IMGX64 (3)

9 Dzięki takiej technice można uzyskiwać nie tylko widma wybranych jad z określonych elementów i fragmentów żywego organizmu iw vivo, ale również rozkład wybranych jąder we fragmentach lub przekrojach ciała poprzez razowanie” rozkładu intensywności sygnałów w badanym przekroju lub objętości To ostatnie nazywa się obrazowaniem NMR (ang. NMR imaging) i wytwarza obrazy podobne do rentgenowskich obrazów tomografii komputerowej. Nazywa się w tomografią NMR.

A oto przykłady. Na rysunku 9.39 widzimy obraz 'H NMR przekroju nogj żywego człowieka. Różne stopnie zaciemnienia odzwierciedlają stężenia protonów — ciemne obszary odpowiadają małym stężeniom, a jasne dużym. Można też operować kolorowym obrazem, przypisując różne barwy określonym stężeniom jąder.

Duże różnice stężeń protonów w tkankach wynikają głównie ze zróżnicowania zawartości wody od 12% w kościach do 85% w tkankach miękkich. Tkanki tłuszczowe mają również dużo protonów w grupach CH₂, dlatego szpik w kanale kostnym na rys. 9.39 daje tak jasną plamę.

Rysunek 9.40 ilustruje eksperyment medyczny in vivo na nodze pacjenta W ciągu dwóch minut przeprowadzano ischaemię (odcięcie dopływu krwi) i śledzono przemiany związków fosforowych w czasie, rejestrując widmo ³¹P NMR. Uzyskane widma wskazują, że zahamowanie dopływu tlenu powoduje przekształcanie się fosfokreatyny (PCR) w fosforany nieorganiczne (Pi) i proces ten jest odwracalny. Natomiast kwas adenozynotrifosforowy (ATP) nie zmienia swego stężenia w tym procesie, chociaż wydaje się w nim pośredniczyć.

Rys. 9.41. Obraz głowy kota uzyskany m Dino na spektrometrze BIOSPEC BMT 24/40 firmy Bruker (rysunek zaczerpnięty z prospektu E8/86 firmy Bruker)

Na rysunku 9.41 przedstawiono obraz NMR głowy kota in vivo. Najwyraźniej wykazano, że tomografia NMR skutecznie konkuruje z rentgenologią, górując nad nią zdecydowanie pod względem nieinwazyjności.

Przykłady zastosowań NMR w medycynie można mnożyć. Oto jeszcze jeden: substancje zawierające fluor wprowadzane do krwiobiegu są stosowane jako trasery naczyń krwionośnych, rezonans ^ł9F daje bowiem wyraźny obraz sieci naczyniową, którego nie zaburzają inne sąsiadujące tkanki, ponieważ nie zawierają fluoru.

Ważne usługi diagnostyczne oddaje rezonans protonowy w wykrywaniu i lokalizowaniu tkanek rakowych na podstawie typowych zmian czasu relaksacji.

Szybki i efektywny rozwój tomografii NMR pozwala wierzyć, że te wspaniale możliwości badawcze i diagnostyczne staną się ogólnie dostępne.

Rozdział 10

Elektronowy rezonans paramagnetyczny

Zjawisko rezonansu elektronowego ma wiele cech wspólnych z rezonansem jądrowym. Przewidziane teoretycznie w latach dwudziestych bieżącego stulecia, również długo czekało na odkrycie eksperymentalne. Zostało odkryte w ZSRR przez Zawojskiego na Uniwersytecie w Kazaniu w roku 1944, to znaczy w rok przed odkryciem jądrowego rezonansu magnetycznego.

Elektronowy rezonans paramagnetyczny (EPR - ang. electron paramagnetlc resottance) występuje tylko w substancjach paramagnetycznych, a więc takich, które mają niesparowane elektrony. Dlatego nazwa „rezonans paramagnetyczny" wydaje się lepsza niż rozpowszechniona w literaturze anglosaskiej nazwa „rezonans spinowy" (ang. electron spin resonance).

10.1. Rodzaje centrów paramagnetycznych

Niesparowane elektrony występują w różnych typach cząstek. Pierwszym typem centrów paramagnetycznych są rodniki i jonorodniki. Rodniki powstają wskutek rozerwania wiązania chemicznego w molekule pod wpływem wysokiej temperatury (dysocjacja termiczna), promieniowania nadfioletowego (fotołizak promieniowania a, P lub y (radioliza), w procesach elektrodowych (elektroliza), w procesach chemicznych itp. Dwa elektrony walencyjne tworzące wiązanie zostają po jego rozerwaniu podzielone między fragmenty molekuły i oba fragmenty, ponieważ mają niesparowany elektron, stają się paramagnetyczne. Na przykład z molekuły CH₃—CH₂—CH₃ mogą powstać dwa rodniki *CH₃ i • C₂H_S albo *H i •C_jH₇ fatom wodoru jest rodnikiem).

Rodniki są tworami nietrwałymi, żyjącymi krótko. Spotykając się ze sobą ulegają rekombinacji, czyli ich niesparowane elektrony ulegają sparowaniu, odtwarzając wiązanie chemiczne, i powstaje molekuła diamagnetyczna.

Rodnik może powstać również przez oderwanie elektronu (jonizację) od obo-jftoej molekuły, wtedy będzie on jednocześnie dodatnim jonem. Przyłączenie dektronu do obojętnej molekuły prowadzi do powstania jooorodnika ujemnego. Ulwo jest doprowadzić do przyłączenia elektronu do molekuł aromatycznych, np.