波谱学杂志

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期刊信息

波谱学杂志
（季刊，1983年创刊）
主编： 刘买利
中国物理学会波谱专业委员会会刊
主办单位
中科院精密测量科学与技术创新研究院
协办单位
华东师范大学上海市磁共振重点实验室
厦门大学福建省等离子体与磁共振研究重点实验室
中国石油大学(北京)非常规油气教育部国际合作联合实验室
中国科学院福建物质结构研究所
出版： 科学出版社
邮发代号：38-313
单价：50.00元/期

当期目录

2019年, 第36卷, 第4期　刊出日期：2019-12-05

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吴钦义先生纪念专辑

客座编辑：陈忠, 林雁勤

波谱学杂志, 2019, 36(4): 0-0.

摘要 ( 45 )

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中英文目次

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第36卷第4期中英文目次

波谱学杂志, 2019, 36(4): 0-0.

摘要 ( 52 )

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综述评论

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高分辨率核磁共振纯化学位移谱新方法及其应用

林晓晴, 李弘, 詹昊霖, 杜世佳, 黄玉清, 陈忠

波谱学杂志, 2019, 36(4): 425-436. doi: 10.11938/cjmr20192777

摘要 ( 269 ) HTML全文 ( )

PDF (820KB) ( 428 )

核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）以无辐射、非入侵、高分辨率及信息丰富等特点被广泛应用在化学、生物、医药、材料等领域.纯化学位移技术，因其能大幅提高NMR重叠谱图分辨率的优良特性，近年来逐渐成为NMR领域的研究热点.本文结合作者所在团队在纯化学位移新技术及其应用研究的基础上，评述了纯化学位移技术的发展现状，及其机遇与挑战.

研究论文

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基于深度递归级联卷积神经网络的并行磁共振成像方法

程慧涛, 王珊珊, 柯子文, 贾森, 程静, 丘志浪, 郑海荣, 梁栋

波谱学杂志, 2019, 36(4): 437-445. doi: 10.11938/cjmr20192721

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PDF (1110KB) ( 211 )

快速磁共振成像是磁共振研究领域重要的课题之一.随着大数据和深度学习的兴起，神经网络成为快速磁共振技术的重要方法.然而网络性能表现和网络参数量之间较难取得平衡，且对于多通道数据重建的并行成像问题，相关研究较少.本文构建了一种深度递归级联卷积神经网络结构，用于处理并行成像问题.这种网络结构在减少网络参数量的同时，能够尽可能地提高网络的表达能力，提高网络重建的精确度.实验结果表明，相较于传统并行成像方法，通过训练好的神经网络对欠采样磁共振数据进行重建，可以得到更准确的重建结果，且重建时间大大缩短.

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魔角旋转固体核磁共振探头中转子的研制

王佳鑫, 冯继文, 陈俊飞, 王立英, 刘朝阳

波谱学杂志, 2019, 36(4): 446-455. doi: 10.11938/cjmr20192735

摘要 ( 175 ) HTML全文 ( )

PDF (1152KB) ( 337 )

转子作为魔角旋转（MAS）探头一个至关重要的部件，是固体样品高速旋转的载体，被广泛应用于各种固体核磁共振（NMR）实验.但国内关于MAS转子的研究极少，以至其长期被国外市场垄断.本文通过对MAS转子的深入研究，设计了常规的4 mm MAS转子；并对MAS转子进行了流固耦合仿真，分析其应力应变大小；同时进行了模态仿真，确定了MAS转子的各阶振型及临界转速；最后制作了转子，进行了转速测试和固体NMR实验.结果表明，本文设计和制作的转子能在14 kHz转速下正常运行，并在4 kHz及12.5 kHz转速下采集了金刚烷标样的¹H NMR信号，结果表明该转子能满足常规固体NMR实验的需求.

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用于测量J偶合常数的同时多层选择性恒时J分解谱的方法

陈金永, 曾庆, 林雁勤, 陈忠

波谱学杂志, 2019, 36(4): 456-462. doi: 10.11938/cjmr20192775

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标量偶合是核磁共振（NMR）波谱的一个重要参数.其中氢-氢偶合能提供关于分子结构的有用信息.但是，在复杂的偶合网络中解析出氢-氢偶合常数（J_H-H）较为困难.本文提出了一种基于空间编码选择性恒时演化的测量J_H-H的方法，利用一次实验就能解析分子中所有氢核的偶合网络，并测量J_H-H.该方法被称为同时多层选择性恒时J分解谱（SMS-SECTJRES）.它结合空间编码梯度和选择性恒时演化，并利用平面回波谱成像（EPSI）采样模块，从不同的空间位置提取出对应不同氢核偶合网络的J分解谱，促进了NMR技术在分子结构解析中的进一步应用.

