Nukleär magnetisk resonans. Vanliga frågor: Kärnmagnetisk resonans

Alla elementarpartiklar, det vill säga allt vi är gjorda av, är små magneter - det här är en proton, en neutron och en elektron. Således kan kärnor som består av protoner och neutroner också ha ett magnetiskt moment.

1. Karakteristika för kärnans magnetiska moment

Det magnetiska momentets natur är kvant. Men om man försöker illustrera det i ett mer begripligt klassiskt uttryck, liknar kärnans beteende beteendet hos en liten snurrande magnet. Således, om vi inte har ett externt magnetfält, kan en sådan magnet vara orienterad i vilken riktning som helst. Så snart vi applicerar ett externt magnetfält börjar kärnan, som har ett magnetiskt moment, som vilken magnet som helst, känna av detta magnetiska fält, och om dess spinnummer är ½ visas två riktningar av dess dominerande orientering: i riktningen och mot magnetfältets riktning. Dessa två tillstånd skiljer sig åt i energi, och en kärna, till exempel en proton, kan gå från ett tillstånd till ett annat. En sådan förändring i dess orientering i förhållande till det externa magnetfältet åtföljs av absorption eller frigöring av ett energikvantum.

Denna energi är mycket liten. Kvantiteten av energi ligger inom området radiofrekvent strålning. Och det är just denna litenhet av energi som är en av de obehagliga egenskaperna hos den nukleära magnetiska resonansmetoden, eftersom den bestämmer närheten till populationerna på de lägre och övre nivåerna. Men likväl, om vi tittar på en ensemble av sådana kärnor, det vill säga på ett ämne som vi har placerat i ett magnetfält, uppstår ett tillräckligt stort antal magnetiska moment, riktade uppåt och nedåt, och övergångar sker mellan dem. Således kan vi registrera dessa övergångar och mäta de egenskaper som är förknippade med dem.

2. Egenskaper hos kärnans magnetiska moment

Eftersom energikvantumet under övergången från en nivå till en annan endast beror på de magnetiska egenskaperna hos kärnan som studeras och på storleken på det externa magnetfältet, är den så kallade magnetiska precessionsfrekvensen, eller Larmor-frekvensen, en faktor av dessa två komponenter.

Men i själva verket är det magnetiska fältet som omger en viss kärna inte lika med det magnetiska fältet som vi applicerade på den genom att placera föremålet som studeras i magneten på vår spektrometer. Förutom det externa magnetfältet är det nödvändigt att ta hänsyn till lokala magnetfält, som till exempel induceras av elektronernas rörelse runt kärnor, verkan av närliggande kärnor, samma magneter som kan inducera lokala magnetfält, och liknande. Således har varje kärna som ligger i en annan del av molekylen ett helt annat effektivt magnetfält som omger denna kärna. Som ett resultat kan vi inte registrera en enda resonans, utan en uppsättning av dem, det vill säga spektrumet av kärnmagnetisk resonans.

Den relativa resonansfrekvensen uttrycks som regel i delar per miljon med avseende på storleken på det externa magnetfältet. Denna parameter är ett stabilt värde, oberoende av värdet på det externa magnetfältet, men bestäms av de elektroniska egenskaperna hos molekylen som studeras.

Så, om vi betraktar någon kemisk förening: i olika positioner, till exempel, känner protoner ett helt annat magnetfält, så på detta sätt är det möjligt att identifiera, säg, en protonsignal av en aromatisk rest, en protonsignal från någon grupp –CH3 och så vidare. Och i sig är denna information extremt viktig ur en strukturell synvinkel.

3. Interaktion av kärnor med ett magnetiskt moment

På grund av det faktum att de magnetiska momenten interagerar med varandra finns det ytterligare ett lager av information som vi kan extrahera. Detta är information som är relaterad till interaktionen mellan två olika kärnor med varandra. Om till exempel en kärna interagerar med en annan genom ett system av elektroner som är involverade i bildandet av kemiska bindningar, så kallas detta en indirekt, eller spin-spin, interaktion. Värdena för spin-spin-interaktionen mellan kärnor är extremt känsliga för molekylens geometri, för dess elektroniska egenskaper, till exempel för elektrontätheten som omger vissa kärnor. Således kan vi få ett antal mycket viktiga strukturella parametrar redan från storleken på interaktionen.

Dessutom kan två kärnor som har ett magnetiskt moment interagera med varandra helt enkelt genom rymden. Detta kallas en "direkt dipol-dipol-interaktion" och, återigen, dessa typer av interaktioner är extremt strukturellt informativa. Till exempel kan interaktionsvektorn för två kärnor ge oss information om kärnornas rumsliga närhet, om orienteringen av ett par interagerande kärnor med avseende på ett externt magnetfält.

Således, om vi mäter det nukleära magnetiska resonansspektrumet för en förening, kan vi få mycket detaljerad information om dess struktur. Om vi ​​till exempel kan mäta det interna nukleära avståndet - och det kan göras genom att bestämma egenskaperna som är förknippade med dipol-dipol-interaktionen mellan kärnor, eftersom dess värde bestäms av detta internukleära avstånd - så blir NMR faktiskt en strukturell metod .

4. Historik om upptäckten av NMR-metoden

NMR-spektroskopi som en metod för att studera egenskaperna hos molekyler dök upp i mitten av 40-talet av XX-talet och blev på mycket kort tid - i mitten av 1950-talet - en av nyckelmetoderna för att studera organiska föreningar.

Men de verkliga pionjärerna för NMR i vätskor är Bloch och Purcell, amerikanska vetenskapsmän som fick Nobelpriset på 1950-talet för en upptäckt de gjorde 1945-1946. Det bör noteras att vår landsman Evgeny Konstantinovich Zavoisky 1944 publicerade ett arbete om detektering av en elektrons magnetiska resonans. Elektronen har, som nämnts ovan, också ett magnetiskt moment, och storleken på detta magnetiska moment är till och med större än kärnornas magnetiska moment. De fysikaliska principerna för den nukleära magnetiska resonansmetoden och den elektronparamagnetiska resonansmetoden är mycket lika.

Men tyvärr, av en eller annan anledning - skäl mer av politisk karaktär - belönades inte Evgeny Konstantinovich Zavoiskys arbete med Nobelpriset, även om han naturligtvis borde ha varit bland de personer som fick priset för att ha upptäckt fenomenet av magnetisk resonans.

Lite tidigare fick Isaac Rabi Nobelpriset för sitt arbete på 1930-talet av XX-talet, för upptäckten av de magnetiska egenskaperna hos kärnor i gasstrålar. Och faktiskt fungerade dessa arbeten som en drivkraft för skapandet av NMR-metoder i vätskor och fasta ämnen.

