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Showing 1 to 9 of 9 (0.032 seconds)Spelling suggestions: "subject:"kernresonanz"" "subject:"elektronenspinresonanz""
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High Sensitivity Nuclear Magnetic Resonance at Extreme PressuresMeier, Thomas 06 June 2016 (has links) (PDF)
Moderne Hochdruckforschung entwickelt sich rasant zu einer der vielfältigsten und
überraschensten Disziplinen der Festkörperphysik. Unter Benutzung von Diamantstempelzellen
können Drücke erreicht werden, die den Bedingungen im Inneren unserer Erde
ähneln.
Eine Anwendung von Kernmagnetischen Resonanzexperimenten (NMR) in Diamantstempelzellen
galt jedoch für lange Zeit als unmöglich. In der vorliegenden Arbeit
wird ein neuartiger Ansatz weiterentwickelt, der Radiofrequenz-(RF)-Mikrospulen benutzt,
die direkt zwischen den Diamantstempeln platziert werden, und somit zu einer
signifikanten Sensitivitätssteigerung führen.
Es ist gelungen, Hochdruckzellen zu entwickeln, die für die speziellen Anforderungen
der NMR zugeschnitten sind. Des Weiteren konnte eine nicht metallische, nicht
magnetische Dichtung entwickelt werden, die zudem zu einer signfifikanten Stabilisierung
des Probenvolumens führt. Eine breit angelegte Analyse der Leistungsfähigkeit dieser
neuartigen NMR-Hochdruckprobenköpfe zeigt deren Leistungsfähigkeit mit sehr hohen
Empfifindlichkeiten sowie einer exzellenten RF Anregung und Zeitauflösung.
Drei Anwendungsbeispiele, die das Potenzial dieses Ansatzes in dieser Arbeit
unterstreichen, werden vorgestellt. Bei Drücken von bis zu 4 GPa werden die elektronischen
und dynamischen Eigenschaften von elementarem Gallium untersucht. Unter
höheren Drücken ist es gelungen, einen druckinduzierten Isolator-Metall-Übergang in
dem ternären Chalkogenid AgInTe2 zu beobachten. Schlussendlich ist es gelungen, die
strukturellen und elektronischen Eigenschaften von Rubin bei Drücken von bis zu 30.5
GPa zu untersuchen, was einer Verdreifachung des bisher zugänglichen experimentellen
Druckbereiches entspricht und die NMR für moderne Hochdruckanwendungen möglich
macht.
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Glycosaminoglycan Monosaccharide Blocks Analysis by Quantum Mechanics, Molecular Dynamics, and Nuclear Magnetic ResonanceSamsonov, Sergey A., Theisgen, Stephan, Riemer, Thomas, Huster, Daniel, Pisabarro, M. Teresa 09 July 2014 (has links) (PDF)
Glycosaminoglycans (GAGs) play an important role in many biological processes in the extracellular matrix. In a theoretical approach, structures of monosaccharide building blocks of natural GAGs and their sulfated derivatives were optimized by a B3LYP6311ppdd//B3LYP/ 6-31+G(d) method. The dependence of the observed conformational properties on the applied methodology is described. NMR chemical shifts and proton-proton spin-spin coupling constants were calculated using the GIAO approach and analyzed in terms of the method's accuracy and sensitivity towards the influence of sulfation, O1-methylation, conformations of sugar ring, and ω dihedral angle. The net sulfation of the monosaccharides was found to be correlated with the 1H chemical shifts in the methyl group of the N-acetylated saccharides both theoretically and experimentally. The ω dihedral angle conformation populations of free monosaccharides and monosaccharide blocks within polymeric GAG molecules were calculated by a molecular dynamics approach using the GLYCAM06 force field and compared with the available NMR and quantum mechanical data. Qualitative trends for the impact of sulfation and ring conformation on the chemical shifts and proton-proton spin-spin coupling constants were obtained and discussed in terms of the potential and limitations of the computational methodology used to be complementary to NMR experiments and to assist in experimental data assignment.