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基于粒子群与遗传算法的矩阵式梯度线圈优化设计

王强, 魏树峰, 王铮, 杨文晖

波谱学杂志, 2019, 36(4): 463-471. doi: 10.11938/cjmr20192730

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磁共振成像系统中的梯度线圈产生用于选层、频率编码和相位编码的梯度磁场.目前常用的梯度线圈是通过目标场法设计得到的.近些年来，由多个形状相同的线圈组成的矩阵式梯度线圈的梯度磁场均匀度和功率等指标也达到了较为满意的效果.本文首先提出了一种基于粒子群与遗传算法的、适用于开放式永磁型磁共振成像系统的矩阵式梯度线圈设计方法.然后对三个方向上的矩阵梯度线圈的电流分布进行了设计，每个方向上的矩阵式梯度线圈系统由224个大小相同的圆形线圈组成.最后利用有限元仿真软件对设计方案进行仿真计算，得到x、y方向上的平均非均匀度为0.851%，z方向上的平均非均匀度为1.013%，验证了本文提出的方法的有效性.基于该方法可以有效快速地对开放式磁共振成像系统的矩阵梯度线圈进行设计.

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新型葫芦[6]脲纳米颗粒超极化¹²⁹Xe“分子笼”研究

袁晨露, 郭茜旎, 陈世桢, 周欣

波谱学杂志, 2019, 36(4): 472-480. doi: 10.11938/cjmr20192742

摘要 ( 171 ) HTML全文 ( )

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在相同浓度下，超极化¹²⁹Xe的核磁共振（NMR）灵敏度是传统质子NMR的10 000倍以上，但单原子Xe不具有靶向性，只有单一NMR信号.若超极化¹²⁹Xe与“分子笼”相结合，就能获得新的“笼”内Xe信号，为发展超极化¹²⁹Xe分子探针奠定基础.因此，构建新型的“分子笼”是发展新型超极化¹²⁹Xe分子探针的一个重要方向.葫芦[6]脲纳米颗粒的出现能改善以葫芦[6]脲为主体的¹²⁹Xe分子探针水溶性差、信号弱等缺点.本文构建了水溶性的葫芦[6]脲纳米颗粒，并发现其具有葫芦[6]脲/纳米颗粒内部两个“笼”内¹²⁹Xe信号.这一发现使这种纳米颗粒具有成为超极化¹²⁹Xe分子探针的潜力，能降低检测结果中假阳性和假阴性的发生率，值得更深入的探索和研究.

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天然同位素丰度野生型酵母细胞色素c构象变化的核磁共振检测

方仲佩, 孙鹏, 王倩文, 张亮, 刘买利, 张许

波谱学杂志, 2019, 36(4): 481-489. doi: 10.11938/cjmr20192740

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PDF (836KB) ( 139 )

细胞色素c是一个重要的多功能蛋白，它在呼吸链及细胞凋亡中均发挥着重要作用.细胞色素c的构象变化与其功能密切相关，表征细胞色素c的构象变化对于明确其相关功能的分子机制至关重要.核磁共振（NMR）是近原位环境下表征蛋白构象的重要工具，但通常需要使用¹³C、¹⁵N等同位素.由于野生型细胞色素c存在翻译后修饰，故其同位素标记十分困难.本文尝试使用¹H-¹³C HSQC技术来表征提纯后的天然同位素丰度的野生型细胞色素c的构象变化.结果显示该方法能在2 h内检测到大多数甲基的信号，且化学位移变化明显的甲基与其构象变化一致.这表明该方法有助于研究天然丰度或翻译后修饰蛋白的构象变化.

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原位核磁共振技术研究共催化剂类型以及光照波长对甲醇光催化重整产物的影响

叶曼, 杨以宁, 张燃, 王雪璐, 姚叶锋

波谱学杂志, 2019, 36(4): 490-501. doi: 10.11938/cjmr20192727

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本文采用原位核磁共振的方法研究了在真实固-液环境中共催化剂类型以及光照波长对甲醇光催化重整产物及光解水产氢产率的影响.结果发现，不同贵金属担载的锐钛矿型二氧化钛催化剂对甲醇光催化重整产物的产量和产率有着不同程度的影响，但是对其动力学特征影响不大.光照波长对甲醇光催化重整产物的产量也影响较大.通过对比甲醇氧化产率与产氢产率，发现共催化剂的种类对光催化反应速率及氧化还原能力起重要作用，且共催化剂的种类会影响体系氧化和还原能力之间的协同性.