Nobelpris delades ofta ut för upptäckter relaterade till NMR-metoden. Man kan inte undgå att notera till exempel priset som tilldelades Richard Ernst, som skapade den grundläggande metodiken för NMR-spektroskopi, till exempel FT-IR NMR-spektroskopi, metoder för tvådimensionell NMR-spektroskopi; såväl som en sådan forskare som Kurt Wüthrich, en schweizisk kollega till Richard Ernst, som skapade en metod för att studera strukturen hos proteinmolekyler med hjälp av kärnmagnetisk resonans.

5. Praktisk tillämpning av NMR-metoden

NMR-metoden började, efter att den skapades, aktivt användas för att studera organiska föreningar. Men magnetiska moment är inte bara inneboende för de kärnor som är en del av, det vill säga en proton, kol eller dess isotop C-13 och kväve eller dess isotop N-15. I själva verket är hela det periodiska systemet, i en eller annan grad, täckt av vissa stabila isotoper av kärnor som har magnetiska moment. Denna metod är helt orelaterade till några radioaktiva egenskaper hos kärnor - bara till deras magnetiska egenskaper. Nästan varje element i det periodiska systemet har vissa isotoper som har egenskaper som är lämpliga för kärnmagnetisk resonans.

Och strax efter att ha bemästrat NMR-tekniker för enkla organiska föreningar började den aktivt användas för att studera olika oorganiska föreningar. För närvarande är metoden för kärnmagnetisk resonans, enligt de flesta uppskattningar, den mest kraftfulla fysiska metoden för att studera föreningar av de mest olikartade karaktärerna.

MAGNETISK RESONANS
resonans (selektiv) absorption av radiofrekvent strålning av vissa atomära partiklar placerade i ett konstant magnetfält. De flesta elementarpartiklar, som toppar, roterar runt sin egen axel. Om en partikel har en elektrisk laddning så uppstår när den roterar ett magnetfält, d.v.s. den beter sig som en liten magnet. När denna magnet interagerar med ett externt magnetfält uppstår fenomen som gör det möjligt att få information om kärnor, atomer eller molekyler, som inkluderar denna elementarpartikel. Den magnetiska resonansmetoden är ett universellt forskningsverktyg som används inom så olika vetenskapsområden som biologi, kemi, geologi och fysik. Det finns två huvudtyper av magnetisk resonans: elektronparamagnetisk resonans och kärnmagnetisk resonans.
Se även
MAGNETER OCH MAGNETISKA EGENSKAPER AV SUBSTANS;
ELEMENT PARTIKLAR.
Elektronparamagnetisk resonans (EPR). EPR upptäcktes 1944 av den ryske fysikern E.K. Zavoisky. Elektroner i ämnen beter sig som mikroskopiska magneter. I olika ämnen omorienteras de på olika sätt om ämnet placeras i ett konstant yttre magnetfält och utsätts för ett radiofrekvent fält. Elektronernas återgång till sin ursprungliga orientering åtföljs av en radiofrekvenssignal som bär information om elektronernas egenskaper och deras miljö. Denna metod, som är en av typerna av spektroskopi, används för att studera grundämnenas kristallstruktur, levande cellers kemi, kemiska bindningar i ämnen etc.
se även SPECTRUM ; SPEKTROSKOPI.
Kärnmagnetisk resonans (NMR). NMR upptäcktes 1946 av de amerikanska fysikerna E. Purcell och F. Bloch. Genom att arbeta oberoende av varandra hittade de ett sätt att resonans "inställa" i magnetfält av de egna rotationerna av kärnorna i vissa atomer, såsom väte och en av isotoper av kol. När ett prov som innehåller sådana kärnor placeras i ett starkt magnetfält, kommer deras kärnmoment "linje upp" som järnspån nära en permanent magnet. Denna allmänna orientering kan störas av en RF-signal. När signalen stängs av återgår kärnmomenten till sitt ursprungliga tillstånd, och hastigheten för sådan återhämtning beror på deras energitillstånd, typen av omgivande kärnor och ett antal andra faktorer. Övergången åtföljs av utsändning av en radiofrekvenssignal. Signalen skickas till en dator som bearbetar den. På detta sätt (metoden för datoriserad NMR-tomografi) kan bilder erhållas. (När det yttre magnetfältet ändras i små steg uppnås effekten av en tredimensionell bild.) NMR-metoden ger en hög kontrast av olika mjukvävnader i bilden, vilket är oerhört viktigt för att identifiera sjuka celler mot bakgrunden av friska. NMR-tomografi anses vara säkrare än röntgen, eftersom det inte orsakar någon förstörelse eller vävnadsirritation.
(se även RÖNTGEN STRÅLNING). NMR gör det också möjligt att studera levande celler utan att störa deras vitala aktivitet. Därför bör det förväntas att användningen av NMR inom klinisk medicin kommer att utökas. Se även KIRURGI.

Collier Encyclopedia. – Öppet samhälle. 2000 .

Se vad "MAGNETIC RESONANCE" är i andra ordböcker:

välja. absorption av ett ämne. magn. vågor av en viss frekvens w, på grund av en förändring i orienteringen av magneten. moment av partiklar av materia (elektroner, at. kärnor). Energi nivåer av en partikel med en magnetisk moment m, i ext. magn. fält H … … Fysisk uppslagsverk

välja. absorption i vom el. magn. vågor definierade. frekvens w, på grund av en förändring i orienteringen av magneten. moment h c i va (el ny, at. kärnor). Energi nivåer h tsy, som har en magnet. moment m, i ext. magn. fält H är uppdelat i magnetiskt. ... ... Fysisk uppslagsverk

magnetisk resonans- — [Ya.N. Luginsky, M.S. Fezi Zhilinskaya, Yu.S. Kabirov. English Russian Dictionary of Electrical Engineering and Power Engineering, Moskva, 1999] Elektroteknikämnen, grundläggande begrepp EN magnetisk resonans ... Teknisk översättarhandbok

