核磁共振成像技術(shù)(NMR)是現(xiàn)代生命科學(xué)研究領(lǐng)域中的一種重要的非破壞性分析技術(shù),獲得的數(shù)據(jù)需進(jìn)行歸一化、峰搜索、擬合以及分析,核磁軟件便應(yīng)運而生,可以處理NMR數(shù)據(jù),挖掘盡可能多的信息。本文介紹核磁軟件處理數(shù)據(jù)的方法。
1.數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換
NMR實驗的數(shù)據(jù)格式通常為譜圖文件格式(.fid文件)。因此,首先需要將其轉(zhuǎn)化為普通的數(shù)據(jù)格式(ASCII格式)才能處理和分析。
2.數(shù)據(jù)預(yù)處理
在數(shù)據(jù)處理之前,需要通過預(yù)處理去除NMR數(shù)據(jù)中的噪聲,如使用沿譜軸施加線性、基線和相位校正,多頻寬線形匹配,以及降維等方法。
3.譜峰尋找和集成
經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理之后,在數(shù)據(jù)中找到峰的位置是下一步工作。對于每個峰,需要測定到峰的最大值,然而,在峰底附近的噪聲很難準(zhǔn)確估計,因此峰面積可能更好地描述峰的強度。峰度量的重點在于平臺上的面積,其中一些常見的方法是高斯擬合、基線方程法、最小二乘擬合和雙曲線和指數(shù)擬合方法等。
4.分子結(jié)構(gòu)解析
在大分子或小分子中,通過核磁共振實驗可以得到一些結(jié)構(gòu)信息。最簡單的形式是到H和C的直接復(fù)合,其稱為二維標(biāo)準(zhǔn)譜。解析該譜可以得到各個質(zhì)子(或碳)的位置信息,二維通過關(guān)鍵的譜峰之間距離可以推斷出它們之間的連接關(guān)系。
5.譜定量分析
譜定量分析檢測化學(xué)變化中的定量變化,以及在不同樣本中確定化學(xué)物質(zhì)的量級。可通過內(nèi)標(biāo)法或外標(biāo)法進(jìn)行定量分析。內(nèi)標(biāo)法是使用已知濃度的化合物在實驗中作為內(nèi)標(biāo)物,在其中加入外部化合物。這種方法已被廣泛應(yīng)用于核磁和質(zhì)譜分析中。外標(biāo)法是使用標(biāo)準(zhǔn)混合物內(nèi)含有已知濃度的成分,在其范圍內(nèi)評估目標(biāo)化合物的濃度。
6.數(shù)據(jù)可視化
數(shù)據(jù)可視化是NMR數(shù)據(jù)處理的重要組成部分,將處理后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為更容易理解的形式。NMR軟件通常提供主成分分析,聚類分析以及與其他外部軟件集成的數(shù)據(jù)可視化工具。
總的來說,核磁共振譜的最大優(yōu)點在于提供有關(guān)化合物結(jié)構(gòu)、科學(xué)問題的詳細(xì)信息,核磁共振軟件進(jìn)一步提高了這種數(shù)據(jù)技術(shù)在生命科學(xué)中的應(yīng)用,有助于研究區(qū)分化合物、定量分析化合物并提供更好的數(shù)據(jù)可視化方式。