低场核磁

工业化应用，让低场核磁技术未来可期——访华东师范大学姚叶锋教授[导读] 近日，仪器信息网特别采访了上海市磁共振重点实验室姚叶锋教授，请他就高校的产学研转化、低场核磁技术前景等内容展开介绍。位于上海市普陀区的华东师范大学校园里，有一间创立于上世纪50年代的磁共振重点实验室。它由我国波谱学事业创始人之一、前华东师范大学副校长邬学文先生创建。从这里走出了国内核磁共振研究领域无数人才，也诞生了国产低场核磁品牌“纽迈分析”的前身，上海纽迈电子科技有限公司。2017年8月，上海市磁共振重点实验室携手苏州纽迈分析仪器股份有限公司成立“华师大-纽迈核磁共振技术联合实验室”，延续此前产学研合作的基因，共同推进低场核磁共振技术的研发和成果转化。近日，仪器信息网特别采访了上海市磁共振重点实验室姚叶锋教授，请他就高校的产学研转化、低场核磁技术前景等内容展开介绍。华东师范大学姚叶锋教授低场核磁：上海市磁共振重点实验室的一张名片 姚叶锋，华东师范大学教授，上海市磁共振重点实验室主任。研究生就读于华东师范大学，由知名固体核磁专家陈群教授“领进门”，毕业后赴德国马普高分子研究所攻读博士学位，师从固体核磁专家H. W. Spiess教授，继续从事固体核磁和高分子物理方面的研究。2008年学成归国，正式进入上海市磁共振重点实验室。回国后，姚叶锋教授一直从事核磁技术的开放和应用研究，核磁方法的应用体系包括：高性能聚烯烃材料的结构和性能、固态电解质与全固态电池、钙钛矿结构材料与性能。在核磁设备研发方面，姚叶锋教授开发了一套基于仲氢的超极化设备，并研发出一系列用于仲氢超极化信号寿命增长的长寿命自旋单态制备技术。2013年迄今共发表SCI文章49篇，其中影响因子5以上的文章26篇。由于在高性能聚乙烯材料方面的特色研究工作，曾被荷兰Teijin Aramid公司聘为技术顾问指导超高强度聚乙烯纤维研发。因在固体核磁研究和应用方面的特色工作，获得国内波谱学zui高奖-王天眷波谱学奖。回国十年，姚叶锋教授说起重点实验室的发展历程如数家珍。“实验室成立于1952年，当时的名称叫‘华师大波谱教研室’。创始人邬学文先生在核磁共振领域有很深造诣，早在1958年就利用自己搭建的仪器在国内首次观测到核磁共振现象，上世纪80年代更凭借自主研发的核磁共振仪器荣获上海市科技奖项。秉承创始人在仪器研发和工程化方面打下的基础，实验室形成了磁共振医学成像和低场核磁仪器系统开发两大特色，先后孵化了从事医学和成像核磁研发的上海卡勒幅磁共振技术有限公司，以及主打低场核磁仪器研发的上海纽迈电子科技有限公司(现为苏州纽迈分析仪器股份有限公司)。”重点实验室目前拥有Siemens 3T磁共振成像仪、500MHz液体/600MHz固体宽腔/700MHz液体核磁共振波谱仪，以及来自纽迈分析的VTMR核磁共振变温分析仪等核磁共振仪器。姚叶锋教授表示：“看到低场核磁今后在工业和科研领域的巨大前景，我们和纽迈合作共建了磁共振技术联合实验室，目的是要打造一个国内ling先、国际yi流，以低场核磁研发与应用为导向的实验室。”让“科研语言”和“企业语言”实现互通 共建实验室落成后，华东师范大学与纽迈分析开展了多种尝试，希望把企业需求和高校的技术实力有机结合，集成到低场磁共振系统技术的深入研发和成果转化中。姚叶锋教授介绍了几个成功案例，包括双量子(DQ)法测定交联密度方法开发和基于低场核磁共振技术的食用油高通量智能化品质分析系统的研制。日常生活中，我们随处可见橡胶、胶水、果冻、洗涤剂、化妆品等一类“软物质”。这是一种处于固体和理想流体之间的软凝聚态物质，一般由大分子或基团组成，由于具备对外界微小作用敏感、非线性响应、自组织行为、性能与网络结构密切相关等特性，使得常规的分析手段难以对其进行有效观测，基于固体核磁的双量子研究方法成了研究“软物质”的有效策略。