Selektiv absorption av ett ämne av elektromagnetiska vågor av en viss våglängd, på grund av en förändring i orienteringen av de magnetiska momenten hos elektroner eller atomkärnor. Energinivåer för en partikel med ett magnetiskt moment (Se ... ... Stora sovjetiska encyklopedien

välja. absorption av e-post magn. strålning av en viss frekvens med ett kraftuttag placerat i det yttre. magn. fält. På grund av övergångar mellan magnetiska undernivåer av samma energinivå i atomen, kärnan och andra kvantsystem. Naib. viktiga exempel på sådana resonanser ... ... Naturvetenskap. encyklopedisk ordbok

magnetisk resonans- selektiv absorption av ett ämne av elektromagnetiska vågor av en viss frekvens, på grund av en förändring i orienteringen av de magnetiska momenten hos ämnets partiklar; Se även: Resonanskärnmagnetisk resonans (NMR) ... Encyclopedic Dictionary of Metallurgy

magnetisk resonans- magnetinis rezonansas statusas T sritis chemija apibrėžtis Tam tikro dažnio elektromagnetinių bangų atrankioji sugertis medžiagoje. atitikmenys: engl. magnetisk resonans. magnetisk resonans... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

- (NMR), selektiv absorption av e-post. magn. energi i vom på grund av nukleär paramagnetism. NMR är en av metoderna för radiospektroskopi; det observeras när ömsesidigt vinkelräta magnetfält verkar på provet som studeras. fält: stark konstant H0 ... Fysisk uppslagsverk

Bild av den mänskliga hjärnan på en medicinsk NMR-tomograf Kärnmagnetisk resonans (NMR) resonansabsorption eller emission av elektromagnetisk energi från ett ämne som innehåller kärnor med icke-noll spin i ett externt magnetfält, vid en frekvens ν ... ... Wikipedia

- (NAM), selektiv absorption av akustisk energi. vibrationer (fononer), på grund av omorienteringen av magneten. stunder kl. kärnor i tv. kropp placerad i en permanentmagnet. fält. För de flesta kärnor observeras resonansabsorption i ultraljudsregionen ... ... Fysisk uppslagsverk

Böcker

• Magnetisk resonans i kemi och medicin, R. Freeman. Monografin av den välkända vetenskapsmannen inom NMR-spektroskopi R. Freeman kombinerar synligheten av övervägandet av de grundläggande principerna för magnetisk resonans i kemi och medicin (biologi) med en hög ...

NMR eller på engelska NMR imaging är en förkortning för frasen "nuclear magnetic resonance". Denna forskningsmetod kom in i medicinsk praxis på 80-talet av förra seklet. Det skiljer sig från röntgentomografi. Den strålning som används i NMR inkluderar radiovågsområdet med en våglängd från 1 till 300 m. I analogi med CT använder kärnmagnetisk tomografi automatisk kontroll av datorskanning med bearbetning av en skiktad bild av strukturen hos inre organ.

Vad är kärnan i MRI

Vid bearbetning av information från de skannade punkterna erhålls bilder av alla organ och system i olika plan, i ett snitt bildas en högupplöst tredimensionell bild av vävnader och organ. Tekniken för magnetisk - kärntomografi är mycket komplex, den är baserad på principen om resonansabsorption av elektromagnetiska vågor av atomer. En person placeras i en apparat med ett starkt magnetfält. Molekylerna där vänder sig i magnetfältets riktning. Sedan skannas en elektrisk våg, förändringen i molekyler registreras först på en speciell matris, och överförs sedan till en dator och all data bearbetas.

Tillämpningar av NMRI

NMR-tomografi har ett ganska brett användningsområde, så det används mycket oftare som ett alternativ till datortomografi. Listan över sjukdomar som kan upptäckas med MRT är mycket omfattande.

• Hjärna.

Oftast används en sådan studie för att skanna hjärnan efter skador, tumörer, demens, epilepsi och problem med hjärnans kärl.

• Det kardiovaskulära systemet.

Vid diagnos av hjärta och blodkärl kompletterar NMR metoder som angiografi och CT.
MRT kan upptäcka kardiomyopati, medfödd hjärtsjukdom, vaskulära förändringar, myokardischemi, dystrofi och tumörer i hjärtat och blodkärlen.

• Muskuloskeletala systemet.

NMR-tomografi används i stor utsträckning vid diagnos av problem med rörelseapparaten. Med denna diagnostiska metod är ligament, senor och benstrukturer mycket väl differentierade.

• Inre organ.

I studien av mag-tarmkanalen och levern med hjälp av kärnmagnetisk resonanstomografi kan du få fullständig information om mjälten, njurarna, levern, bukspottkörteln. Om du dessutom introducerar ett kontrastmedel, blir det möjligt att spåra den funktionella förmågan hos dessa organ och deras kärlsystem. Och ytterligare datorprogram låter dig skapa bilder av tarmarna, matstrupen, gallvägarna, bronkierna.

Kärnmagnetisk resonanstomografi och MRT: finns det någon skillnad

Ibland kan man bli förvirrad i namnen MRT och MRI. Finns det någon skillnad mellan dessa två procedurer? Du kan definitivt svara nej.
Inledningsvis, vid tidpunkten för upptäckten av magnetisk resonanstomografi, innehöll dess namn ett annat ord "nukleär", som försvann med tiden, vilket bara lämnade förkortningen MRI.

Det finns flera forskningsmetoder: angiografi, perfusion, diffusion, spektroskopi. Kärnmagnetisk resonanstomografi är en av de bästa forskningsmetoderna, eftersom den låter dig få en tredimensionell bild av tillståndet hos organ och vävnader, vilket innebär att diagnosen kommer att fastställas mer exakt och rätt behandling kommer att väljas. NMR-undersökning av en persons inre organ är exakt bilder, inte riktiga vävnader. Mönster visas på fotokänslig film när röntgenstrålar absorberas när en röntgenbild tas.

De främsta fördelarna med NMR-avbildning

Fördelarna med NMR-tomografi framför andra forskningsmetoder är mångsidiga och betydande.

Nackdelar med MRI

Men naturligtvis är denna metod inte utan sina nackdelar.

• Stor energiförbrukning. Driften av kammaren kräver mycket elektricitet och dyr teknik för normal supraledning. Men magneter med hög effekt har ingen negativ inverkan på människors hälsa.
• Processens varaktighet. Kärnmagnetisk resonanstomografi är mindre känslig än röntgen. Därför krävs mer tid för genomlysning. Dessutom kan bildförvrängning uppstå på grund av andningsrörelser, vilket förvränger data vid studier av lungor och hjärta.
• I närvaro av en sjukdom som klaustrofobi är det en kontraindikation för forskning med MRT. Det är också omöjligt att diagnostisera med hjälp av MRI-tomografi om det finns stora metallimplantat, pacemakers, artificiella pacemakers. Under graviditeten utförs diagnos endast i undantagsfall.

