分子間多量子相干方法及其在生物組織中的應用①

張連娣，王楚楚，林雁勤，陳 忠

(廈門大學物理系，福建 廈門 361005)

高分辨率的核磁共振 (Nuclear Magnetic Resonance，NMR)譜能為物質的結構分析及譜峰歸屬提供有價值的信息。自1945年底，Purcell小組和Bloch小組分別獨立地觀測到核自旋系統產生的NMR信號［1－3］以來，NMR展現出極強的生命力和廣闊的應用前景，已成為物理學、化學、生物及醫藥［4］等領域最廣泛應用且最有力的譜學工具之一。

然而，在過去的十多年間，在高極化 (高濃度)核自旋體系中卻出現了一些不能用常規NMR理論來解釋的實驗現象。1990年，Warren小組［3］在500M譜儀上采用三脈沖序列{(π/2)x－τ－(π/2)－x－t1－(π/2)x－t2}對80%H2O+20%D2O樣品做二維 (two Dimension，2D)譜實驗時，在間接維(F1)觀察到了多量子相干 (Multiple－Quantum Coherence，MQC)信號。1993 年 Warren 小組［5，6］采用有梯度場參與的二脈沖序列 (即CRAZED脈沖序列)，對80%H2O+20%D2O樣品做2D譜實驗時，再次發現相似的實驗現象。這些實驗現象都與傳統的NMR理論矛盾，據此Warren等從量子的角度指出這些峰是由分子間的偶極耦合作用產生的。之后在兩個假設［7］的基礎上，Warren等［6］提出了分子間多量子相干 (intermolecular Multiple－Quantum Coherence，iMQC)這一突破性概念。

決定NMR譜效用的關鍵標準是線寬和線形，而傳統NMR信號的線寬和樣品感受到的磁場不均勻性密切相關，為了得到高分辨率的NMR譜，必須消除磁場不均勻性。而iMQC信號源于分子間遠程偶極相互作用，其有效范圍在5－500μm之間，遠小于樣品的一般尺寸，因此吸引譜學工作者將其應用于不均勻場下獲取高分辨率譜。近年來，iMQC被證明是在不均勻磁場下獲得高分辨率NMR譜的非常有前景的方法。

1 分子間多量子相干的基本理論

自從iMQC概念提出后，由于其特有的性質被廣泛用于在不均勻場下獲得高分辨率的NMR譜。……