Wzmocnienie sygnału metodą odwracalnej wymiany

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

Wzmocnienie sygnału metodą odwracalnej wymiany, SABRE (od angielskiego Signal Amplification by Reversible Exchange) – jedna z dwóch metod wzmocnienia sygnału rezonansu magnetycznego wykorzystujących parawodór. Przeprowadzenie eksperymentu SABRE wymaga zmieszania roztworu cząsteczki, która będzie hiperpolaryzowana, katalizatora przeniesienia hiperpolaryzacji oraz parawodoru.

Hiperpolaryzacja[edytuj | edytuj kod]

Ze względu na małą różnicę energii między stanami spinowymi wodoru, różnica w ich obsadzeniu jest bardzo mała. Różnica ta nazywana jest polaryzacją. W stanie równowagi termodynamicznej różnice te są niewielkie, rzędu 10-6[1]. Celem hiperpolaryzacji jest zwiększenie różnicy obsadzeń tych poziomów przy zadanych parametrach pola magnetycznego spektrometru w celu wykrycia wyraźniejszego sygnału NMR.

Parawodór[edytuj | edytuj kod]

Do przeprowadzenia hiperpolaryzacji metodą SABRE konieczne jest użycie parawodoru. Jest to jeden z izomerów spinowych wodoru. Różnią się one wzajemnym ułożeniem spinów jąder wodoru w cząsteczce H2. W temperaturze pokojowej stosunek między liczby cząsteczek ortowodoru do liczby cząsteczek parawodoru wynosi 3:1. W temperaturze około 77 K w mieszaninie takiej znajduje się mniej więcej równa liczba cząsteczek orto- i parawodoru[1].

Katalizatory[edytuj | edytuj kod]

Rolą katalizatora w hiperpolaryzacji metodą SABRE jest przeniesienie wysokiego stopnia polaryzacji jądrowej z jąder wodoru na jądra atomów hiperpolaryzowanej cząsteczki. Stosowanie katalizatorów zawierających toksyczny iryd przez długi czas stanowiło przeszkodę w zastosowaniu produktów SABRE w celach biomedycznych, podobnie jak kwestia rozpuszczalności rzeczonych katalizatorów. Nowe perspektywy w tym zakresie stwarza zastosowanie katalizatorów niezawierających atomów metalu. Prowadzone są także prace nad minimalizacją stężenia katalizatora w mieszaninie podawanej pacjentowi poprzez separację katalizatora[2]. Niedawno pojawiły się doniesienia o hiperpolaryzacji związków przeciwnowotworowych w celu badania ich metabolizmu[3].

Istotnym czynnikiem wpływającym na efektywność transferu polaryzacji jest zatłoczenie steryczne katalizatora[4].

Przebieg eksperymentu SABRE[edytuj | edytuj kod]

Podczas eksperymentu SABRE roztwór katalizatora oraz hiperpolaryzowanej cząsteczki wystawiany jest na kontakt z parawodorem. W wyniku tego tworzy się labilny kompleks katalizator – substraty – wodór, który po pewnym czasie się rozpada. Dzięki temu istnieje możliwość wielokrotnego hiperpolaryzowania danej cząsteczki.

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. ↑ a b Meghan E. Halse. Perspectives for hyperpolarisation in compact NMR. „TrAC Trends in Analytical Chemistry”, s. 76–83, październik 2016. Elsevier. DOI: 10.1016/j.trac.2016.05.004. 
  2. ↑ Iali Wissam, Alexandra M. Olaru. Achieving High Levels of NMR-Hyperpolarization in Aqueous Media With Minimal Catalyst Contamination Using SABRE. „Chemistry European Journal”. 23(44), s. 10491–10495, 19 lipca 2017. Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. DOI: 10.1002/chem.201702716. PMID: 28609572. PMCID: PMC5582620. 
  3. ↑ Elizabeth J. Fear, Aneurin J. Kennerley. SABRE hyperpolarized anticancer agents for use in 1H MRI. „Magnetic Resonance in Medicine”. 88 (1), 7 marca 2022. Wiley. DOI: 10.1002/mrm.29166. 
  4. ↑ Sara Hadjiali, Roman Savka. Substituent Infuences on the NMR Signal Amplifcation of Ir Complexes with Heterocyclic Carbene Ligands. „Applied Magnetic Resonance”, s. 895–902, 21 lutego 2019. Springer. DOI: 10.1007/s00723-019-01115-x. 
Źródło: „https://pl.wikipedia.org/w/index.php?title=Wzmocnienie_sygnału_metodą_odwracalnej_wymiany&oldid=70577992”