双量子研究方法过去是由国外厂商独有，经过实验室与纽迈的联合攻关，目前已在纽迈生产的变温核磁共振设备(0.5特斯拉)上初步实现双量子法的序列、测试条件和数据处理方法，并应用到天然橡胶交联密度的测量表征中，且“性能和指标已经接近进口仪器。”第二个案例是食用油品质的真伪鉴别。市面上一些不法商贩为牟取暴利，通常会把低价油掺到高价油中进行出售，以达到迷惑消费者的目的。类似的掺油情况很难通过常规手段进行检测，实验室利用建立数据处理算法模型，在纽迈提供的低场核磁共振设备上开发了适用于测试食用油的磁共振指纹谱序列，实现市面上各类油品的真伪鉴别。在上海市科委仪器专项的支持下，纽迈基于低场核磁共振技术的食用油高通量智能化品质分析系统已研制成功，下一步有望实现车载乃至便携式，为工商、质检机构的执法人员提供现场快速检测依据。与纽迈合作多年，让姚叶锋教授印象最深刻的是纽迈整个公司对于技术的执着追求。他举了个例子：“我们曾采购过纽迈一台用于弛豫测量的低场核磁设备，弛豫测量本身对仪器的要求并不高，但纽迈为了让仪器能有更好的应用，对它进行了持续不断的技术升级，并将我们的使用反馈进一步整合到仪器的改进优化中，整个过程体现出纽迈对于技术的追求。”每到周六周日，纽迈的技术人员还会到华东师范大学聆听核磁共振相关的课程，姚叶锋教授说这是双方在合作中慢慢摸索出的经验。“合作过程中我们发现企业语言和高校语言有时并不互通，虽然我们都处在核磁这个小众的领域里，但并不能说对方的意思你就能马上听懂。要想使沟通达到水乳交融的状态，就必须要学校的老师走出去，让企业的技术人员走进来，这也是我们举办技术交流会，以及纽迈工程师到学校上课的原因。”要想让高校和企业的语言实现互通，其中还涉及到许多产学研转化的问题，姚叶锋教授对此深有感触。“通过这么多年跟不同企业的交流，我们总结出来，首先，企业和科研人员应该明确自己的定位，科研着眼于研究，企业做好市场开发和技术推广，二者的角色不能混淆，搅合到一起对双方都是灾难。第二，要加强沟通，所有不成功的案例归结起来都是沟通不良造成的，这也是我们和纽迈建立长期交流机制的原因。第三是互惠互利，要营造双方能够获利的空间，这并不仅仅指金钱方面，企业给科研人员一定的回馈，科研人员也愿意把技术奉献给企业，形成双方共赢的态势。”姚叶锋教授补充说：“如果能做到这三点，企业和科研院所的合作就有前景了。”低场核磁zui好的应用在于工业化 2018年末北大售后维权事件爆发，引发行业对核磁共振仪器的高度关注。国产核磁共振仪器该如何发展，怎样追赶进口设备，姚叶锋教授认为关键在于评价体系和工匠精神。姚叶锋教授指出：“核磁从连续波向傅里叶变换发展的时候，正好处于特殊阶段，国内原有技术积累缺失，国产核磁错过了发展的黄金时期。然而在追赶的过程中，原有科研评价体系过于重视SCI文章，导致科研体系内的工程技术人才严重匮乏，再加上整个行业缺乏工匠精神的培养，国内的核磁共振仪器制造水平远不敌国外。”不过上述现象也在逐渐扭转。仪器的研发和工程化本身是一项枯燥且周期长的工作，姚叶锋教授希望高校和科研院所在制定工程技术人才的考核体系时，能根据工程研制自身的发展规律制定更有针对性的考核指标，在评价和激励上给予仪器研发人员一定支持。未来如果高温超导、超极化等颠覆性技术能成熟地应用于核磁共振设备上，国内核磁共振仪器，尤其国产高场核磁将有望实现对进口品牌的“弯道超车”。当然，比起主攻科研市场、曲高和寡的高场核磁共振设备，姚叶锋教授更看好低场核磁技术的发展前景。“高场核磁仪器太娇嫩，并且受到很多空间和成本的限制，你无法想象将它应用于某些工业化的场景。而低场核磁技术zui好的应用就在于工业化。”“举个例子，基于低场核磁技术开发的食用油真伪鉴别方法经改进之后，同样可以应用到酸奶、坚果、粮食、玉米、大豆等行业。”