Varje litet föremål i människokroppen kan undersökas med NMR-avbildning. Endast i vissa fall bör fördelningen av koncentrationen av kemiska grundämnen i kroppen inkluderas. För att göra mätningar mer känsliga bör ett ganska stort antal signaler ackumuleras och summeras. I detta fall erhålls en tydlig bild av hög kvalitet, som på ett adekvat sätt förmedlar verkligheten. Detta är också relaterat till varaktigheten av en persons vistelse i kammaren för NMR-avbildning. Du kommer att behöva ligga stilla länge.

Sammanfattningsvis kan vi säga att kärnmagnetisk resonanstomografi är en ganska säker och absolut smärtfri diagnostisk metod, som gör att du helt kan undvika exponering för röntgenstrålar. Datorprogram låter dig bearbeta de resulterande skanningarna med bildandet av virtuella bilder. Gränserna för NMR är verkligen obegränsade.

Redan nu är denna diagnostiska metod en stimulans för dess snabba utveckling och breda tillämpning inom medicin. Metoden kännetecknas av sin låga skada på människors hälsa, men samtidigt låter den dig noggrant undersöka strukturen av organ, både hos en frisk person och i befintliga sjukdomar.

Termen "magnetisk resonans" avser den selektiva (resonans) absorptionen av energin hos ett växlande elektromagnetiskt fält av ett elektroniskt eller nukleärt subsystem av ett ämne som utsätts för ett konstant magnetfält. Absorptionsmekanismen är associerad med kvantövergångar i dessa delsystem mellan diskreta energinivåer som uppstår i närvaro av ett magnetfält.

Magnetiska resonanser brukar delas in i fem typer: 1) cyklotronresonans (CR); 2) elektronparamagnetisk resonans (EPR); 3) kärnmagnetisk resonans (NMR); 4) elektronisk ferromagnetisk resonans; 5) elektronisk antiferromagnetisk resonans.

Cyklotronresonans. Med CR observeras selektiv absorption av elektromagnetisk fältenergi i halvledare och metaller i ett konstant magnetfält, på grund av kvantövergångar av elektroner mellan Landau energinivåer. Det kvasi-kontinuerliga energispektrumet för ledningselektroner i ett externt magnetfält delas upp i sådana ekvidistanta nivåer.

Kärnan i den fysiska mekanismen för CR kan också förstås inom ramen för den klassiska teorin. En fri elektron rör sig i ett konstant magnetfält (riktat längs axeln) längs en spiralbana runt magnetiska induktionslinjer med en cyklotronfrekvens

där och är laddningens storlek respektive elektronens effektiva massa. Låt oss nu slå på radiofrekvensfältet med en frekvens och med en vektor vinkelrät mot (till exempel längs axeln ). Om elektronen är i rätt fas för sin helixrörelse, då dess rotationsfrekvens matchar det yttre fältets frekvens, kommer den att accelerera och helixen expanderar. En elektrons acceleration innebär en ökning av dess energi, vilket uppstår på grund av dess överföring från radiofrekvensfältet. Således är resonansabsorption möjlig under följande förhållanden:

frekvensen för det externa elektromagnetiska fältet, vars energi absorberas, måste sammanfalla med elektronernas cyklotronfrekvens;

vektorn för den elektriska fältstyrkan för den elektromagnetiska vågen måste ha en komponent som är vinkelrät mot riktningen för det konstanta magnetfältet;

den fria medelvägen för elektroner i en kristall måste överskrida perioden för cyklotronsvängningar.

CR-metoden används för att bestämma den effektiva massan av bärare i halvledare. Från CR-linjens halva bredd kan man bestämma de karakteristiska spridningstiderna och därigenom bestämma bärarmobiliteten. Linjens area kan användas för att bestämma koncentrationen av laddningsbärare i provet.

Elektron paramagnetisk resonans. EPR-fenomenet består i resonansabsorption av elektromagnetisk fältenergi i paramagnetiska prov placerade i ett konstant magnetfält, vinkelrätt mot det elektromagnetiska fältets magnetiska vektor. Den fysiska essensen av fenomenet är som följer.

Det magnetiska momentet för en atom med oparade elektroner bestäms genom uttryck (5.35). I ett magnetfält delas energinivåerna för en atom, på grund av interaktionen mellan det magnetiska momentet och magnetfältet, upp i undernivåer med energin

var är atomens magnetiska kvantnummer och tar värdet

Det kan ses av (5.52) att antalet undernivåer är , och avståndet mellan undernivåerna är

Övergångar av atomer från låga till högre nivåer kan ske under inverkan av ett externt elektromagnetiskt fält. Enligt de kvantmekaniska urvalsreglerna är tillåtna övergångar de där det magnetiska kvanttalet ändras med ett, det vill säga . Därför måste energikvantumet för ett sådant fält vara lika med avståndet mellan undernivåerna

Relation (5.55) är EPJ-villkoret. Ett alternerande magnetfält med resonansfrekvens med samma sannolikhet kommer att orsaka övergångar från de lägre magnetiska subnivåerna till de övre (absorption) och vice versa (strålning). I ett tillstånd av termodynamisk jämvikt bestäms förhållandet mellan populationerna och två närliggande nivåer av Boltzmannlagen

Det kan ses av (5.56) att stater med lägre energi har en större befolkning (). Därför kommer antalet atomer som absorberar elektromagnetiska fältkvanta under dessa förhållanden att råda över antalet emitterande atomer; som ett resultat kommer systemet att absorbera energin från det elektromagnetiska fältet, vilket leder till en ökning av . På grund av växelverkan med gittret överförs dock den absorberade energin i form av värme till gittret, och vanligtvis så snabbt att förhållandet vid de använda frekvenserna skiljer sig mycket lite från dess jämviktsvärde (5,56).

EPR-frekvenserna kan bestämmas från (5.55). Genom att ersätta värdet och räkna (rent snurrmoment) får vi resonansfrekvensen

Från (5.57) kan man se att i fält från till 1 T ligger resonansfrekvenserna i området Hz, det vill säga i radiofrekvens- och mikrovågsregionerna.

Resonansvillkoret (5.55) gäller för isolerade atomer som har magnetiska moment. Det förblir dock giltigt för ett system av atomer, om interaktionen mellan de magnetiska momenten är försumbart liten. Ett sådant system är en paramagnetisk kristall, i vilken magnetiska atomer är belägna på stora avstånd från varandra.

