در مطلب قبلی در مورد تکنیک بیوکونژوگاسیون (bioconjugation) صحبت کردیم. در این مطلب از دایا اکسیر که فروش مواد شیمیایی آزمایشگاهی را انجام میدهد، می خواهیم در خصوص روشی که کاربرد بسیاری در تعیین برخی از خواص مغناطیسی عناصر دارد، صحبت کنیم. نام این روش طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته ای یا همان NMR است که خواص فیزیکی و شیمیایی اتم ‌ها یا مولکو‌ل ‌ها را مشخص می کند؛ اما به راستی NMR چیست و چه کاربردی دارد؟

طیف سنجی رزونانس مغناطیسی (NMR) چیست؟

 

طیف سنجی رزونانس مغناطیسی (NMR) چیست؟ | دایا اکسیر

روش طیف سنجی رزونانس مغناطیسی برخلاف روش های دیگر طیف سنجی مانند (FT-IR)  و  UV/Visible که الکترون درگیر فرآیند جذب و انتقال انرژی است، هسته اتم را درگیر فرآیند جذب می کند؛ در واقع طیف سنجی رزونانس مغناطیسی (NMR) برمبنای اندازه گیری تابش الکترومغناطیس در محدوده فرکانس رادیویی ۴ تا ۱۰۰۰ مگاهرتز می باشد.

متدوال ترین انواعی که برای طیف سنجی رزونانس مغناطیسی وجود دارد طیف سنجی پروتون و کربن -۱۳ است که اطلاعات بسیاری را در خصوص پویایی، حالت واکنش، محیط شیمیایی مولکول ها و ساختار آنها ارائه می دهد. پس به طورکلی بیوشیمیست ها از NMR  برای شناسایی پروتئین ها و سایر مولکول های پیچیده استفاده می کنند و یک آنالیز برای شناسایی ترکیبات آلی تک مولکولی به حساب می آید.

کاربردهای طیف سنجی رزونانس مغناطیسی

طیف سنجی رزونانس مغناطیسی، یکی از قوی ترین روش ها برای تجزیه و تحلیل نمونه های شیمیایی، ترکیبات بیولوژیکی، داروها و غیره است که از مهم‌ترین کاربردهای آن میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

  • اطلاعات ساختاری در مورد طیف وسیعی از عناصر مختلف در مولکول ها از جمله هیدروژن، کربن، فسفر و بسیاری دیگر را ارائه می دهد.
  • معمولاً برای تعیین ساختار مولکول ها در محلول استفاده می شود.
  • اطلاعاتی در مورد حرکت در مولکول ها، انعطاف پذیری ساختاری و نحوه تعامل آنها در طول واکنش های شیمیایی را ارائه می دهد.
  • می توان از آن برای تعیین شکل و ساختار مولکول های پیچیده بزرگ، مانند نحوه تاشدن، پیچش و پیچیدن پروتئین ها استفاده کرد.
  • می تواند برای ارزیابی نسبت اجزای جامد و مایع در مواد غذایی چرب مانند مارگارین ها و پخش های کم چرب استفاده شود.
  • مطالعه تعادل های ساختاری و شیمیایی و همچنین سینیتیکی واکنش ها

همچنین طیف سنجی رزونانس مغناطیسی (NMR) در علوم دارویی و پزشکی نیز بسیار استفاده می شود که شامل موارد زیر می گردد:

  • مطالعات پویا
  • تشخیص ناهنجاری های بافتی
  • کنترل pH در بیماران دیابتی
  • اسکن بدن با تکنیک‌های مرتبط نزدیک به نام MRI (بدون عوارض جانبی)

 

تست الیزا (ELiza) چیست؟ + انواع آن | دایا اکسیر

نحوه آماده کردن نمونه برای طیف سنجی رزونانس مغناطیسی (NMR)

اولین نکته ای که در خصوص تهیه نمونه برای انجام روش رزونانس مغناطیسی هسته ای باید بدانید این است که نمونه باید محلول باشد که برای آماده سازی آن از حلال های خاصی استفاده می گردد؛ همچنین بهتر است از حلال هایی استفاده شود که دارای پروتئین نیستند که از رایج ترین آن میتوان، به حلال کلروفرم دوتره اشاره کرد که بیشترین کاربرد را در ترکیبات غیرقطبی دارد. همچنین از حلال هایی که برای ترکیبات قطبی استفاده می شود میتوان مواردی چون استون دی متیل سولفوکسید(DMSO)، استون(ACETON) و آب سنگین(D2O) را نام برد.

نحوه آزمایش طیف سنجی رزونانس مغناطیسی به این صورت است که نمونه را در یک لوله شیمیایی خاص در مرکز مغناطیسی درحال چرخش قرار می دهند تا محلول یکنواخت تری با چرخش محلول حول محور خود به دست آید؛ همچنین از تترا متیل سیلان (TMS) به عنوان یک ماده مرجع برای جابه جایی شیمیایی نیز بهره می برند.

مزایا و معایب طیف سنجی رزونانس مغناطیسی

قطعا هر روشی علاوه بر یکسری مزیت، دارای عیب هایی می باشد که روش طیف سنجی رزونانس مغناطیسی  نیز از این قاعده جدانیست. در ادامه به مهم ترین مزایا و معایب روش رزونانس مغناطیسی هسته ای می پردازیم.

برخی از مزایای این روش عبارتند از:

  • منحصربه فرد بودن طیف های NMR برای هر ترکیبی
  • جایگزین شدن به جای تست های شیمیایی سنتی مانند معرف های رنگی یا کروماتوگرافی معمولی شده
  • استفاده از این روش برای تشخیص گروه های مختلف عملکردی
  • تکنیکی قوی در آنالیز کیفی مواد
  • نداشتن تابش های مضر در آنالیز مواد
  • انعطاف پذیری بالا در مطالعۀ طیف وسیعی از مواد بیولوژیکی

اما از معایب روش طیف سنجی رزونانس مغناطیسی میتوان به مواردی چون، داشتن مهارت و تخصص برای کار با دستگاه NMR، نیاز به مقدار نسبتا زیاد نمونه برای آنالیز، طولانی بودن بازه زمانی NMR و مناسب نبودن برای پدیده هایی که با سرعت زیاد رخ می دهد، کم بودن حساسیت این روش، تکنیکی گران که حتی نگهداری و تعمیر دستگاه های آن نیز هزینه بر است و نیازمند زیرساخت های ویژه می باشد و کارایی نداشتن در نمونه هایی با غلظت کم اشاره کرد.

سخن پایانی

طیف سنجی رزونانس مغناطیسی یا NMR از موثرترین روش های طیف سنجی مولکولی می باشد که برای مطالعه ، تعیین ساختار ترکیب مواد و یا سنتز شیمیایی استفاده می شود. نحوه کار این روش به این صورت است که نمونه در یک میدان مغناطیسی قرار گرفته و سیگنال NMR با امواج رادیویی خود باعث تحریک هسته نمونه و در نهایت تبدیل آن به یک رزونانس مغناطیسی هسته ای می شود که قابل شناسایی با گیرنده های حساس رادیویی هستند؛ از طرفی دیگر، میدان مغناطیسی درون مولکولی اطراف یک اتم در مولکول باعث تغییر فرکانس رزونانس می گردد که با آن میتوان به ساختار الکترونیکی و گروه های عملکردی منحصربه فرد یک مولکول دست یافت.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

error: Content is protected !!