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New Methods in NMR Spectroscopy for the Study of Protein Dynamics / Neue Methoden in der NMR-Spektroskopie zur Untersuchung der Dynamik von ProteinenLakomek, Nils-Alexander 28 October 2008 (has links)
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Brominated Skeletal Components of the Marine Demosponges, Aplysina cavernicola and Ianthella basta: Analytical and Biochemical InvestigationsKunze, Kurt, Niemann, Hendrik, Ueberlein, Susanne, Schulze, Renate, Ehrlich, Hermann, Brunner, Eike, Proksch, Peter, Pée, Karl-Heinz van 28 November 2013 (has links) (PDF)
Demosponges possess a skeleton made of a composite material with various organic constituents and/or siliceous spicules. Chitin is an integral part of the skeleton of different sponges of the order Verongida. Moreover, sponges of the order Verongida, such as Aplysina cavernicola or Ianthella basta, are well-known for the biosynthesis of brominated tyrosine derivates, characteristic bioactive natural products. It has been unknown so far whether these compounds are exclusively present in the cellular matrix or whether they may also be incorporated into the chitin-based skeletons. In the present study, we therefore examined the skeletons of A. cavernicola and I. basta with respect to the presence of bromotyrosine metabolites. The chitin-based-skeletons isolated from these sponges indeed contain significant amounts of brominated compounds, which are not easily extractable from the skeletons by common solvents, such as MeOH, as shown by HPLC analyses in combination with NMR and IR spectroscopic measurements. Quantitative potentiometric analyses confirm that the skeleton-associated bromine mainly withstands the MeOH-based extraction. This observation suggests that the respective, but yet unidentified, brominated compounds are strongly bound to the sponge skeletons, possibly by covalent bonding. Moreover, gene fragments of halogenases suggested to be responsible for the incorporation of bromine into organic molecules could be amplified from DNA isolated from sponge samples enriched for sponge-associated bacteria.
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High Sensitivity Nuclear Magnetic Resonance at Extreme PressuresMeier, Thomas 10 May 2016 (has links)
Moderne Hochdruckforschung entwickelt sich rasant zu einer der vielfältigsten und
überraschensten Disziplinen der Festkörperphysik. Unter Benutzung von Diamantstempelzellen
können Drücke erreicht werden, die den Bedingungen im Inneren unserer Erde
ähneln.
Eine Anwendung von Kernmagnetischen Resonanzexperimenten (NMR) in Diamantstempelzellen
galt jedoch für lange Zeit als unmöglich. In der vorliegenden Arbeit
wird ein neuartiger Ansatz weiterentwickelt, der Radiofrequenz-(RF)-Mikrospulen benutzt,
die direkt zwischen den Diamantstempeln platziert werden, und somit zu einer
signifikanten Sensitivitätssteigerung führen.
Es ist gelungen, Hochdruckzellen zu entwickeln, die für die speziellen Anforderungen
der NMR zugeschnitten sind. Des Weiteren konnte eine nicht metallische, nicht
magnetische Dichtung entwickelt werden, die zudem zu einer signfifikanten Stabilisierung
des Probenvolumens führt. Eine breit angelegte Analyse der Leistungsfähigkeit dieser
neuartigen NMR-Hochdruckprobenköpfe zeigt deren Leistungsfähigkeit mit sehr hohen
Empfifindlichkeiten sowie einer exzellenten RF Anregung und Zeitauflösung.
Drei Anwendungsbeispiele, die das Potenzial dieses Ansatzes in dieser Arbeit
unterstreichen, werden vorgestellt. Bei Drücken von bis zu 4 GPa werden die elektronischen
und dynamischen Eigenschaften von elementarem Gallium untersucht. Unter
höheren Drücken ist es gelungen, einen druckinduzierten Isolator-Metall-Übergang in
dem ternären Chalkogenid AgInTe2 zu beobachten. Schlussendlich ist es gelungen, die
strukturellen und elektronischen Eigenschaften von Rubin bei Drücken von bis zu 30.5
GPa zu untersuchen, was einer Verdreifachung des bisher zugänglichen experimentellen
Druckbereiches entspricht und die NMR für moderne Hochdruckanwendungen möglich
macht.
