Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy would be a method of choice to follow biochemical events in cells because it can analyze molecules in complex environments. However, the intrinsically low sensitivity of NMR makes in-cell measurements challenging. Dynamic Nuclear Polarization (DNP) has emerged as a method to circumvent this limitation, but most polarizing agents developed for DNP are unstable in reducing cellular environments. Here, we introduce the use of Gd(III)-based DNP polarizing agents for in-cell NMR spectroscopy. Specifically, we show their persistent stability in cellular formulations, and we investigate the DNP performance of the Gd(III)-based complex [Gd(tpatcn)] in human embryonic kidney cell lysates and intact cells. For cell lysates, DNP enhancements up to −27 are obtained on the cellular signals, reproducible even after storage at room temperature for days. Mixing the [Gd(tpatcn)] solution with intact cells enables the observation of cellular signals with DNP, and DNP enhancement factors of about −40 are achieved.

中文翻译：

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一种高效稳定的极化剂，用于细胞内魔角旋转动态核极化 NMR 波谱


核磁共振 （NMR） 波谱将是跟踪细胞中生化事件的首选方法，因为它可以分析复杂环境中的分子。然而，NMR 本身的低灵敏度使细胞内测量具有挑战性。动态核极化 （DNP） 已成为一种规避这一限制的方法，但大多数为 DNP 开发的极化剂在还原细胞环境中不稳定。在这里，我们介绍了基于 Gd（III） 的 DNP 极化剂在细胞内 NMR 波谱中的使用。具体来说，我们展示了它们在细胞制剂中的持续稳定性，并研究了基于 Gd（III） 的复合物 [Gd（tpatcn）] 在人胚胎肾细胞裂解物和完整细胞中的 DNP 性能。对于细胞裂解物，在细胞信号上获得高达 -27 的 DNP 增强，即使在室温下储存数天后仍可重现。将 [Gd（tpatcn）] 溶液与完整细胞混合，可以观察到具有 DNP 的细胞信号，并实现了约 -40 的 DNP 增强因子。