Futuro della spettroscopia RMN

La spettroscopia a risonanza magnetica (NMR) nucleare rappresenta una tecnica che dipende dai beni magnetici del nucleo atomico. Una volta posizionati in un forte campo magnetico, determinati nuclei risuonano ad una frequenza specifica nella banda radio dello spettro elettromagnetico. Le leggere variazioni in quelle frequenze forniscono l'informazione dettagliata circa la struttura molecolare in cui l'atomo risiede.

Durante le decadi passate c'è stato un progresso tremendo in RMN, che ha avuto luogo sia nella strumentazione sperimentale che negli approcci teorici che contribuiscono ad estrarre le informazioni molecolari indispensabili dai parametri speciali conosciuti come “i parametri RMN ad alta definizione„. Quello ha esteso la portata di questa spettroscopia per lo studio della serie ampia di problemi molecolari.

La spettroscopia RMN complementa altre tecniche analitiche e strutturali quali cristallografia a raggi x e spettrometria di massa. Il vantaggio di questa tecnica è la capacità distintiva di uno spettrometro nucleare di permettere sia allo studio quantitativo che non distruttivo delle molecole in soluzione e nello stato solido, ma anche di permettere lo studio dei liquidi biologici.

La spettroscopia RMN è più usata spesso dagli scienziati biochimici interrogare le caratteristiche delle molecole organiche, anche se la tecnica è appropriata a tutto il genere di campioni che contengono i nuclei che possiedono la rotazione. Tuttavia, il futuro della spettroscopia RMN può essere nella medicina personale ed in dispositivi portatili.

RMN: Una tendenza relativa alla ricerca medica

Facendo uso di RMN da contribuire ad inibire influenza & tubercolosi

Facendo uso di RMN all'interno di ricerca per inibire HIV

Uso nella medicina personale

La spettroscopia RMN già è stata usata con successo per schermare per i profili di biomarcatore che denotano i sotto-fenotipi di varie malattie, gettanti la base per lo sviluppo di nuove e droghe mirate a, ma anche potenzialmente permettere ai medici di fornire “la terapia specifica per il paziente specifico„.

Il primo punto è di creare un database dei profili metabolici in campioni nelle circostanze affini - che rappresenta un trattamento conosciuto come il metabolomics - con l'analisi successiva degli spettri per determinare tutte le predilezioni verso la malattia. Se un grande gruppo di persone è seguito e l'analisi è ripetuta dopo un determinato periodo di tempo, gli spettri RMN cambianti esibiranno i cambiamenti nel fenotipo di ciascuno determinato.

Le informazioni riunite possono poi essere usate per segnare i fattori con esattezza ambientali che possono contribuire ai cambiamenti specifici di fenotipo e per stabilire quali cambiamenti di fenotipo potrebbero provocare quale malattia. Ciò a sua volta permetterà che i medici comprendano le cause di una malattia specifica ed identifichino una maturazione personale.

Dal momento che, la spettroscopia RMN può individuare praticamente tutti i metaboliti Proton-contenenti in un campione, cioè varie molecole che producono i segnali differenti nello spettro. I vantaggi sono che questa tecnica è veloce e non selettiva, senza l'esigenza del preparato del campione.

La maggior parte delle caratteristiche che presto permetteranno al suo uso nella medicina personale possono già essere trovate nell'unità RMN di Avance III HD NanoBay dalla società Bruker, che è corrente lo spettrometro RMN a banda larga avanzato il più altamente integrato. Trasmette le informazioni di alta qualità ed include più il compatto e la stalla sale alla tecnologia del magnete.

Spettroscopia RMN portatile

Il sistema RMN tradizionale può essere abbastanza grande ed ingombrante dovuto la dimensione dei magneti utilizzati; tuttavia, gli avanzamenti nella tecnologia per la produzione dei magneti hanno provocato più piccoli magneti permanenti, che a loro volta hanno facilitato l'entrata in vigore degli spettrometri da tavolo che vediamo in laboratori analitici moderni, quale lo spettrometro RMN compatto del Fourier 300 di Bruker.

Un gruppo di ricerca dalla Harvard University ha intrapreso un'azione più ulteriormente ed ha aperto la strada per uno spettrometro RMN vero portatile. Sono riuscito ad integrare l'elettronica dello spettrometro in un chip di silicio 4 mm2, che è stato gestito con un magnete permanente compatto (magnete di 0.51-T Hallbach).

Tali sistemi portatili faciliteranno l'entrata in vigore della spettroscopia RMN nelle istanze dove gli spettrometri RMN convenzionali costosi e grandi non possono essere disposti, eppure l'analisi a vista o online è necessaria. Un gruppo dei chip di elettronica dello spettrometro e le micro-spirali hanno la possibilità per ricambiare la lentezza inerente di diversi esperimenti, così permettendo all'analisi di alto-capacità di lavorazione per il metabolomics, la biologia strutturale e la selezione farmaceutica.

Sorgenti

  1. http://www.pnas.org/content/111/33/11955.full
  2. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2773773/
  3. http://media.rsc.org/Modern%20chemical%20techniques/MCT2%20NMR.pdf
  4. http://www.vanderbilt.edu/AnS/Chemistry/Rizzo/chem220a/Ch13slides.pdf
  5. Keeler J. Understanding NMR Spectroscopy, seconda edizione. John Wiley & Sons, Inc., 2011
  6. Ne di Jacobsen. Spettroscopia RMN spiegata: Teoria, domande ed esempi semplificati di chimica organica e biologia strutturale. John Wiley & Sons, Inc., 2007; pp. 1-38.

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Last Updated: Feb 26, 2019

Dr. Tomislav Meštrović

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Dr. Tomislav Meštrović

Dr. Tomislav Meštrović is a medical doctor (MD) with a Ph.D. in biomedical and health sciences, specialist in the field of clinical microbiology, and an Assistant Professor at Croatia's youngest university - University North. In addition to his interest in clinical, research and lecturing activities, his immense passion for medical writing and scientific communication goes back to his student days. He enjoys contributing back to the community. In his spare time, Tomislav is a movie buff and an avid traveler.

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