EPR-fenomenet förutspåddes 1923. Ya.G. Dorfman och upptäcktes experimentellt 1944. E.K.Zavoisky. För närvarande används EPR som en av de mest kraftfulla metoderna för att studera fasta ämnen. Baserat på tolkningen av EPR-spektra erhålls information om defekter, föroreningar i fasta ämnen och elektronisk struktur, om mekanismerna för kemiska reaktioner m.m. Paramagnetiska förstärkare och generatorer har byggts utifrån EPR-fenomenet.

Nukleär magnetisk resonans. Tunga elementarpartiklar är protoner och neutroner (nukleoner), och följaktligen har atomkärnor byggda av dem sina egna magnetiska moment, som fungerar som en källa till kärnmagnetism. Rollen för det elementära magnetiska momentet, i analogi med elektronen, spelas här av Bohrs kärnmagneton

Atomkärnan har ett magnetiskt moment

där är kärnans faktor, är kärnans spinnummer, som tar halvheltals- och heltalsvärden:

0, 1/2, 1, 3/2, 2, ... . (5.60)

Projektion av det kärnmagnetiska momentet på axeln z av ett godtyckligt valt koordinatsystem bestäms av relationen

Här tar det magnetiska kvanttalet, när det är känt, värdena:

I frånvaro av ett externt magnetfält har alla tillstånd med olika tillstånd samma energi och är därför degenererade. En atomkärna med ett magnetiskt moment som inte är noll placerat i ett yttre konstant magnetfält upplever rumslig kvantisering, och dess -faldigt degenererade nivå delas upp i en Zeeman-multiplett vars nivåer har energier

Om kärnan efter det påverkas av ett växelfält, vars energikvantum är lika med avståndet mellan nivåerna (5,63)

då sker en resonansabsorption av energi av atomkärnor, vilket kallas nukleär paramagnetisk resonans eller helt enkelt Nukleär magnetisk resonans.

På grund av det faktum att den är mycket mindre är NMR-resonansfrekvensen märkbart lägre än EPR-frekvensen. Så NMR i fält av storleksordningen 1 T observeras i radiofrekvensområdet.

NMR som metod för att studera kärnor, atomer och molekyler har fått olika tillämpningar inom fysik, kemi, biologi, medicin, teknik, framför allt för att mäta styrkan i magnetiska fält.

Den traditionella metoden för NMR-spektroskopi har många nackdelar. För det första tar det mycket tid att bygga varje spektrum. För det andra är det väldigt kräsen om frånvaron av extern störning, och som regel har de resulterande spektra betydande brus. För det tredje är den olämplig för att skapa högfrekvensspektrometrar. I moderna NMR-instrument används därför den så kallade pulsade spektroskopimetoden, baserad på Fouriertransformen av den mottagna signalen.

I dagsläget är alla NMR-spektrometrar byggda på basis av kraftfulla supraledande magneter med ett konstant magnetfält.

Kärnan i NMR-introskopi (eller magnetisk resonanstomografi) är implementeringen av en speciell typ av kvantitativ analys av amplituden hos den nukleära magnetiska resonanssignalen. I metoderna för NMR-introskopi skapas magnetfältet av ett medvetet inhomogent fält. Då finns det anledning att förvänta sig att frekvensen av kärnmagnetisk resonans vid varje punkt i provet har sitt eget värde, som skiljer sig från värdena i andra delar. Genom att ange någon kod för NMR-signalamplitudgrader (ljusstyrka eller färg på skärmen) kan man få en villkorlig bild (tomogram) av sektioner av objektets inre struktur.

Ferro- och antiferromagnetisk resonans. Den fysiska essensen av ferromagnetisk resonans ligger i det faktum att under påverkan av ett externt magnetfält som magnetiserar en ferromagnet till mättnad, börjar det totala magnetiska momentet hos provet att precessera runt detta fält med en Larmor-frekvens beroende på fältet. Om ett högfrekvent elektromagnetiskt fält vinkelrätt mot appliceras på ett sådant prov och dess frekvens ändras, sker vid , resonansabsorption av fältenergin. Absorptionen i detta fall är flera storleksordningar högre än i paramagnetisk resonans, eftersom den magnetiska känsligheten, och följaktligen det magnetiska mättnadsmomentet, är mycket högre i dem än i paramagneter.

Funktioner av resonansfenomen i ferro - och antiferromagneter bestäms främst av det faktum att man i sådana ämnen inte har att göra med isolerade atomer eller relativt svagt samverkande joner av vanliga paramagnetiska kroppar, utan med ett komplext system av starkt interagerande elektroner. Utbytet (elektrostatisk) interaktion skapar en stor resulterande magnetisering, och med den ett stort inre magnetfält, vilket väsentligt förändrar resonansförhållandena (5.55).

Ferromagnetisk resonans skiljer sig från EPR genom att energiabsorptionen i detta fall är många storleksordningar starkare och resonansvillkoret (sambandet mellan växelfältets resonansfrekvens och det konstanta magnetfältets storlek) beror väsentligt på formen på proverna. .

Många mikrovågsapparater är baserade på fenomenet ferromagnetisk resonans: resonansventiler och filter, paramagnetiska förstärkare, effektbegränsare och fördröjningslinjer.

Antiferromagnetisk resonans ( elektronisk magnetisk resonans i antiferromagneter) - fenomenet med ett relativt stort selektivt svar från det magnetiska systemet hos en antiferromagnet på verkan av ett elektromagnetiskt fält med en frekvens (10-1000 GHz) nära de naturliga frekvenserna för precessionen av magnetiseringsvektorerna för magnetiska subgitter i systemet. Detta fenomen åtföljs av en stark absorption av energin från det elektromagnetiska fältet.

Ur kvantsynpunkt, a antiferromagnetisk resonans kan betraktas som en resonanstransformation av elektromagnetiska fältfotoner till magnoner med vågvektor.

Att observera a antiferromagnetisk resonans radiospektrometrar används, liknande de som används för att studera EPR, men som tillåter mätningar vid höga (upp till 1000 GHz) frekvenser och i starka (upp till 1 MG) magnetfält. De mest lovande är spektrometrar där frekvensen, snarare än magnetfältet, skannas. Optiska metoder för att detektera a antiferromagnetisk resonans.

RYSKA FEDERATIONENS HÄLSOMINISTIE

ALLMÄNT LÄKEMEDELSAUKTORISERING

Spektroskopi av nukleär GPM.1.2.1.1.0007.15
magnetisk resonans istället för GFXII, del 1,
OFS 42-0046-07

Kärnmagnetisk resonansspektroskopi (NMR) är en metod baserad på absorption av radiofrekvent elektromagnetisk strålning av kärnorna i ett prov med ett magnetiskt moment som inte är noll placerat i ett konstant magnetfält ( B 0). Magnetiska moment som inte är noll har isotoper av kärnor av element med en udda atommassa (1 H, 13 C, 15 N, 19 F, 31 P, etc.).

