Radboud gaat Magnetic Resonance Research Centre upgraden

Kernspinresonantie (NMR) en imaging (MRI) gebruiken magnetische eigenschappen van atoomkernen om structuur en dynamica van moleculen in materialen en levende organismen te bestuderen. Met de nieuwe toekenning wordt de nationale uNMR-NL faciliteit uitgebouwd tot een uniek netwerk van NMR faciliteiten met nieuwe instrumenten en upgrades door heel Nederland om de toegankelijkheid en uitwisseling van expertise tussen de deelnemende groepen te versterken.

De magneten voor NMR onderzoek zijn persistente supergeleidende magneten. Op basis van de beschikbare supergeleidende draadtechnologie waren magneetvelden tot 23.4 T mogelijk. Door gebruik te maken van HTS draadtechnologie is het recent mogelijk geworden dit te verhogen tot 28.2 T. Zo’n systeem zal volgend jaar in Nederland worden geïnstalleerd.

Naast nieuwe magneettechnologie zijn er ook relevante ontwikkelingen in de radiofrequent technologie, die het enerzijds mogelijk maakt om ingewikkelde rf-pulssequenties te genereren met accurate controle over frequentiefase en -amplitude en anderzijds om rf-signalen te detecteren over een grote bandbreedte met een groot dynamisch bereik.

Het uNMR-NL consortium is daarmee in staat om academisch en industrieel natuurwetenschappelijk onderzoek over de volle breedte te ondersteunen, van het ontdekken van nieuwe geneesmiddelen, verbeteren van voedselproductie en -kwaliteit, tot de ontwikkeling van nieuwe materialen voor energie-opslag en – conversie.

Uniek in de wereld

Het consortium uNMR-NL bestaat uit onderzoeksgroepen van de Universiteit Utrecht, Radboud Universiteit, Wageningen Universiteit, Universiteit Leiden, het privaat-publieke samenwerkings¬verband Coast en geassocieerde leden van de medische centra in Utrecht, Amsterdam, Leiden en Nijmegen. Coordinator Marc Baldus (Universiteit Utrecht): "Dit is denk ik de eerste keer in de wereld dat een heel land zo’n coherent en wijdverbreid plan heeft gemaakt om het nationale NMR/MRI-onderzoek te coördineren om de output en het gebruik voor de Nederlandse samenleving en daarbuiten te maximaliseren."

Nijmeegs NMR-lab

In Nijmegen ligt de nadruk op materialenonderzoek. Het Magnetic Resonance Research Centre van de Radboud Universiteit functioneert al langer als Solid-state NMR facility for Avanced Materials Research die nu wordt geïntegreerd in de uNMR-NL faciliteiten. Deze subsidie betekent dat Nijmegen met de huisvesting van de uNMR-NL 950 MHz spectrometer een kernfaciliteit wordt. Daarnaast zullen de bestaande hoogveld vastestof NMR spectrometers van nieuwe consoles worden voorzien. Tenslotte komen nieuwe meetkoppen voor materialenonderzoek beschikbaar, maar ook een hooggevoelige ‘cryoprobe’ voor preklinische imaging (MRI) in het Radboudumc.

Uitbreiding mogelijkheden voor onderzoekers en derden

Dit alles zorgt niet alleen voor een uitbreiding van de NMR-meetcapaciteit voor academische en industriële gebruikers, de toepassingsmogelijkheden van de NMR worden ook aanzienlijk verbreed. Ook betekent deze subsidie een impuls voor het Radboud-onderzoek dat naast de toepassingen in het materialenonderzoek en de analyse van complexe mengsels gericht is op het ontwikkelen van nieuwe meetmethoden om de gevoeligheid en informatie-inhoud van NMR-spectra verder te vergroten om de grenzen van de toepasbaarheid nog verder te verleggen.

Zonnecellen, batterijen, bloedmonsters…

Arno Kentgens, hoogleraar Magnetic Resonance Research, legt uit dat het NMR-werk dat in het lab gedaan wordt erg breed is. "Denk onder meer aan onderzoek naar materialen voor energieopslag en energieconversie, zoals in zonnecellen en batterijen. We ontwikkelen daarvoor meetkoppen waarmee we kunnen bestuderen hoe die materialen zich in de praktijk gedragen, bijvoorbeeld wat er gebeurt in fotovoltaïsche materialen als ze worden belicht of welke processen plaatsvinden in een batterij gedurende het laden en ontladen. Dit geeft meer inzicht in wat er mis kan gaan en tot kortsluiting of brand in een batterij kan leiden. Met name vaste elektrolyten met een goede lithium-iongeleiding staan in de belangstelling, waarmee lichtere en veiligere vaste stof batterijen zouden kunnen worden gemaakt. Tenslotte wordt aan de miniaturisering van de rf-meetkoppen gewerkt waarmee het mogelijk wordt minieme monsterhoeveelheden van tientallen nanoliters te analyseren. Gecombineerd met scheidingsmethoden en hyperpolarisatietechnieken proberen we zo methoden te ontwikkelen om bijvoorbeeld bloedmonsters te analyseren tot op zo’n verfijnd niveau dat lage concentraties van metabolieten kunnen worden geïdentificeerd die bruikbare informatie opleveren over onderliggende aandoeningen"