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Brominated Skeletal Components of the Marine Demosponges, Aplysina cavernicola and Ianthella basta: Analytical and Biochemical InvestigationsKunze, Kurt, Niemann, Hendrik, Ueberlein, Susanne, Schulze, Renate, Ehrlich, Hermann, Brunner, Eike, Proksch, Peter, Pée, Karl-Heinz van 28 November 2013 (has links)
Demosponges possess a skeleton made of a composite material with various organic constituents and/or siliceous spicules. Chitin is an integral part of the skeleton of different sponges of the order Verongida. Moreover, sponges of the order Verongida, such as Aplysina cavernicola or Ianthella basta, are well-known for the biosynthesis of brominated tyrosine derivates, characteristic bioactive natural products. It has been unknown so far whether these compounds are exclusively present in the cellular matrix or whether they may also be incorporated into the chitin-based skeletons. In the present study, we therefore examined the skeletons of A. cavernicola and I. basta with respect to the presence of bromotyrosine metabolites. The chitin-based-skeletons isolated from these sponges indeed contain significant amounts of brominated compounds, which are not easily extractable from the skeletons by common solvents, such as MeOH, as shown by HPLC analyses in combination with NMR and IR spectroscopic measurements. Quantitative potentiometric analyses confirm that the skeleton-associated bromine mainly withstands the MeOH-based extraction. This observation suggests that the respective, but yet unidentified, brominated compounds are strongly bound to the sponge skeletons, possibly by covalent bonding. Moreover, gene fragments of halogenases suggested to be responsible for the incorporation of bromine into organic molecules could be amplified from DNA isolated from sponge samples enriched for sponge-associated bacteria.
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Glycosaminoglycan Monosaccharide Blocks Analysis by Quantum Mechanics, Molecular Dynamics, and Nuclear Magnetic ResonanceSamsonov, Sergey A., Theisgen, Stephan, Riemer, Thomas, Huster, Daniel, Pisabarro, M. Teresa 09 July 2014 (has links)
Glycosaminoglycans (GAGs) play an important role in many biological processes in the extracellular matrix. In a theoretical approach, structures of monosaccharide building blocks of natural GAGs and their sulfated derivatives were optimized by a B3LYP6311ppdd//B3LYP/ 6-31+G(d) method. The dependence of the observed conformational properties on the applied methodology is described. NMR chemical shifts and proton-proton spin-spin coupling constants were calculated using the GIAO approach and analyzed in terms of the method's accuracy and sensitivity towards the influence of sulfation, O1-methylation, conformations of sugar ring, and ω dihedral angle. The net sulfation of the monosaccharides was found to be correlated with the 1H chemical shifts in the methyl group of the N-acetylated saccharides both theoretically and experimentally. The ω dihedral angle conformation populations of free monosaccharides and monosaccharide blocks within polymeric GAG molecules were calculated by a molecular dynamics approach using the GLYCAM06 force field and compared with the available NMR and quantum mechanical data. Qualitative trends for the impact of sulfation and ring conformation on the chemical shifts and proton-proton spin-spin coupling constants were obtained and discussed in terms of the potential and limitations of the computational methodology used to be complementary to NMR experiments and to assist in experimental data assignment.
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Ion selectivity of the NaK channel investigated by solid-state NMRHendriks, Kitty 24 May 2022 (has links)
Ionenkanäle sind für die zelluläre Homöostase und die elektrische Aktivität in höheren Eukaryoten essentiell. Die vorliegende Arbeit widmet sich dem nichtselektiven Kanal NaK und seinen kaliumselektiven Mutanten.