Generella principer

En kärna som roterar runt sin axel har sitt eget momentum (vinkelmoment eller spinn) P. Det magnetiska momentet för kärnan μ är direkt proportionell mot spinnet: μ = γ ∙ P(γ är proportionalitetsfaktorn eller det gyromagnetiska förhållandet). Vinkel- och magnetmomenten är kvantiserade, d.v.s. kan vara i en av 2 jag+ 1 snurrtillstånd ( jag – spin kvantnummer). Olika tillstånd i kärnornas magnetiska moment har samma energi om de inte påverkas av ett externt magnetfält. När kärnor placeras i ett externt magnetfält B 0 tas kärnornas energidegenerering bort och möjligheten till en energiövergång från en nivå till en annan uppstår. Processen för distribution av kärnor mellan olika energinivåer fortskrider i enlighet med Boltzmann-fördelningslagen och leder till uppkomsten av en makroskopisk longitudinell jämviktsmagnetisering M z . Tiden det tar att skapa M z efter att ha slagit på det externa magnetfältet PÅ 0 , kallas tid längsgående eller snurra—gitter avslappning (T ett). Brott mot jämviktsfördelningen av kärnor sker under verkan av ett radiofrekvent magnetfält ( B 1), vinkelrät B 0 , vilket orsakar ytterligare övergångar mellan energinivåer, åtföljda av energiabsorption (fenomenet Nukleär magnetisk resonans). Frekvens ν 0 , vid vilken absorption av energi av kärnor sker ( Larmorova eller resonansabsorptionsfrekvens), varierar beroende på värdet på konstantfältet B 0: ν 0 = γ B 0 /2π. Vid resonansögonblicket sker en växelverkan mellan de enskilda kärnmagnetiska momenten och fältet PÅ 1 , som matar ut en vektor M z från dess jämviktsposition längs axeln z. Som ett resultat visas det tvärgående magnetisering M xy. Dess förändring i samband med utbytet inom spinnsystemet kännetecknas av tiden tvärgående eller snurra-snurra avslappning (T 2).

Beroende av intensiteten av energiabsorption av kärnor av samma typ på frekvensen av det radiofrekventa magnetfältet vid ett fast värde PÅ 0 kallas ettdimensionellt spektrumNukleär magnetisk resonans kärnor av denna typ. Ett NMR-spektrum kan erhållas på två sätt: genom att kontinuerligt bestråla provet med ett RF-fält med varierande frekvens, som ett resultat av vilket NMR-spektrumet registreras direkt (kontinuerlig exponeringsspektroskopi), eller genom att exponera provet för en kort RF-puls ( pulsad spektroskopi). I pulsad NMR-spektroskopi, tidsavklingad koherent strålning som emitteras av kärnor vid återgång till det initiala spinntillståndet ( fri induktionsavklingningssignal) följt av omvandlingen av tidsskalan till frekvens ( Fouriertransform).

I molekyler minskar atomernas elektroner storleken på det verkande externa magnetfältet B 0 vid platsen för kärnan, dvs. visas diamagnetisk skärmning:

B loc = B 0 ∙ (1 – σ),

B lok är intensiteten av det resulterande fältet;

σ är skärmningskonstanten.

Skillnaden i resonansfrekvenserna för kärnornas signaler, lika med skillnaden i deras screeningskonstanter, kallas kemisk förskjutning signaler, indikerade med symbolen δ , mätt i delar per miljon (ppm). Interaktion mellan magnetiska moment av kärnor genom kemiska bindningselektroner ( spin-spin interaktion) orsakar splittring av NMR-signalen ( mångfald, m). Antalet komponenter i multipletter bestäms av kärnspinnet och antalet interagerande kärnor. Måttet på spin-spin-interaktionen är spin-spin-kopplingskonstant (J mätt i hertz, Hz). Värden δ, m och J beror inte på storleken på det konstanta magnetfältet.

Intensiteten hos den nukleära NMR-signalen i spektrumet bestäms av populationen av dess energinivåer. Av kärnorna med ett naturligt överflöd av isotoper produceras de mest intensiva signalerna av vätekärnor. Intensiteten hos NMR-signaler påverkas också av tiden för longitudinell-tväravslappning (stor T 1 leder till en minskning av signalintensiteten).

Bredden på NMR-signaler (skillnaden mellan frekvenser vid halva maximum av signalen) beror på T 1 och T 2. små gånger T 1 och T 2 orsaka breda och dåligt tolkade spektrumsignaler.

Känsligheten hos NMR-metoden (maximal detekterbar koncentration av ett ämne) beror på intensiteten hos den nukleära signalen. För 1 H kärnor är känsligheten 10 -9 ÷ 10 -11 mol.

Korrelationer av olika spektrala parametrar (till exempel kemiska förskjutningar av olika kärnor inom samma molekylära system) kan erhållas genom homo- och heteronukleära metoder i 2D- eller 3D-format.

enhet

Högupplöst NMR-pulsspektrometer (NMR-spektrometer) består av:

• magnet för att skapa ett konstant magnetfält B 0 ;
• en temperaturkontrollerad sensor med en provhållare för att applicera en RF-puls och detektera strålningen som emitteras av provet;
• en elektronisk anordning för att skapa en radiofrekvenspuls, spela in, förstärka och omvandla den fria induktionsavklingningssignalen till digital form;
• anordningar för inställning och justering av elektroniska kretsar;
• anordningar för datainsamling och -behandling (dator);

och kan även inkludera:

en flödescell för NMR-vätskekromatografi eller flödesinjektionsanalys;

• system för att skapa en pulsad magnetfältsgradient.

Ett starkt magnetfält genereras av en supraledningsspole i ett Dewar-kärl fyllt med flytande helium.

NMR-spektrometerns funktion bör kontrolleras. För verifiering utförs lämpliga tester, inklusive, som regel, mätning av den spektrala linjebredden vid halv höjd av vissa toppar under vissa förhållanden ( tillstånd), signalpositionsreproducerbarhet och signal-brusförhållande (förhållandet mellan intensiteten hos en specifik signal i NMR-spektrumet och slumpmässiga fluktuationer i området av spektrumet som inte innehåller signaler från analyten, S/N) för standardblandningar. Spektrometermjukvaran innehåller algoritmer för bestämning S/N. Alla instrumenttillverkare tillhandahåller specifikationer och mätprotokoll för dessa parametrar.

