUVEAU : Cryosonde Multi-Noyaux “MNP” 10mm

• Jusqu’à 5 noyaux (gamme 31P-15N)

TCI 3mm 800 MHz

9. Dezember 2016 18

TCI 3mm 800 MHz, suppression H2O 2mM Lysozyme

• 1D 1H Presat using

composite read

pulse & crusher

gradient

• ns = 8

• AQ = 1s

-111 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppm

4.64.85.0 ppm

TCI 3mm 800 MHz 1H-15N HSQC: 2mM Lysozyme

• 2D 1H-15N HSQC with

flip-back & SI at

natural abundance

• ns = 16

• 128 increments

• AQ = 80ms

• Expt. Time 38 min

• 7 uM 15N species !!

ppm

6.57.07.58.08.59.09.510.010.511.0 ppm

105

110

115

120

125

130

BBO 800 MHz 5mm

9. Dezember 2016 21

CP-BBO 5mm 800 MHz

• Cryosonde 5mm BBO H&F, gradient Z

• 1H – 19F;

• 31P – 15N;

• 2H

• TOUS les noyaux bénéficient d’un préamplificateur refroidi

• Gammes de température

• -40°C … +80°C

• 0°C … +135°C

CP-BBO 5mm 800 MHz

• Polymère, TCE-d2

• 1D 1H

• NS = 16

• ZG30

• TE = 400 K

-2-115 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppm

345678 ppm

x 4096

CP-BBO 5mm 800 MHz

• Polymère, TCE-d2

• 1D 13C{1H}

• Ns = 1024

• ZGPG30

• TE = 400 K

• Expt. Time 47 min

200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 ppm

x 64 202530354045 ppm

CP-BBO 5mm 800 MHz

• 10mg Complexe 195Pt,

CD2Cl2

• 1D 1H

• NS = 1

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 ppm

CP-BBO 5mm 800 MHz, détection 31P


CD2Cl2

• 1D 31P {1H}

• NS = 32

-555 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 ppm

678910 ppm

31P-195Pt: 1742 Hz

CP-BBO 5mm 800 MHz 195Pt


CD2Cl2

• 1D 195Pt {1H}

• NS = 256

• Expt. Time: 1 min 42

sec

-4570 -4575 -4580 -4585 -4590 -4595 -4600 ppm



CD2Cl2

• 195Pt {1H}

• NS = 128

• T1 (inversion-

récupération

• T1 = 21 msec



CD2Cl2

• HMQC 1H - 195Pt

• TD 1k x 128

• NS = 8

• Cnst2 = 50 Hz

• Expt. Time 18.5 min

ppm

2.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.0 ppm

-4570

-4575

-4580

-4585

-4590

-4595

Cryosondes: détection X

CP-TXO vs. CP-TCI

9 décembre 2016 30

Modèles de sondes

X sur la bobine interne: “OBSERVE” 1H sur la bobine interne : “INVERSE”

1H (Proton)

Noyaux X :

C, N

TCI, QCI DCH, TXO

31

Modèles de sondes

1H (Proton)

Noyaux X

C, N

1H (Proton) Noyaux X

C, N, D

32

X sur la bobine interne: “OBSERVE” 1H sur la bobine interne : “INVERSE”

TCI, QCI DCH, TXO

S/N

Sensibilités comparées des Cryosondes INVERSE /

OBSERVE

Comparaison 5mm TCI & TXO

Concentration NaCl [mM]

TXO

TCI tube 5mm

TCI shaped tube

TCI tube 3mm

800 MHz CP-TXO

• Sucrose 2mM dans H2O:D2O

9:1

• Présaturation, pulse composite

et gradient

• SiNo: 1035:1

(1.5 ppm bruit)

• Résolution: 13%

9 8 7 6 5 4 3 2 1 ppm

5.40 ppm

Data courtesy of Prof. Ichio Shimada, Dr. Koh Takeuchi, AIST, Tokyo

800 MHz CP-TXO

• T1RNAse 1mM dans H2O:D2O

9:1

• INEPT 15N refocalisée

• NS = 128

• 3 minutes

859095100105110115120125130135 ppm


800 MHz CP-TXO


9:1

• COCA CTIA détectée 13C

• NS = 1

• 10 minutes

ppm

166168170172174176178180182 ppm

30

35

40

45

50

55

60

65


800 MHz CP-TXO


9:1

• (H)COCA IARE, détectée 13C

• NS = 1

• D1 = 100ms !

• 71 secondes !

ppm

168170172174176178180 ppm

45

50

55

60

65


Protéines Intrinsèquement Désordonnées (IDP) Nouveaux besoins en RMN (méthodologie, technologie)

• Meilleures sensibilités 1H, 13C, 15N

• Dispersion spectrale

• Champs plus élevés

• détection 13C directe (5mm CP-TXO,

5mm CP-TCI)

• détection 15N

• Dimensionnalité plus élevée , acquisitions rapides (4D, 5D, 6D,…)

combinées avec NUS, APSY, acquisitions parallèles

Résumé

• Cryosondes

• Cryosondes Prodigy

• Cryosondes refroidies à l’hélium

• Unités de refroidissement CCU/2 & CCU/3

• Nouveautés

• 3mm TCI 800 MHz

• 5mm BBO 800 MHz

• 5mm TXO vs. TCI

Remerciements

• Prof. P. Rösch, Dr. K. Schweimer, University Bayreuth

• Prof. Alexander Breeze, University Leeds

• Prof. Tom Frenkiel, MRC Mill Hill

• Prof. Ichio Shimada, Dr. Koh Takeuchi, AIST, Tokyo

• Prof. Göran Karlsson, Swedish NMR Centre, Gothenburg

• Klemens Kessler, Nicolas Freytag and Probe R&D

• Till Kühn, Aitor Moreno, Helena Kovacs, Sandra Loss, Frank Schumann, Barbara Perrone, Wolfgang Bermel, Daniel Mathieu, Klaus Zick, Clemens Anklin

• Rainer Kümmerle

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