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
• Gamme de température : -40°C…+80°C (en option : 0°C…135°C)
• 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
• Gamme de température : -40°C…+80°C (en option : 0°C…135°C)
• 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
• 10mg Complexe 195Pt,
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
• 10mg Complexe 195Pt,
CD2Cl2
• 1D 195Pt {1H}
• NS = 256
• Expt. Time: 1 min 42
sec
-4570 -4575 -4580 -4585 -4590 -4595 -4600 ppm
CP-BBO 5mm 800 MHz 195Pt
• 10mg Complexe 195Pt,
CD2Cl2
• 195Pt {1H}
• NS = 128
• T1 (inversion-
récupération
• T1 = 21 msec
CP-BBO 5mm 800 MHz 195Pt
• 10mg Complexe 195Pt,
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
Data courtesy of Prof. Ichio Shimada, Dr. Koh Takeuchi, AIST, Tokyo
800 MHz CP-TXO
• T1RNAse 1mM dans H2O:D2O
9:1
• COCA CTIA détectée 13C
• NS = 1
• 10 minutes
ppm
166168170172174176178180182 ppm
30
35
40
45
50
55
60
65
Data courtesy of Prof. Ichio Shimada, Dr. Koh Takeuchi, AIST, Tokyo
800 MHz CP-TXO
• T1RNAse 1mM dans H2O:D2O
9:1
• (H)COCA IARE, détectée 13C
• NS = 1
• D1 = 100ms !
• 71 secondes !
ppm
168170172174176178180 ppm
45
50
55
60
65
Data courtesy of Prof. Ichio Shimada, Dr. Koh Takeuchi, AIST, Tokyo
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
© Copyright Bruker Corporation. All rights reserved.
Innovation with Integrity
Copyright © 2011 Bruker Corporation. All rights reserved. www.bruker.com