NMRtekniikalla

NMR-tekniikkaan viitataan ydinmagneettisen resonanssin menetelminä, joiden avulla voidaan tutkia molekyylien rakennetta, ympäristöä ja dynamiikkaa. Menetelmää hyödynnetään laajalti kemiassa, biokemian ja materiaalitutkimuksen aloilla. Perusta on ydinten spinien vuorovaikutus vahvan magneettikentän kanssa sekä radioaalloilla toteutettuihin pulssijärjestelyihin.

Näyte asetetaan vahvaan magneettiin, jolloin ydinsäikeiden energiatasot jakautuvat. RF-pulsseilla siirretään energiaa näihin tiloihin, ja pulsien jälkeen järjestelmä palaa lähtötilaan. Vapautuva signaali rekisteröidään ja analysoidaan. Kemiallinen siirtymä (ppm) kertoo elektronisesta ympäristöstä; J-korrelaatiot ja relaksaatiopalautuminen paljastavat sidoksia sekä molekyylidynamiikkaa.

Instrumentaatio koostuu vahvoista magneeteista, RF-korvauksista ja näyteyhdistelmistä. Yleisiä kokeita ovat 1D: 1H ja 13C sekä 2D kokeet kuten COSY, HSQC ja HMBC; NOESY tarjoaa informaatiota protontien välisistä etäisyyksistä. Kiinteille näytteille on olemassa solid-state NMR -menetelmiä. Näyte voi olla neste tai kiinteä; usein käytetään deuterointia liuottimina.

Sovellukset kattavat rakenteen ja konformaation määrittämisen orgaanisessa kemiassa ja biokemiassa, metabolomisen profiloinnin, proteiinien ja nukleiinihappojen tutkimuksen sekä materiaalien rakenteiden ja dynamiikan selvittämisen. Lisäksi NMRiin pohjautuva kuvantaminen MRI tarjoaa ei-invasiivista kudosvisiona terveydenhuollossa.

Rajoitteisiin kuuluvat laitteiston korkeat kustannukset ja tilavaatimukset sekä magneettikenttään liittyvät turvallisuuskäytännöt. NMR on kuitenkin erittäin tuliain tutkija- ja teollisuuskäytössä, koska se on ei-invasiivinen ja tarjoaa yksityiskohtaista sitsi- ja dynamiikkatietoa.