此外，低场核磁技术可以通过测定单倍体与多倍体在含油量上的差异，实现玉米种子的有效筛选 可以开发适合于岩心分析的脉冲序列和多弛豫反演技术，实现孔隙度、渗透率等岩石参数的快速无损检测，提升油气资源勘探的效率。姚叶锋教授表示：“目前开发的低场核磁共振的应用还只是冰山一角，有更多的应用领域有待于发掘，可以说低场核磁共振无论是在以纤维、食品、材料、能源为代表的传统行业，还是在以纳米材料、新能源、智能制造、基因医学为代表的新型行业，都大有可为。”下一步，实验室将与纽迈继续就双量子(DQ)法测定交联密度方法进行开发，提供给纽迈一套完整的天然橡胶交联密度DQ法分析测试、解释方法、流程等相关文档。同时，将对低场核磁指纹谱序列进行开发，推进低场核磁技术在食品领域相关标准的建立，为食品安全保驾护航。姚叶锋教授表示：“当前，国产核磁共振发展基础薄弱、企业小、散和低水平竞争现象没有得到根本性转变，加速提高磁共振仪器产业的技术创新能力、加强核磁仪器研发的产、学、研联合，已经成为每一位核磁人的当务之急。”向工业市场迈进的同时，姚叶锋教授也看到低场核磁与其他技术联用的可能，在课题组的光催化研究中已开展尝试。据介绍，这也是实验室下一步有望和纽迈或其他企业开展合作的方向，为国产核磁共振仪器产业的发展“添砖加瓦” 。[来源：仪器信息网]

低场核磁共振（LF-NMR）技术具有检测速度快、对样品无损伤、无需预处理、实时获得数据等特点，同时还能够反映样品中水分子的存在形式及分布状态，目前，该项技术在多种领域取得了广泛应用；磁共振成像(MRI)是根据有磁距的原子核在磁场作用下，能产生能级间的跃迁的原理而采用的一项新检查技术，此项技术在医学领域对于人类有着长远的帮助。在第六届磁共振网络会议（iCMR2022）中的低场核磁(LFNMR)与磁共振成像(MRI)技术，仪器信息网共邀请了六位来自不同高校及科研机构的专家，为大家深度解析低场核磁(LFNMR)与磁共振成像(MRI)技术。 （点击报名）中国科学院生物物理研究所正高级工程师 胡一南《基于光泵式原子磁力计的非接触检测方法》 （点击报名）胡一南，中科院生物物理所研究员，高级技术专家，主要从事基于高灵敏原子磁力计的非接触检测方法研究，在中科院生物物理所任工程师期间，参加了搭建SQUID脑磁系统，对脑磁图技术及其临床应用有了深入了解。并发现原子磁力计在脑磁图仪上的巨大潜在应用价值。带领团队从事基于原子磁力计的可穿戴脑磁图系统研究，研发面向脑磁图的高精度高稳定性原子磁力计，承担并完成了基于主动磁补偿线圈的稳场等科研项目。如何快速地高精度地对锂电池的电量（SoC）和健康状况（SoH）进行检测是锂离子电池大规模应用以及循环使用的瓶颈问题，胡一南工程师提出基于使用原子磁力计测量电池磁化率的检测方案，通过突破背景磁场以及环境磁场强度对原子磁力计的灵敏度限制实现了毫秒级的电池非接触检测。牛津仪器应用科学家 文祎《如果核磁有了光》 （点击报名）文祎2011年于中国科学院上海药物研究所获得药物化学专业结构生物学方向博士学位，主要工作是以异核多维核磁共振技术研究生物大分子的结构、功能、相互作用以及基于弛豫的蛋白质动力学分析。2017年加入牛津仪器任磁共振应用科学家，主要负责低场台式核磁的应用开发以及售前售后技术支持。本次文祎科学家的报告题目为《如果核磁有了光》，具体将聚焦台式核磁。牛津仪器台式核磁共振波谱仪X-Pulse，具备宽带多核、流动化学、自动进样、变温和数据库等功能特性，在现场即可完成研发、质控和教学中多样的核磁分析任务。本次研讨会文祎科学家将分享台式核磁与光相结合，在实验室中实现光催化过程的原位分子水平监测技术。西湖大学副教授 孙磊《基于金属有机框架中电子自旋的锂离子量子传感》 （点击报名）孙磊，2021年10月加入西湖大学理学院组建分子量子器件和量子信息实验室。