Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy - Εφαρμογές Ιγγλέσης Ευάγγελος ΕΜΠ

Δομή της ύλης Δομή μορίου νερού

Πρωτόνιο - σπιν Τα πρωτόνια έχουν και αυτά μια εγγενή στροφορμή, δηλαδή σπιν → «εσωτερική» μαγνητική διπολική ροπή Συζευγμένα πρωτόνια δίνουν μηδενικό συνολικό σπιν πυρήνα (όπως 12C) Ο αριθμός νετρονίων και ο αριθμός πρωτονίων καθορίζουν την τιμή του σπιν του πυρήνα Η μαγνητική ροπή ενός πυρήνα εκφράζεται με πυρηνικές μαγνητόνες μnj

Μελετώμενοι πυρήνες στον ΠΜΣ Πυρήνας Ασύζευκτα Πρωτόνια Ασύζευκτα Νετρόνια Ολικό Σπιν γ(MHz/T) 1H 1 ½ 42,58 2H 6,54 31P 17,25 23Na 2 3/2 11,27 14N 3,08 13C 10,71 19F 40,08

Πυρηνικός Μαγνητικός Συντονισμός NMR Το πρωτόνιο το οποίο έχει σπιν ½, μπορεί να καταλάβει μία από δύο πιθανές ενεργειακές καταστάσεις όταν βρεθεί σε εξωτερικό μαγνητικό πεδίο Ο αριθμός των πυρήνων που σε παράλληλη θέση είναι μεγαλύτερος και εκεί οφείλεται η μαγνήτιση.

Πυρηνικός Μαγνητικός Συντονισμός NMR Όταν εφαρμοστεί ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, αυτός ο άξονας της περιστροφής μεταπίπτει (precess) γύρω από την διεύθυνση του Η0   Η κυκλική συχνότητα της γωνιακής μετάπτωσης καλείται συχνότητα μετάπτωσης Larmor,

Φασματοσκοπία NMR Ανάλογα με το τοπικό χημικό περιβάλλον, τα διαφορετικά πρωτόνια σε ένα μόριο συντονίζονται σε ελαφρώς διαφορετικές συχνότητες Μετατόπιση συχνότητας ανάλογη προς τη δύναμη του μαγνητικού πεδίου, χωρικά εξαρτώμενο, αδιάστατο μέγεθος → χημική μετατόπιση. Χημική μετατόπιση= nmr φάσμα για το CH3COOH

Φασματοσκοπία NMR Ποσότητα Ποιότητα Περιεκτικότητα σε προσμίξεις Φάσμα CH3CH2CH2Br (βρωμοπροπάνιο)

Φασματοσκοπία NMR με τεχνική Fourier Έλλειψη ευαισθησίας σε σχέση με IR και UV-VIS μεθόδους Άυξηση ισχύος εφαρμοζόμενου μαγνητικού πεδίου800-1000ΜHz Fourier ,σάρωση δείγματος πολλές φορές 100 σαρώσεις δίνουν αύξηση Σ/Θ κατά Ακτινοβόληση όλων των συχνοτήτων συγχρόνως (Pulse) Αιθυλοβενζόλιο CH2CH3

Φασματοσκοπία NMR με παλμική τεχνική Fourier CWσχέση έντασης – συχνότητας FT-NMRσχέση έντασης – χρόνου Μέσω Fourier transform πηγαίνουμε από το χρόνο στη συχνότητα Η εξίσωση Fourier δίνεται από τον τύπο

Φασματοσκοπία NMR με παλμική τεχνική Fourier Φάσμα 13C-NMR διοξανίου

Φασματοσκοπία NMR με παλμική τεχνική Fourier

Φασματοσκοπία NMR - Εφαρμογές

Φασματοσκοπία NMR - Εφαρμογές Φάσματα 29Si κατά τη σκλήρυνση του τσιμέντου

Φασματοσκοπία NMR - Εφαρμογές 13C-MAS/NMR φάσματα: (Α) αμαγείρευτου άγριου ρυζιού και (Β) μαγειρεμένου άγριου ρυζιού σε αγγείο

Φασματοσκοπία NMR – Ιατρική Φασματοσκοπία εγκεφάλου Μόρια πολύ συγκεκριμένα για τα κύτταρα νεύρων Μέτρηση τιμών συγκεκριμένων μεταβολιτών των ιστών του εγκεφάλου Καταστολή νερού & λίπους Γιατί; Το πλήθος των μεταβολιτών εξαρτάται από τις δυνατότητες του μαγνήτη

Φασματοσκοπία NMR – Ιατρική Φασματοσκοπία εγκεφάλου

Φασματοσκοπία NMR – Ιατρική Φασματοσκοπία εγκεφάλου

Φασματοσκοπία NMR – Ιατρική Φασματοσκοπία εγκεφάλου

Φασματοσκοπία NMR – Ιατρική Φασματοσκοπία εγκεφάλου

Φασματοσκοπία NMR – Ιατρική Φασματοσκοπία εγκεφάλου

Φασματοσκοπία NMR – Ιατρική Φασματοσκοπία εγκεφάλου

Φασματοσκοπία NMR – Ιατρική Φασματοσκοπία εγκεφάλου

Φασματοσκοπία NMR – Ιατρική Φασματοσκοπία εγκεφάλου

Γιατί NMR spectroscopy; Πλεονεκτήματα μη επεμβατική διαγνωστική μέθοδος δυνατότητα επανάληψης δυνατότητα παρακολούθησης αλλαγών μεγάλη ακρίβεια διάγνωσης εφαρμογές στη μεσογειακή αναιμία Μειονεκτήματα χαμηλές συγκεντρώσεις  χαμηλό Σ/Θ μεγάλος χρόνος εξέτασης υψηλό κόστος απαιτήσεις εξειδίκευσης προσωπικού

Βιβλιογραφία ΙΑΤΡΙΚΑ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Δ.Κουτσουρης Κ.Νικήτα Σ.Παυλόπουλος ΧΡΗΣΕΙΣ ΠΥΡΗΝΙΚΟΥ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΣΥΝΤΟΝΙΣΜΟΥ Θ.Μαυρομουστακος quarknet.fnal.gov/run2/standard2.html  http:// www.cem.msu.edu http://www.ch.ic.ac.uk/local/organic/nmr.html http://www.physics4u.gr/articles/2002/nuclearspin.html http://www.biosim.ntua.gr/GreekSite/lessons/mri_total_fonts_v8(2003_v1).pdf http://en.wikipedia.org/wiki/NMR_spectroscopy http://www.chemistry.uoc.gr/nmr/lectures/lecture.htm http://www.chem.uoa.gr/courses/organiki_1/val_org_fasm.htm http:// www.iisc.ernet.in/academy/resonance/Jan2004/pdf/Jan2004p34-49.pdf http://www.demokritos.gr/parousiaseis/FARDIS_150705.pdf Ευχαριστούμε το Κέντρο Μαγνητικής Τομογραφίας «ΕΓΚΕΦΑΛΟΣ» για τις γνώσεις και το υλικό παρουσίασης.