Die Bedeutung von Ionenkanälen wird in Kapitel 1 speziell für die kationenselektive Ionenkanal-Superfamilie diskutiert. Darin werden verschiedene Vertreter dieser Superfamilie untersucht und ihre Strukturen und Ionenselektivität analysiert.
In Kapitel 2 wird gezeigt, dass NaK zwei unterschiedliche Selektivitätsfilterkonformationen aufweist, die entweder durch Na+- oder K+-Ionen stabilisiert sind. Unter Verwendung von Festkörper-NMR Spektroskopie und molekulardynamischen Simulationen wurden zwei Ionenleitungswege entdeckt.
In Kapitel 3 wurde eine Kristallstruktur von NaK ermittelt, welche die vorhergesagte und für den Seiteneintrittsmechanismus essentielle seitliche Ionenbindungsstelle bestätigt. Die zwei Untereinheiten in der asymmetrischen Einheit zeigen die dynamische Natur der unteren Teile der Transmembranhelices sowie duale Konformationen für die Reste im Selektivitätsfilter.
Im Gegensatz zu NaK sind die kaliumselektiven Mutanten ionensensitiver, wie in Kapitel 4 gezeigt: Unter Na+-Bedingungen verliert der gesamte Selektivitätsfilter in den kaliumselektiven Mutanten seine Stabilität. Die stärkere Verbindung zwischen Selektivitätsfilter und der Porenhelix in den kaliumselektiven Mutanten ermöglicht keine nichtselektive Ionenleitung.
Unter Verwendung von protonendetektierter Festkörper-NMR wurde die Wechselwirkung zwischen Wassermolekülen und der kaliumselektiven Mutante NaK2K charakterisiert und präsentiert in Kapitel 5. Es wurde gezeigt, dass der Selektivitätsfilter von NaK2K unter physiologischen Bedingungen wasserfrei ist.
Diese Ergebnisse werden in Kapitel 6 im Ganzen betrachtet und die verbleibenden Fragen werden erörtert, außerdem wird ein kurzer Ausblick auf die zukünftige Forschung zum Thema Ionenselektivität im NaK-Kanal gegeben. / Ion channels are essential to cellular homeostasis and electrical activity in higher eukaryotes. This thesis discusses the non-selective channel NaK and its potassium-selective mutants.
The importance of ion channels is discussed in chapter 1 with a special focus on the tetrameric cation-selective ion channel superfamily. Various members of this superfamily are explored and their structures and ion selectivity are analysed.
NaK is shown to have two distinct selectivity filter conformations that are stabilized by either Na+ or K+ ions in chapter 2. Using solid-state NMR spectroscopy and molecular dynamics simulations, two ion conduction pathways were discovered.
In chapter 3 a crystal structure of NaK was determined that confirms the previously predicted side-entry ion binding site, essential to the side-entry pathway. The two subunits in the asymmetric unit display the dynamical nature of the lower parts of the transmembrane helices as well as dual conformations for residues in the selectivity filter.
In contrast to NaK the potassium-selective mutants are more ion sensitive as shown in chapter 4. The entire selectivity filter loses its stability under Na+ conditions for the potassium-selective mutants. The stronger connection of the selectivity filter and the pore helix in the potassium-selective mutants does not allow for non-selective ion conduction.
Using proton-detected ssNMR, the interaction between water molecules and the potassium-selective mutant NaK2K was characterized and this is presented in chapter 5. The selectivity filter of NaK2K was shown to be free of water under physiological conditions.
These results get put in perspective and the questions which remain are discussed in chapter 6. A short outlook on future research for the topic of ion selectivity in the NaK channel is given.