孙磊实验室致力于设计分子材料以研究量子现象，并通过器件实现分子级别的量子操控。研究主要围绕以下三个方向展开：（1）制备单分子自旋电子学和量子信息处理器件；（2）开发基于分子电子自旋量子比特的量子传感器，探索其在能源和生物领域中的应用 （3）制备单层二维金属有机框架材料及其异质结，探索量子输运现象。孙磊实验室设计合成了含有稳定自由基的金属有机框架，利用电子顺磁共振技术实现了室温下、溶液相中的锂离子鉴定和定量检测，并验证了多种离子并行传感的可行性。青岛腾龙微波科技有限公司技术支持工程师 杜婧雯《Spinsolve台式核磁用于在线反应监测》 （点击报名）杜婧雯，硕士毕业于中国科学院上海药物研究所药物分析专业，硕士期间主要从事基于核磁共振技术的蛋白质-小分子相互作用研究。目前在青岛腾龙微波科技有限公司担任技术支持工程师，主要致力于向不同行业的核磁用户推广Spinsolve台式核磁共振波谱仪和MestreNova软件产品的多种应用，同时根据用户的不同需求提供个性化解决方案及技术服务。化学反应的实时监测便于化学家们及时了解反应动力学、反应机理和反应进程，本次杜婧雯工程师将结合台式核磁共振波谱仪的技术及应用优势，介绍Spinsolve台式核磁针对于在线反应监测的应用，包括硬件装置和软件系统，以及数据的采集、处理、导出。清华大学博士后 李文郁《低场核磁共振技术在水泥基材料中的理论模型及应用》 （点击报名）李文郁，清华大学土木工程系博士后。研究领域：水泥基材料，水泥水化机理，低场核磁，固体核磁，核磁方法。低场核磁共振技术以水为探针来表征水泥基材料。相比水泥基材料研究中的压汞、氮吸附等传统测孔方法，低场核磁具有快速、原位、无损、预处理要求低等特殊优势。除广泛认可的孔结构表征外，低场核磁还具有物相定量和水分动力学研究的能力。李文郁博士后将各应用中所用到的理论模型归纳为四种，重点指出了各理论模型中的本征限制条件，为目前应用中的问题进行归类并分别提供了有效解决方案。此外，以多项水泥水化研究为例，通过低场核磁及其与X射线衍射、热重、量热仪等技术的结合，展示了低场核磁用于缓凝机理研究的可行性。山东职业学院教授 赵晓丽《植物特有插入序列诱导膜融合机制的核磁共振研究》 （点击报名）赵晓丽，博士毕业于北京大学北京核磁共振中心，主要研究内容为利用核磁共振技术解析蛋白结构，并联合其他技术对膜融合蛋白诱导膜融合的机理进行研究。本次赵晓丽教授将就《植物特有插入序列诱导膜融合机制的核磁共振研究》进行报告。会议报名链接： https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icmr2022/

" _ue_custom_node_="true"【网络讲座】低场核磁共振技术的应用 讲座时间：2016年9月8日 星期四 上午 10：00-11:30 网络讲座介绍:纽迈分析开发了数个新的采样及成像序列，并开发出相应的应用解决方案，如无损测量多孔介质的孔径大小及分布（2nm-500nm)，颗粒表面特性分析等（比表面积等特性），清醒小动物体成分分析及脂肪分布成像，此外针对超短弛豫样品，纽迈分析专门开发新型序列，用于致密砂岩的孔隙度分析、高聚物等致密样品的弛豫分析等。 主讲人介绍:高杨文 纽迈分析应用方法研发经理，博士，华东师范大学无线电物理（核磁方向）专业，曾担任安捷伦科技（中国）有限公司核磁共振应用工程师，目前在纽迈分析负责低场核磁新方法的研发及应用。 幸运好礼我们会从线上听众中随机抽取8名幸运观众，赠送高品质笔记本，赶紧来报名吧~ 1、报名链接：http://www.instrument.com.cn/webinar/meeting/meetingInsidePage/20312、环境配置：只要您有电脑、外加一个耳麦就能参加（需进行音频交流的用户需准备麦克）