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随着测试技术的发展，EPR成为医学研究方面的重要测试手段。自选捕捉技术可以捕捉生物体中短寿命的活性氧自由基，从而研究自由基相关疾病的病理研究。自旋标记和饱和转移技术实现了对非顺磁性生物样品的EPR测试，以血清白蛋白为例，选取具有稳定自由基结构的长链脂肪酸（如氮氧自由基）作为探针引入血清蛋白中与血清白蛋白结合，用电子顺磁共振波谱仪检测探针自由基的EPR波谱，EPR波形反映出自旋探针的状态，例如其分子运动特征、周围环境的电磁特性等，可以分析自旋标记的脂肪酸与白蛋白的结合能力，由此可以检测血清白蛋白结构和功能的变化。
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