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Detailing radio frequency controlled hyperthermia and its application in ultrahigh field magnetic resonanceWinter, Lukas 06 August 2014 (has links)
Die vorliegende Arbeit untersucht die grundsätzliche Machbarkeit, Radiofrequenzimpulse (RF) der Ultrahochfeld (UHF) Magnetresonanztomographie (MRT) (B0≥7.0T) für therapeutische Verfahren wie die RF Hyperthermie oder die lokalisierte Freigabe von Wirkstoffträgern und Markern zu nutzen. Im Rahmen der Arbeit wurde ein 8-Kanal Sened/Empfangsapplikator entwickelt, der bei einer Protonenfrequenz von 298MHz operiert. Mit diesem weltweit ersten System konnte in der Arbeit experimentell bewiesen werden, dass die entwickelte Hardware sowohl zielgerichtete lokalisierte RF Erwärmung als auch MR Bildgebung und MR Thermometrie (MRTh) realisiert. Mit den zusätzlichen Freiheitsgraden (Phase, Amplitude) eines mehrkanaligen Sendesystems konnte aufgezeigt werden, dass der Ort der thermischen Dosierung gezielt verändert bzw. festgelegt werden kann. In realitätsnahen Temperatursimulationen mit numerischen Modellen des Menschen, wird in der Arbeit aufgezeigt, dass mittels des entwickelten Hybridaufbaus eine kontrollierte und lokalisierte thermische Dosierung im Zentrum des menschlichen Kopfes erzeugt werden kann. Nach der erfolgreichen Durchführung dieser Machbarkeitsstudie wurden in theoretischen Überlegungen, numerischen Simulationen und in ersten grundlegenden experimentellen Versuchen die elektromagnetischen Gegebenheiten von MRT und lokal induzierter RF Hyperthermie für Frequenzen größer als 298MHz untersucht. In einem Frequenzbereich bis zu 1.44GHz konnte der Energiefokus mit Hilfe spezialisierter RF Antennenkonfigurationen entscheidend weiter verkleinert werden, sodass Temperaturkegeldurchmesser von wenigen Millimetern erreicht wurden. Gleichzeitig konnte gezeigt werden, dass die vorgestellten Konzepte ausreichende Signalstärke der zirkular polarisierten Spinanregungsfelder bei akzeptabler oberflächlicher Energieabsorption erzeugen, um eine potentielle Machbarkeit von in vivo MRT bei B0=33.8T oder in vivo Elektronenspinresonanz (ESR) im L-Band zu demonstrieren. / The presented work details the basic feasibility of using radiofrequency (RF) fields generated by ultrahigh field (UHF) magnetic resonance (MR) (B0≥7.0T) systems for therapeutic applications such as RF hyperthermia and targeted drug delivery. A truly hybrid 8-channel transmit/receive applicator operating at the 7.0T proton MR frequency of 298MHz has been developed. Experimental verification conducted in this work demonstrated that the hybrid applicator supports targeted RF heating, MR imaging and MR thermometry (MRTh). The approach offers extra degrees of freedom (RF phase, RF amplitude) that afford deliberate changes in the location and thermal dose of targeted RF induced heating. High spatial and temporal MR temperature mapping can be achieved due to intrinsic signal-to-noise ratio (SNR) gain of UHF MR together with the enhanced parallel imaging performance inherent to the multi-channel receive architecture used. Temperature simulations in human voxel models revealed that the proposed hybrid setup is capable to deposit a controlled and localized RF induced thermal dose in the center of the human brain. After demonstrating basic feasibility, theoretical considerations and proof-of-principle experiments were conducted for RF frequencies of up to 1.44GHz to explore electrodynamic constraints for MRI and targeted RF heating applications for a frequency range larger than 298MHz. For this frequency regime a significant reduction in the effective area of energy absorption was observed when using dedicated RF antenna arrays proposed and developed in this work. Based upon this initial experience it is safe to conclude that the presented concepts generate sufficient signal strength for the circular polarized spin excitation fields with acceptable specific absorption rate (SAR) on the surface, to render in vivo MRI at B0=33.8T or in vivo electron paramagnetic resonance (EPR) at L-Band feasible.
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