NMR-spektroskopi av prover i lösningar

Metodik

Testprovet löses upp i ett lösningsmedel till vilket en lämplig standard för kalibrering av kemiska skift kan tillsättas enligt vad som anges i regulatorisk dokumentation. Värdet på den relativa kemiska förskjutningen av kärnan i ett ämne (δ in-in) bestäms av följande uttryck:

δ in-in \u003d (ν in-in - ν standard) / ν av enheten,

ν in-in - resonansfrekvensen för ämnets kärna, Hz;

v etalon är resonansfrekvensen för etalonkärnan, Hz;

ν för enheten är driftfrekvensen för NMR-spektrometern (frekvensen vid vilken resonansvillkoren för vätekärnor är uppfyllda för en given B 0, MHz).

För lösningar i organiska lösningsmedel mäts det kemiska skiftet i 1H- och 13C-spektra i förhållande till tetrametylsilansignalen, vars position tas till 0 ppm. De kemiska skiftningarna räknas i riktning mot ett svagt fält (till vänster) från tetrametylsilansignalen (delta är skalan för kemiska skift). För vattenhaltiga lösningar används natrium-2,2-dimetyl-2-silanpentan-5-sulfonat som referens i 'H NMR-spektra, vars kemiska förskjutning av protonerna i metylgruppen är 0,015 ppm. För spektra av 13 C vattenlösningar används dioxan som referens, vars kemiska skift är 67,4 ppm.

Vid kalibrering av 19 F-spektra används trifluorättiksyra eller triklorfluormetan som primär standard med noll kemisk förskjutning; spectra 31P - 85% lösning av fosforsyra eller trimetylfosfat; spektra 15 N - nitrometan eller mättad ammoniaklösning. I 1H och 13C NMR används som regel en intern standard, som tillsätts direkt till testprovet. 15 N, 19 F och 31 P NMR använder ofta en extern standard, som hålls separat i ett koaxiellt cylindriskt rör eller kapillär.

Vid beskrivning av NMR-spektra är det nödvändigt att ange vilket lösningsmedel som ämnet är löst i och dess koncentration. Lättrörliga vätskor används som lösningsmedel, där väteatomer ersätts med deuteriumatomer för att minska intensiteten hos lösningsmedelssignaler. Det deutererade lösningsmedlet väljs utifrån följande kriterier:

• 1) lösligheten av testföreningen i den;
• 2) ingen överlappning mellan signalerna från kvarvarande protoner i det deutererade lösningsmedlet och signalerna från testföreningen;
• 3) ingen interaktion mellan lösningsmedlet och testföreningen, om inte annat anges.

Lösningsmedelsatomer ger signaler som lätt kan identifieras genom deras kemiska förskjutning och kan användas för att kalibrera den kemiska förskjutningsaxeln (sekundär standard). De kemiska skiftningarna av de återstående protonsignalerna från deutererade lösningsmedel har följande värden (ppm): kloroform, 7,26; bensen, 7,16; vatten - 4,7; metanol -3,35 och 4,78; dimetylsulfoxid - 2,50; aceton - 2,05; positionen för vattensignalen och protonerna i alkoholernas hydroxylgrupper beror på mediets pH och temperatur.

För kvantitativ analys måste lösningar vara fria från olösta partiklar. För vissa analyser kan det vara nödvändigt att lägga till en intern standard för att jämföra test- och referensintensiteter. Lämpliga standardprover och deras koncentrationer bör specificeras i den normativa dokumentationen. Efter att ha placerat provet i ett provrör och lock, införs provet i magneten på NMR-spektrometern, testparametrarna ställs in (inställningar, registrering, digitalisering av den fria induktionsavklingningssignalen). De huvudsakliga testparametrarna som anges i regeldokumentationen registreras eller lagras i en dator.

För att förhindra spektrumdrift över tid utförs en stabiliseringsprocedur (deuteriumlås) med användning av deuteriumsignalen inducerad av deutererade lösningsmedel, om inte annat anges. Instrumentet justeras för att erhålla de mest optimala resonansförhållandena och det maximala förhållandet S/N(shimming).

Under testet är det möjligt att utföra flera sekvenser av cykler "impuls - datainsamling - paus" med efterföljande summering av individuella signaler av avklingningen av fri induktion och medelvärdesberäkning av brusnivån. Fördröjningstiden mellan pulssekvenser under vilken systemet av kärnspinn återställer sin magnetisering ( D 1), för kvantitativa mätningar måste överskrida den longitudinella relaxationstiden T 1: D 1 ≥ 5 T ett . Spektrometermjukvaran innehåller algoritmer för bestämning T ett . Om värdet T 1 är okänd, det rekommenderas att använda värdet D 1 = 25 sek.

Efter att Fouriertransformen har genomförts kalibreras signalerna i frekvensrepresentationen till den valda standarden och deras relativa intensitet mäts genom integration - mätning av förhållandet mellan resonanssignalernas ytor. I 13C-spektra är endast signaler av samma typ integrerade. Signalintegreringsnoggrannheten beror på förhållandet signal – ljud (S/N):

var u(jag) är standardosäkerheten för integration.

Antalet fria indusom krävs för att uppnå ett tillfredsställande förhållande S/ N, bör anges i regeldokumentationen.

Tillsammans med endimensionella för analytiska ändamål används homo- och heteronukleära tvådimensionella korrelationsspektra, baserade på en viss sekvens av pulser (COSY, NOESY, ROESY, HSQC, HMBC, HETCOR, CIGAR, INADEQUATE, etc.). I tvådimensionella spektra visar sig interaktionen mellan kärnor i form av signaler som kallas korstoppar. Positionen för tvärtopparna bestäms av värdena för de kemiska skiftningarna av de två interagerande kärnorna. Tvådimensionella spektra används företrädesvis för att bestämma sammansättningen av komplexa blandningar och extrakt, eftersom sannolikheten för signalsuperposition (korstoppar) i tvådimensionella spektra är betydligt lägre än sannolikheten för signalsuperposition i endimensionella spektra.

För att snabbt få fram spektra av heteronuklei (13 C, 15 N, etc.) används metoder (HSQC, HMBC), som gör det möjligt att erhålla spektra av andra kärnor på 1 H kärnor med hjälp av mekanismerna för heteronukleär interaktion.

DOSY-tekniken, baserad på registrering av förlusten av faskoherens hos kärnspinn på grund av translationella förskjutningar av molekyler under inverkan av en magnetisk fältgradient, gör det möjligt att erhålla spektra av enskilda föreningar (spektral separation) i en blandning utan deras fysiska separation och att bestämma storlekar, grader av aggregation och molekylvikter för molekylära objekt (molekyler, makromolekyler, molekylära komplex, supramolekylära system).