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PSSS₅₀-b-PNIPAM₃₀₀嵌段共聚物在二元溶剂中自组装的NMR研究

赵智慧, 刘表兰, 闫小双, 武帅帅, 茹阁英, 毛诗珍, 冯继文

波谱学杂志, 2019, 36(4): 502-509. doi: 10.11938/cjmr20192736

摘要 ( 194 ) HTML全文 ( )

PDF (1000KB) ( 141 )

本文结合核磁共振（NMR）、动态光散射（DLS）和透射电子显微镜（TEM）等表征方法，对自主合成的聚阴离子型温敏嵌段共聚物—聚（苯乙烯磺酸钠）-b-聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PSSS₅₀-b-PNIPAM₃₀₀）在纯水、水/甲醇以及水/丙酮三种溶剂中的温度响应性和自组装行为进行了系统研究.结果发现PNIPAM链段在水/丙酮以及水/甲醇二元溶剂中的临界溶解温度（LCST）比在纯水溶液中略低，而在水/丙酮体系中的塌缩程度却明显低于纯水和水/甲醇体系.同时，PSSS₅₀-b-PNIPAM₃₀₀在不同溶剂体系中的聚集形貌也存在显著差异，表明加入有机溶剂小分子可以有效地调控温敏嵌段共聚物在水溶液中的自组装过程和聚集形貌.

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9.4 T下TX模型小鼠脑组织的扩散张量成像研究

鲁晨, 董健健, 钟凯

波谱学杂志, 2019, 36(4): 510-516. doi: 10.11938/cjmr20192749

摘要 ( 114 ) HTML全文 ( )

PDF (991KB) ( 274 )

本文首次应用9.4 T高场磁共振扩散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技术，研究了Wilson疾病模型TX（toxic milk）小鼠的脑组织微观结构改变和结构连接情况.基于感兴趣区域（region of interest，ROI）的分析发现，与对照组相比，TX模型组的各向异性比值（fractional anisotropy，FA）在海马、尾状核和苍白球显著下降；平均扩散率（mean diffusivity，MD）则呈现上升趋势，但无统计学意义.纤维束追踪法结果表明TX模型组小鼠的脑结构连接并未受到严重破坏，证明了铜累积对脑组织的损伤具有区域性.

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SIRT7基因低表达胶质瘤细胞株代谢特征的NMR分析

邵巍, 林清源, 杨文圣, 黄彩华, 林东海

波谱学杂志, 2019, 36(4): 517-524. doi: 10.11938/cjmr20192774

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PDF (715KB) ( 254 )

肿瘤是一种代谢疾病，癌基因表达对肿瘤细胞代谢的影响是目前肿瘤研究的热点之一.本文利用基于核磁共振氢谱（¹H NMR）的代谢组学方法对癌基因SIRT7低表达胶质瘤细胞株的代谢特征进行分析，寻找与SIRT7基因表达相关的特征性代谢物和代谢通路.分析结果表明，SIRT7基因低表达组与对照组细胞的代谢轮廓存在显著性差异，其细胞水溶性萃取物中有22种代谢物浓度发生明显变化.与对照组相比，SIRT7基因低表达胶质瘤细胞株中乳酸、甘氨酸、谷氨酸等12种代谢物浓度升高；缬氨酸、亮氨酸、赖氨酸等10种代谢物浓度降低.通路富集分析提示氨酰-tRNA生物合成、氨基酸代谢等代谢通路与SIRT7低表达密切相关.以上结果为进一步阐明癌基因SIRT7调控胶质瘤细胞代谢的作用机制提供了理论依据.

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核磁共振氢谱中二苯基乙二胺衍生物手性识别其结构类似物

杨盈, 黄少华, 冯继文

波谱学杂志, 2019, 36(4): 525-533. doi: 10.11938/cjmr20182703

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本文通过手性二苯基乙二胺与异氰酸酯的衍生化反应，合成了一种C₂对称的手性主体1.该主体可以手性识别其结构类似物：α-苯乙胺（客体2）、α-对甲氧基苯乙胺（客体9）以及它们的衍生物（客体3~8和10~13）.高分辨核磁共振氢谱（¹H NMR）显示了对映体识别中主客体间的氢键作用.结果表明，除含2个NO₂的客体7和12外，主体1可以较易识别含有两个伯胺的脲和酰胺衍生物.研究还发现，主体1对脲衍生物2、9比对酰胺衍生物有更强的氢键作用，此外主体1对（R）和（S）-脲衍生物中的CHCH₃基团也有更高的辨识能力.

