Implementation of Frequency Rapid Scan Electron Spin Resonance Spectroscopy into Nuclear Magnetic Resonance Systems
Project goals
Historically, even little progress in magnetic resonance have dramatically extended the field of its applications. Especially, this includes the use of nuclear magnetic resonance (NMR) in hospitals. Based on my recent developments in frequency rapid scan electron spin resonance (ESR) (ERC, GA714850), I intend to provide a working prototype of a combined high-field ESR/NMR system operating at the magnetic field of 11.75 T, which causes ESR and proton NMR at frequencies of 329 GHz and 500 MHz, respectively. The ESR/NMR concept will allow us to perform liquid state NMR hyperpolarization experiments (DNP) for such a desirable enhancement of inherently weak NMR signals, which limits progress in many today relevant biological studies. This will significantly increase the knowledge of complex systems, including the structure and dynamics of large biomolecules. The proposed system design can be easily modified to adjust to any high magnetic field NMR spectrometers. This will increase the functionality of the existing widespread NMR spectrometers, allowing more efficient use of resources.
Keywords
Electron Spin ResonanceNuclear Magnetic ResonanceElectron Spin DynamicsSpin LabellingDynamic Nuclear PolarizationHyperpolarization
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Grant projects of excellence in basic research EXPRO
Call for proposals
SGA0202100008
Main participants
Vysoké učení technické v Brně / Středoevropský technologický institut
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
21-20716X
Alternative language
Project name in Czech
Využití frekvenční rychlé skenovací elektronové spinové rezonanční spektroskopie v systémech nukleární magnetické rezonance
Annotation in Czech
I malé pokroky v magnetické rezonanci vedly k obrovskému nárůstu jejího využití, včetně zobrazování pomocí magnetické rezonance (MRI) v nemocnicích. Na základě mých současných výsledků dosažených metodou rapidně se měnící frekvence v ESR (grant ERC, GA 714850) hodlám odstranit současné limitace a vyvinout funkční prototyp kombinovaného systému ESR/NMR pracujícího v magnetickém poli 11.75 T, což odpovídá frekvencím 500 MHz pro NMR a 329 GHz pro ESR. Tento návrh nám umožní provádět hyperpolarizační měření v NMR (známá jako DNP), která jsou vhodná pro zesílení již tak slabých signálů v NMR, což limituje pokrok v mnoha oblastech biologie. Tento přístup významně posune výzkum komplexních systémů, zejména pak struktury a dynamiky velkých biomolekul. Tento návrh systému lze snadno rozšířit na jiné spektrometry NMR pracující v silných magnetických polích. Tento přístup mnohonásobně zvětší počet možností stávajících běžných spektrometrů NMR a zefektivní tím jejich využití.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
OECD FORD - main branch
10301 - Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
OECD FORD - secondary branch
30403 - Technologies involving identifying the functioning of DNA, proteins and enzymes and how they influence the onset of disease and maintenance of well-being (gene-based diagnostics and therapeutic interventions [pharmacogenomics, gene-based therapeutics])
OECD FORD - another secondary branch
10610 - Biophysics
BE - Theoretical physics
BO - Biophysics
EI - Biotechnology and bionics
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2021
Realization period - end
Dec 31, 2025
Project status
K - Ending multi-year project
Latest support payment
Jul 9, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GX-R
Data delivery date
Feb 21, 2025
Finance
Total approved costs
44,876 thou. CZK
Public financial support
44,876 thou. CZK
Other public sources
989 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
44 876 CZK thou.
Public support
44 876 CZK thou.
100%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Atomic, molecular and chemical physics (physics of atoms and molecules including collision, interaction with radiation, magnetic resonances, Mössbauer effect)
Solution period
01. 01. 2021 - 31. 12. 2025