Användningsområden

Mångfalden av strukturell och analytisk information som finns i kärnmagnetiska resonansspektra gör det möjligt att använda den nukleära magnetiska resonansmetoden för kvalitativ och kvantitativ analys. Användningen av kärnmagnetisk resonansspektroskopi i kvantitativ analys baseras på den direkta proportionaliteten mellan molkoncentrationen av magnetiskt aktiva kärnor och den integrerade intensiteten hos motsvarande absorptionssignal i spektrumet.

1. Identifiering av den aktiva substansen. Identifieringen av den aktiva substansen utförs genom att jämföra testprovets spektrum med spektrumet för ett standardprov eller med ett publicerat referensspektrum. Spektra för standard- och testprover bör erhållas med samma metoder och förhållanden. Topparna i de jämförda spektra bör sammanfalla i position (avvikelser från värdena δ test- och standardprover inom ± 0,1 ppm. för kärnmagnetisk resonans 1 N och ± 0,5 ppm. för kärnmagnetisk resonans 13 C), integrerad intensitet och multiplicitet, vars värden bör anges vid beskrivning av spektra. I avsaknad av ett standardprov kan ett farmakopéiskt standardprov användas, vars identitet bekräftas av oberoende strukturell tolkning av spektraldata och alternativa metoder.

När man bekräftar äktheten av prover av icke-stökiometrisk sammansättning (till exempel naturliga polymerer med variabel sammansättning), tillåts topparna för testet och standardproverna att skilja sig åt i position och integrerad intensitet hos signalerna. Spektran som ska jämföras måste vara likartade, d.v.s. innehåller samma karakteristiska regioner av signalerna, vilket bekräftar sammanträffandet av fragmentsammansättningen av testet och standardproverna.

För att fastställa äktheten av en blandning av ämnen (extrakt) kan endimensionella NMR-spektra användas som en helhet, som "fingeravtryck" av ett objekt, utan att specificera värdena för δ och mångfalden av individuella signaler. Vid användning av tvådimensionell NMR-spektroskopi i beskrivningen av spektra (spektrumfragment) som hävdas för äkthet, bör värdena för korstoppar anges.

1. Identifiering av främmande ämnen/rester av organiska lösningsmedel. Identifiering av föroreningar/rester av organiska lösningsmedel görs på samma sätt som identifieringen av den aktiva substansen, vilket skärper kraven på känslighet och digital upplösning.
2. Bestämning av innehållet av främmande föroreningar/rester av organiska lösningsmedel i förhållande till den aktiva substansen. NMR-metoden är en direkt absolut metod för att bestämma molförhållandet mellan den aktiva substansen och föroreningsföreningen ( n/n förorening):

var S‘ och S‘ orenhet - normaliserade värden för de integrerade intensiteterna av signalerna från den aktiva substansen och föroreningen.

Normalisering utförs enligt antalet kärnor i det strukturella fragmentet, som bestämmer den uppmätta signalen.

Massfraktion av förorening/resterande organiskt lösningsmedel i förhållande till den aktiva substansen ( X pr) bestäms av formeln:

M pr är molekylvikten för föroreningen;

Mär molekylvikten för den aktiva substansen;

S‘ pr är det normaliserade värdet av den integrerade intensiteten av föroreningssignalen;

S'– Normaliserat värde för den integrerade intensiteten av signalen från den aktiva substansen.

1. Kvantitativ bestämning av innehållet av ämnet (aktiv substans, förorening / resterande lösningsmedel) i den farmaceutiska substansen. Materiens absoluta innehåll i en farmaceutisk substans bestäms den av den interna standardmetoden, som väljs som en substans vars signaler ligger nära analytens signaler, utan att överlappa dem. Signalintensiteterna för analyten och standarden bör inte skilja sig signifikant.

Procentandelen av analyten i testprovet i termer av torrsubstans ( x, viktprocent) beräknas med formeln:

x,% massa = 100 ∙ ( S‘ /S‘ 0) ∙ (M ∙ a 0 /M 0 ∙ a) ∙ ,

S'är det normaliserade värdet av den integrerade intensiteten av signalen från analyten;

S’ 0 är det normaliserade värdet för standardens integrerade signalintensitet.

Mär analytens molekylvikt;

M 0 – molekylvikt;

a- vägning av provet.

en 0– Vikten av standardämnet.

W- fukthalt, %.

Följande föreningar kan användas som standarder: maleinsyra (2H; 6,60 ppm, M= 116,07), bensylbensoat (2H; 5,30 ppm, M= 212,25), malonsyra (2H; 3,30 ppm, M= 104,03), succinimid (4H; 2,77 ppm, M= 99,09), acetanilid (3H; 2,12 ppm, M = 135,16), tert-butanol (9H; 1,30 ppm, M = 74,12).

Relativt ämnesinnehåll eftersom andelen av en komponent i en blandning av komponenter i en farmaceutisk substans bestäms av metoden för intern normalisering. molar ( X mol) och massa ( X massa) komponentfraktion i i en blandning nämnen bestäms av formlerna:

1. Bestämning av molekylvikten för proteiner och polymerer. Molekylvikterna för proteiner och polymerer bestäms genom att jämföra deras rörlighet med den för referensföreningar med känd molekylvikt med användning av DOSY-tekniker. Självdiffusionskoefficienter mäts ( D) av test- och standardproverna, bygg en graf över logaritmernas beroende av standardföreningarnas molekylvikter på logaritmerna D. Från den sålunda erhållna grafen bestäms de okända molekylvikterna för testproverna genom linjär regression. En fullständig beskrivning av DOSY-experimentet bör ges i den regulatoriska dokumentationen.

NMR-spektroskopi av fasta ämnen

Prover i fast tillstånd analyseras med hjälp av speciellt utrustade NMR-spektrometrar. Vissa tekniska operationer (rotation av ett pulveriserat prov i en rötor som lutar i en magisk vinkel (54,7°) mot magnetfältets axel PÅ 0 , kraftdeparering, polarisationsöverföring från mycket exciterbara kärnor till mindre polariserbara kärnor - korspolarisering) gör det möjligt att erhålla högupplösta spektra av organiska och oorganiska föreningar. En fullständig beskrivning av förfarandet bör ges i regeldokumentationen. Det huvudsakliga tillämpningsområdet för denna typ av NMR-spektroskopi är studiet av polymorfism av fasta läkemedel.