Biomedyczne
zastosowanie
spektroskopii
NMR
" Pierwsze protonowe widmo NMR cząsteczki
białka to 1957r. Było to widmo rybonukleazy
z wieloma nakładającymi się na siebie liniami
w którym rozróżniono wyraz
ne cztery ich
grupy, które przypisano poszczególnym
aminokwasom.
" W ten sposób wykorzystano po raz pierwszy
spektrometr NMR wysokiej zdolności
rozdzielczej do badań substancji biologicznej
Biomedyczne zastosowanie
Biomedyczne zastosowanie
spektroskopii NMR
spektroskopii NMR
1. Analiza płynów ustrojowych oraz
1. Analiza płynów ustrojowych oraz
ekstraktów komórek i tkanek
ekstraktów komórek i tkanek
2. Spektroskopia in vivo (Magnetic
2. Spektroskopia in vivo (Magnetic
2. Spektroskopia in vivo (Magnetic
2. Spektroskopia in vivo (Magnetic
Resonance Spectroscopy  MRS)
Resonance Spectroscopy  MRS)
W celu wybrania właściwego elementu objętości,
W celu wybrania właściwego elementu objętości,
w której ma nastąpić selektywne wzbudzenie
w której ma nastąpić selektywne wzbudzenie
spinów, stosuje się solenoidy powierzchniowe lub
spinów, stosuje się solenoidy powierzchniowe lub
definiuje się obj. Za pomocą 3 prostopadłych
definiuje się obj. Za pomocą 3 prostopadłych
gradientów pola.
gradientów pola.
" Główna zaleta tej metody jej nieinwazyjność
" Główna zaleta tej metody jej nieinwazyjność
" pozwala na wykonywanie pomiarów bez uszkodzeń
" pozwala na wykonywanie pomiarów bez uszkodzeń
nawet bardzo delikatnej próbki biologicznej
nawet bardzo delikatnej próbki biologicznej
" badania procesów relaksacji dostarczają cennych
" badania procesów relaksacji dostarczają cennych
informacji o strukturze i dynamice molekularnej.
informacji o strukturze i dynamice molekularnej.
informacji o strukturze i dynamice molekularnej.
informacji o strukturze i dynamice molekularnej.
" badania zmian struktury molekuł biologicznych
" badania zmian struktury molekuł biologicznych
(białka, kwasy nukleinowe, polisacharydy), małych
(białka, kwasy nukleinowe, polisacharydy), małych
układów komórek i tkanek
układów komórek i tkanek
" nie pozwala jednak na jednoznaczne rozpoznanie
" nie pozwala jednak na jednoznaczne rozpoznanie
choroby onkologicznej
choroby onkologicznej
Rezonans
Rezonans fosforowy 31P
" zakres przesunięć chemicznych od
" zakres przesunięć chemicznych od
230 do  200 ppm
230 do  200 ppm
" wysoka czułość detekcji
" wysoka czułość detekcji
" wysoka czułość detekcji
" wysoka czułość detekcji
" pomiar pH in vivo
" pomiar pH in vivo
" ocena wewnątrzkomórkowego
" ocena wewnątrzkomórkowego
stężenia poziomu jonów magnezu
stężenia poziomu jonów magnezu
Rezonans
Rezonans fosforowy 31P
charakterystyczne widmo z liniami:
charakterystyczne widmo z liniami:
- ATP (ADP)
- ATP (ADP)
- fosfokreatyny (PCr)
- fosfokreatyny (PCr)
- fosfokreatyny (PCr)
- fosfokreatyny (PCr)
- fosforu nieorganicznego (Pi)
- fosforu nieorganicznego (Pi)
- fosfoestrów (PME i PDE)
- fosfoestrów (PME i PDE)
- glicerylofosfocholiny GPC
- glicerylofosfocholiny GPC
- glicerylofosfoetanolaminy GPE
- glicerylofosfoetanolaminy GPE
Rezonans
Rezonans fosforowy 31P
" Badanie metabolizmu komórkowego,
fizjologii i patologii mięśni
widmo fosforowe mięśnia
 gwałtowny spadek ilości fosfokreatyny przy wzroście
ilości fosforanów oznacza stan poprzedzający zawał
 wzrost pH zamiast jego spadku przy beztlenowej
pracy mięśnia (brak fosforylazy i produktu jej reakcji
 kw. mlekowego), gwałtowny spadek stężenia
fosfokreatyny oznacza syndrom McArdleya
Rezonans
Rezonans fosforowy 31P
 pojawienie się sygnałów rezonansowych w widmie
pochodzących m.in. od: fosfomonoestru (PME),
dwuestru fosforanowego (PDE)  produkty
degradacji fosfatydylocholiny i
fosfatydyloetanoloaminy powstające w wyniku
fosfatydyloetanoloaminy powstające w wyniku
przyśpieszonego metabolizmu fosfolipidów 
wskazuje na stan nowotworowy
stan nowotworowy
- wzrost PME w 50% przypadków raka okrężnicy
raka okrężnicy
- wzrost PME w 75% przypadków raka piersi
raka piersi
- wzrost AMP, spadek fosfokreatyny  nowotwór
nowotwór
mózgu
mózgu