تطبيق تحليل الرنين المغناطيسي النووي (NMR) في الصناعة الطبية

يعد التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (NMR) أحد التحليلات الطيفية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع والذي يمكنه دراسة التركيب الكيميائي والمجموعات الوظيفية للمواد بطريقة فريدة. في هذه الطريقة، يتم تعريض العينة للإشعاع الراديوي. في معظم الطرق الطيفية، يتم نقل الإلكترونات، ولكن في هذه الطريقة ترتبط نواة الذرة بنقل الطاقة. طريقة الرنين المغناطيسي النووي لها تطبيقات واسعة جدًا، والتي سيتم مناقشتها في هذه المقالة، وخاصة تطبيقها في الطب.

يتم وصف تحديد بنية الأدوية وصياغة المنتجات والتحقق من كمية الشوائب وتطبيقها في التصوير في المقالة. وفي النهاية يتناول المقال استخدام هذه الطريقة في تشخيص الأمراض.

يعد التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (NMR) إحدى طرق تحليل تركيبة المواد وفحص الخواص الفيزيائية والكيميائية للجزيئات العضوية. وتستخدم هذه الطريقة في الطب للمستحضرات الصيدلانية وتحديد الأدوية المختلفة.

التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (NMR)

تعد طريقة التحليل بمطياف الرنين المغناطيسي النووي (NMR) إحدى طرق التحليل لتحديد التركيب الجزيئي للمواد والمجموعات الوظيفية. أساس هذه الطريقة هو دراسة امتصاص الإشعاع الراديوي بواسطة نواة الذرة والجزيئات. يتراوح هذا الإشعاع من 4 إلى 1000 ميجا هرتز. على عكس الطرق الأخرى التي يتم فيها نقل الإلكترون إلى مدارات مختلفة عن طريق امتصاص الطاقة، ففي هذه الطريقة ترتبط نواة الذرة بنقل الطاقة.

عندما تتعرض ذرات وجزيئات المواد للإشعاع الكهرومغناطيسي والمجال المغناطيسي فإن نواتها تميل إلى التوجه في هذا المجال وتمتص الطاقة اللازمة للتوجيه. يختلف تردد الموجات الراديوية المنبعثة من النواة عند عودتها إلى حالتها الأولية من ذرة إلى أخرى بروابط مختلفة. المحور الأفقي لهذا الرسم البياني هو التحول الكيميائي علی أساس ppm. تمثل كل قمة، مجموعة ذرات الهيدروجين المكافئة. يمثل Integral أو المساحة الموجودة أسفل كل قمة عدد ذرات الهيدروجين المكافئة.

مثال على الرسم التخطيطي من تحليل NMR

الشكل 1- مثال على الرسم التخطیطی الناتج عن التحليل

تطبيقات تحليل NMR

ويعد هذا التحليل أحد الأساليب الفعالة في التحليل الطيفي الجزيئي، والذي يعد تطبيقه مهمًا جدًا في الطب والمستحضرات الصيدلانية. تستخدم طريقة التحليل هذه لتحديد الشوائب الدوائية وتحديد المركبات الموجودة في الأدوية والتحليل الكمي والنوعي. التطبيقات الهامة لهذه الطريقة مذكورة أدناه.

تطبيق نوعي

يعد تحديد بنية المواد الطبية وتحديد الشوائب من بين التطبيقات النوعية لهذا التحليل.

تحديد هيكل المواد الصيدلانية

أحد أهم تطبيقات هذه الطريقة هو التعرف على بنية المركبات الصيدلانية. يتم فحص طیف المواد الصيدلانية الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة. يمكن التعرف على روابط الكربون والهيدروجين من الطيف المطلوب.

تحليل المواد الصيدلانية عن طريق تحليل NMR

الشكل 2- مثال على تحليل المواد الصيدلانية.

تحقق من وجود الشوائب

تطبيق آخر لطريقة التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي هو تحديد الشوائب في المستحضرات الصيدلانية. ومن أهم الشوائب التي تكتشفها هذه الطريقة هي شوائب المذيبات المتبقية من خطوات الإنتاج. ولهذا السبب، من المهم جدًا معرفة موقع قمم المذيبات العضوية الشائعة مثل الإيثانول والأسيتون في الطيف الذي تم الحصول عليه من العينة. ولأن الوزن الجزيئي للمذيبات العضوية منخفض جداً فإنها تظهر في بداية الطيف المطلوب وهذا يسبب الكشف عن كمية قليلة من المذيبات.

تطبیق کمي

في هذا التطبيق، يتم تحديد كمية كل من المذيبات والشوائب المتبقية. تُستخدم أجهزة NMR منخفضة التردد مثل 60 أو 90 ميجاهرتز في التطبيقات الكمية. ومن خلال التطبيق الكمي لهذا التحليل، يمكن التعرف على نقاء المواد الخام لفيتامين E.

التطبيق في التصوير

التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) هو جهاز يستخدم لالتقاط صور لأجزاء مختلفة من جسم الإنسان. يستخدم هذا الجهاز موجات الراديو لالتقاط الصور. المبادئ الأساسية وطريقة فحص نتائج هذا الجهاز هي نفس جهاز NMR.

تطبيق تحليل NMR في التصوير الطبي

الشكل 3- جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي(MRI)

تطبيق تشخيص الأمراض

تعد طريقة تحليل NMR طريقة قيمة في تحديد الاضطرابات البشرية. تشتمل عمليات التمثيل الغذائي للخلية على سلسلة من العلامات أو المؤشرات الحيوية التي يتم تحليلها لتشخيص المرض. يتمتع مطياف NMR بالقدرة على تحديد هذه المؤشرات الحيوية وتشخيص المرض بناءً على تحديدها. وتشمل الأمراض التي يمكن تشخيصها السل والملاريا ومرض باركنسون والاضطرابات العصبية.

ومن تطبيقات هذه الطريقة في تشخيص الأمراض يمكن أن نذكر تشخيص السرطان. باستخدام هذا التحليل، من الممكن اكتشاف السلوك غير الطبيعي في التمثيل الغذائي الخلوي وكذلك فهم المؤشرات الحيوية في التمثيل الغذائي الخلوي المتعلق بالسرطان.