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基于NMR的绒癌化疗耐药机制的代谢组学研究

丁来丰, 张聪聪, 胡庆宇, Olivier E. PARDO, Michael J. SECKL, 王玉兰, 吴俊芳

波谱学杂志, 2019, 36(4): 534-543. doi: 10.11938/cjmr20192719

摘要 ( 134 ) HTML全文 ( )

PDF (947KB) ( 221 )

绒癌是一种发生于育龄妇女的恶性滋养细胞肿瘤.经甲氨蝶呤、5-氟尿嘧啶等单药或多药联合化疗后，其治愈率通常高达90%.然而耐药仍是绒癌治疗失败的主要原因.目前绒癌耐药的机制尚不明确，前人多从蛋白和转录水平阐述，鲜有涉及代谢物层次的研究.本文采用基于核磁共振（NMR）的代谢组学方法，研究了甲氨蝶呤耐药株JEG3R与敏感株JEG3绒癌细胞及其培养基在代谢物水平上的差异.结果发现JEG3R耐药极可能与糖代谢异常相关，主要表现为耐药株细胞中山梨糖醇的累积，提示醛糖还原酶可能在耐药过程中起重要作用；其次，耐药株细胞中乳酸积累、丙氨酸流入三羧酸循环途径增强；此外，耐药株细胞相比敏感株细胞中氨基酸、核苷酸及磷酸胆碱等必需营养物质的显著性改变，且其变化与绒癌增殖速率正相关.本研究为绒癌的耐药机制研究补充了代谢层次的数据，为后续从分子生物学水平上揭示耐药机制提供了新思路.

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固体核磁共振研究半晶聚-3-羟基丁酸酯和聚羟基丁酸戊酸酯的分子动力学

徐广永, 董满园, 马建锋, 张利民

波谱学杂志, 2019, 36(4): 544-554. doi: 10.11938/cjmr20192718

摘要 ( 124 ) HTML全文 ( )

PDF (716KB) ( 240 )

本文在150~370 K温度范围内，采用固体核磁共振（NMR）测定了半晶聚-3-羟基丁酸酯（PHB），以及3-羟基戊酸酯单体质量分数分别为5%（PHBV5）和12%（PHBV12）的聚羟基丁酸戊酸酯共聚物在实验室坐标系和旋转坐标系条件下质子的自旋-晶格弛豫时间T₁和T_1ρ.通过弛豫时间随温度变化的理论拟合，分别获得上述半晶聚合物晶区和结晶区的分子动力学参数（包括E_a和τ₀）.这些结果从分子水平上阐述了PHB结构修饰和增强的原因.

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PAMAM树状大分子与5-氟尿嘧啶相互作用的NMR研究

宁彩芳, 马敏珺, 郭朝晖, 张书怀, 乔岩, 王英雄

波谱学杂志, 2019, 36(4): 555-562. doi: 10.11938/cjmr20192743

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本文利用多种核磁共振（NMR）技术研究了聚酰胺-胺树状大分子（PAMAM）与5-氟尿嘧啶（5-FU）在水溶液中的相互作用.¹H NMR化学位移滴定结果表明5-FU分子结合在PAMAM分子表面，¹³C NMR化学位移滴定分析结果表明5-FU分子通过氢键或疏水间相互作用进入到PAMAM的内部疏水空腔.¹H核和¹⁹F核自旋-晶格弛豫时间（T₁）的测定结果也说明了二者之间存在相互作用.NOESY实验进一步验证了5-FU分子进入到PAMAM分子的内部空腔.本研究为研究树状大分子和药物小分子的相互作用提供了系统的NMR分析方法.

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不均匀场下基于分子间双量子相干核磁共振技术的果肉检测

李震, 蔡宏浩, 雷国伟, 赖宗英, 吴孟键, 闫瑾, 潘邵斌

波谱学杂志, 2019, 36(4): 563-570. doi: 10.11938/cjmr20192713

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核磁共振（NMR）谱图可在不破坏生物样品的状态下提供组织成分组成及其含量的信息，已被广泛应用于生物、医学和食品检测等领域.NMR谱图分辨率越高，提供的与组织成分相关的信息越丰富、越准确，也越有利于未知成分的定性和定量分析.传统的高分辨NMR谱图通常要在均匀磁场下采集.但在实际应用中，均匀的磁场较难获得.这就使得我们采集的NMR谱图的分辨率，以及由此获得的生物组织成分组成和含量等信息的准确性受到影响.源于远程偶极相互作用的分子间双量子相干（iDQC）技术对磁场均匀度不敏感，可在不均匀场下获得高分辨率NMR谱图.本文采用基于iDQC技术的IDEAL-Ⅱ序列对甲基丙烯酸丁酯、蕃茄和西瓜三种样品进行了NMR实验，结果证明基于iDQC技术在不均匀场下获得水果的高分辨NMR谱图是可行的，这对食品科学以及食品检测具有积极的意义.