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      刘买利研究员近二十年来潜心于分析化学中的生物NMR方法学及其应用的研究。在解决高效水峰抑制方法、重叠谱峰的简化编辑、复杂体系中分子的识别和相互作用的NMR分析方法研究方面,取得了一系列创造性的成果,在国内外产生了重要影响,促进了我国NMR及相关学科的发展。

一、建立了几种高效生物NMR分析方法,促进了生物NMR的发展

       针对蛋白质等NMR分析中高于样品4~5个数量级的水信号必须抑制的这一核心难题,刘买利提出并实现了:采用组合脉冲的高选择性水峰抑制方法(W5),减少了对水峰附近信号的影响,抑制效率>106,可用于多种NMR实验;通过信号转移来获取水峰下弱信号的方法(RECUR),既高效抑制了水峰,又避免了信息丢失;通过时间补偿来消除频率偏置影响的方法,提高了W5的灵敏度。发表在磁共振方法研究最有影响的杂志(J Magn Reson)上。

       针对通常蛋白质研究中必须采用极为耗时的多维NMR谱来提高分辨率,克服现有的快速多维NMR方法普遍存在信噪比低、伪峰严重和重建费时等困扰,提出用数理统计分析中的若干概念来发展NMR新方法,建立起适合于各种非正交采样模式的网格化转换-快速傅立叶变换方法(GFFT),使数据处理时间和采样时间分别缩短到原来的1/60;采用重复采样的原理,建立了普适性的同时抑制伪峰和噪声的方法(NASR),在采样点数减少3/4的情况下,仍能获得高分辨、高信噪比的一维和多维NMR谱。华沙大学Koźmiński教授等指出:GFFT适合于各种非正交采样模式的快速傅立叶变换,且具有省时和错误少等优点。

       为了克服13C-NMR灵敏度低且信号强度依赖于C-H耦合常数和链接的质子数,使其难以用于定量分析的问题,提出了新的信号传递方案,使CH,CH2和CH3的信号在耦合常数为90-220Hz范围内仍能得到均一性增强(225%);建立了具有吸收线型的耦合常数测定方法,使13C-NMR固有的高分辨率得以充分发挥,从而提高了测定的准确性。牛津大学Claridge教授在《High Resolution NMR Techniques in Organic Chemistry》中称这是一种"Elegant"的方法。

二、提出了简化编辑复杂NMR谱,据此进而建立了多种新方法,使分离NMR谱峰而不分离样品成为可能,扩大了NMR谱的生物应用

       在国际上首先提出了把扩散加权和弛豫加权的方法相结合,用于编辑和简化复杂物样品的NMR谱,使分离NMR谱峰而不分离样品成为可能,提高了识别分子的能力;依据结合态和游离态分子具有不同扩散系数的特性,建立了测定药物-蛋白质稳定常数、肽链上NH交换速度、区分特异性和非特异性相互作用、消除样品加热诱发的热对流影响扩散系数准确测定的方法(DMSE)等。

       提出了用最高量子相关法(MAXY)的思路来区分和同时检测不同官能团(CH, CH2,CH3)的信号,实现了复杂分子重叠NMR谱的简化编辑,提高了分子结构分析的能力,建立了多种基于MAXY的测定分子结构和动态信息的方法;并把这种思想用于构建了量子信息中能避免更多错误算符的无消相干的子空间。澳大利亚生物物理协会前主席Kuchel教授等称MAXY是简化复杂的NMR谱和分析生物体液等混合物组成的主要方法之一;

       应用发展的NMR方法和模型:直接在血清中发现,布洛芬通过亲电性和亲脂性相互作用结合到脂蛋白表面富不饱和脂的部位,为该药物的抗脂蛋白氧化机制提供了关键依据,该机制已被生物学家认可;系统研究了双子表面活性剂复配体系的动态特性,提出的从预胶束到混合胶束的形成机制已被同行认可,论文(Langmuir/2008)被SCI他引46次;发现在大鼠早期癫痫模型脑组织未发生器质性变化时,出现神经代谢物异常,并由原发性脑区域扩布到其它脑区。帝国理工Lindon教授称这有助于理解早期癫痫的异常变化。帝国理工Dumas教授用于佐证NAA等物质调控神经放电和癫痫活动。