Towards Multiplexed Nuclear Magnetic Resonance for Environmental Analysis
Notice bibliographique
Résumé
Nuclear Magnetic Resonance (NMR) is one of the most powerful analytical tools in modern research. Within the scope of environmental analysis, NMR can identify unknown pollutants, examine non-covalent binding in soils and, uniquely, study biochemical changes in living organisms. Here, novel approaches are explored to address current challenges and further improve the utility of environmental NMR. The ability to study organisms in vivo (meaning while they are alive) was applied to track metabolic changes in the critical species Daphnia magna. Specifically, a novel pulse sequence that allows the selection of chosen compounds out of a complex mixture was employed, addressing the key challenge of spectral overlap. This powerful technique was used to follow the biochemical impacts of external stressors by tracking changes in key metabolites (e.g., glucose). Another novel “slice-selective” pulse sequence was developed and used to non-destructively examine specific parts of a larger sample. The uptake of 13C enriched food in an earthworm (Eisenia fetida) was studied, and there were considerable biochemical differences in uptake across different body parts, which would have been missed with standard approaches. Following this, the focus shifted to specialized NMR hardware called microcoils. These devices greatly improve sensitivity for very small samples such as D. magna eggs (<400 μm in diameter) which are critical to aquatic ecosystem health. Cutting-edge complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) technology was used to create microcoils tailored to studying these eggs. The CMOS microcoils showed considerable potential including excellent sensitivity, the ability to analyze many different nuclei, and facile expansion to multiple coil arrays. The latter refers to multiple coils for the study of multiple samples at the same time, which addresses the low throughput of single microcoil approaches. A three coil CMOS array was used to study three D. magna eggs simultaneously for the first time, laying the groundwork for improved throughput and allowing concurrent analysis of control and exposed organisms, reducing variability in toxicological studies. In combination, the approaches detailed here improve the applicability of NMR to environmental research, paving the way for future efficient study of microscopic samples, whether they be aquatic eggs, cells, or even air particles.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,003 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».