Wykład 4, Biofizyka
Oddziaływania pola elektromagnetycznego z cząstkami - slajd
λ=c/ν
absorpcja 180—380 nm UV; 380—780 Vis
rozpraszanie - slajd
h ν = Em - En n - stan podstawowy; m - stan wzbudzony
Magnetyczny rezonans jądrowy (NMR) - typowa technika adsorpcyjna, mierzy się przejście rezonansowe; energia jądra w polu magnetycznym
En = μB = γ*(1/2π)hBm m=-I, -I+1,..., I-1, I
μ = moment magnetyczny jądra
B - indukcja pola magnetycznego (2,5-22T)
γ - współczynnik żyroskopowy jądra
I - spin jądra (dla 1H, 13C, 15N, 31P I=1/2; dla 14N I=1; dla 12C I=0)
Relaksacja - powrót do stanu podstawowego
T1 i T2 - czasy relaksacji, poddajemy transformacji Fouriera i otrzymujemy widmo NMR
Intensywność S zależy od:
ilości jąder o danym γ w próbce
typu jądra (γ)
czasów relaksacji T1 i T2 (ms - s)
1H NMR - widmo protonowe
13C NMR - widmo węglowe
14N NMR - widmo azotowe
in vivo NMR
MRI - mapowanie spinowe
fale stosowane w NMR - fale radiowe 10 - 900 MHz
przy 22T protony absorbują 900MHz, a jądra 13C około 90 MHz
NMR można zastosować dla ciał stałych i dla cieczy (roztworów). W roztworach łatwiej uzyskujemy wysokie rozdzielczości.
Przesunięcie chemiczne - różni jądra poddawane rezonansowi, zależy od ich typu jak i otoczenia chemicznego; inny zakres ppm dla protonów inny dla jąder 13C itd.
Przyporządkowanie widma strukturze danej cząsteczki. Szerokość pików dla małych cząsteczek - herce; dla biopolimerów - setki Hz
2D NMR, na przykład 1H 1H NMR - otrzymujemy sygnały od par protonów oddziaływujących w jakiś sposób
2D NMR - ma sens, jeżeli jedno jądro brane pod uwagę jest inne niż dwa pozostałe, na przykład 1H 1H 14N
Parametry NMR
S przesunięcie
J sprzężenie
... (?)
Struktura NMR - zbiór bliskich energetycznie struktur
Krystalografia rentgenowska - dla dużych obiektów określenie struktury atomowej, na przykład dla rybosomów
Inne wykorzystanie NMR:
badania in vivo NMR [NMR nie jest czułe, wykrywa dopiero milimolowe stężenia), badanie procesów metabolicznych w żywych tkankach i komórkach [zawał]
MRI [rózna zawartość wody w tkankach, co powoduje zróżnicowanie sygnałów 1H NMR)