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Resonancia magnética nuclear (RMN) La espectroscopia domina el descubrimiento de compuestos de plomo basados en fragmentos (1) En una encuesta reciente de descubrimientos farmacéuticos – Los científicos que buscan la próxima droga de gran éxito para usar. Además, Los investigadores de fraude alimentarios utilizaron tecnología de RMN para identificar grasas de leche y/o proteínas de leche en productos como queso de imitación y helado que fueron reemplazados por componentes de menor costo, como la soja, almidón o aceite vegetal (2).
Cerca de 60 hace años que, Cuando el Dr.. Cuadrados de tierra (Ahora el padre del CEO de Brook) Publicado su artículo seminal, espectroscopía nuclear de alta frecuencia, en el 1958 Enciclopedia de Física (3), Él y otros pioneros construyeron sus primeros instrumentos, Las aplicaciones modernas de RMN irían mucho más allá de su imaginación.
Este artículo revisa el trabajo de los creadores de la tecnología y reflexiona sobre los avances clave que han impulsado la RMN a su posición actual. — como la tecnología de elección en la búsqueda de una información rica en, Herramienta analítica sin pérdidas para revelar la estructura, características, concentración, y comportamiento de moléculas en muestras sólidas o líquidas.
Pasado
La RMN era inseparable del desarrollo temprano de las dos compañías principales que establecieron el campo, Usando y Varian. Gunther Laukien estudió física en la Universidad de Tubingen y se mudó a Stuttgart para trabajar en el Instituto de Física Experimental en 1952. Trabajando sobre tecnología de RMN, Realizó una investigación postdoctoral en espectroscopía de RMN y publicó un artículo pionero sobre RMN de alta frecuencia en 1958. El documento describe los aspectos teóricos conocidos en ese momento, pero también cubre consideraciones prácticas para construir sistemas experimentales. En 1960, Fue nombrado profesor de física experimental en la Universidad de Karlsruhe.
Varian fue fundado en 1948 por científicos de la Universidad de Stanford en el Parque Industrial de Stanford. Uno de los primeros objetivos de la compañía era comercializar la tecnología de espectroscopía de RMN que Felix Bloch codescubrió en 1946. Edward M. Percel y Felix Bloch recibieron más tarde el 1952 Premio Nobel de Física para este trabajo.
Mientras Laukien estaba investigando, Varian comenzó a construir el primer espectrómetro comercial de alta resolución. Basado en el método de escaneo de onda continua y electroimán, Está diseñado para la química analítica .laukien reconoció el poder de la tecnología y vio un mercado para los espectrómetros de pulso, Pero no había dispositivos disponibles comercialmente. Se dedicó a establecer su propia empresa para satisfacer esta necesidad, Configuración de Brook Física en 1960.
La intensa competencia entre las dos compañías impulsó el desarrollo temprano y la innovación de muchas tecnologías de RMN.
PAGresentirse de
Después de casi 30 años de desarrollo, analizador de RMN se ha convertido en una tecnología madura y se ha utilizado ampliamente. Apenas hay un documento en el campo de la química orgánica que no informa los datos de RMN.
Próximo, Veamos el desarrollo de estos sistemas iniciales, e identificar tres áreas clave de desarrollo que han llevado a los sistemas de hoy: mayor resistencia al campo magnético para mejorar la sensibilidad; Mejoras de tecnología de sondeo y nuevo diseño para mejorar el rendimiento; Y los rápidos avances en la potencia de la computadora han permitido desarrollar software para simplificar el procesamiento de datos y abrir la tecnología a los no especialistas. La línea de tiempo a continuación destaca algunos de los hitos clave en el desarrollo de la segunda ola. Curiosamente, Varios pioneros de la RMN y los primeros usuarios han proporcionado cuentas y revisiones personales del desarrollo de la tecnología a lo largo de las décadas de 1980 a 2010, proporcionando una gran cantidad de ideas fascinantes
Futuro
La influencia de la RMN continúa más allá de sus aplicaciones tradicionales. Por ejemplo, Los siguientes aspectos destacados se incluyeron en las presentaciones y carteles presentados en la conferencia de RMN de molécula pequeña (SMASH) en septiembre 2016:
• Aplicación práctica de muestreo no uniforme de RMN bidimensional (NUS) en la industria farmacéutica
• Use la constante de acoplamiento dipolo residual para determinar la configuración de moléculas pequeñas
• Los espectros de RMN se utilizan para la identificación de anticuerpos monoclonales
• Coloque RMR en el escritorio – NMR de campo bajo y escritorio
Además, Muchos artículos en la revista han propuesto o comentado sobre las posibles contribuciones de la RMN en varias áreas nuevas importantes.. Muchos representan cambios significativos en la aplicación de la espectroscopía de RMN: en metabolómica, Por ejemplo, El análisis estadístico puede revelar marcadores de un trastorno metabólico o enfermedad recopilando grandes cantidades de datos espectrales y datos básicos sobre metabolitos. Una vez que se establece un modelo, Las mediciones de una sola muestra pueden determinar si la muestra es normal o anormal, e incluso diagnosticar la naturaleza de la enfermedad. Esto requiere RMN y lo envía al científico clínico.
En el campo de la biofarmacéutica, Los investigadores están utilizando técnicas de RMN para caracterizar la estructura de los anticuerpos monoclonales (mAbs).Otra aplicación de tecnología de RMN en la producción o amplificación de los agentes biológicos es monitorear la composición de los medios de crecimiento. El reconocimiento del agotamiento de ciertos nutrientes o la acumulación de metabolitos potencialmente tóxicos puede mejorar significativamente el rendimiento y la eficiencia de la fermentación.
El uso de flúor en la industria farmacéutica ha aumentado dramáticamente en los últimos años. Hoy, Cinco de la parte superior 10 Los medicamentos de molécula pequeña más vendido contienen flúor.. Al mismo tiempo, Se introdujeron algunas sondas criogénicas con alta sensibilidad para observar los núcleos.
Con la última investigación en biología estructural, productos naturales, ciencia de los polímeros, Productos petroquímicos y ciencia de materiales, Las nuevas aplicaciones parecen estar surgiendo.
Conlusión
Más que 70 hace años que, Un científico brillante midió primero los giros magnéticos nucleares, trabajo que finalmente le ganó un premio Nobel en 1943. Desde mediados de la década de 1950 hasta 2010, Un pequeño grupo de empresas se inspiraron entre sí para desarrollar tecnologías relacionadas con RMN, instrumentos, y aplicaciones, y los científicos que utilizaron el sistema RMN en el laboratorio fueron muy innovadores en la forma en que se aplicó. Inicialmente, Bruker y Varian compitieron ferozmente, Pero Brook se convirtió gradualmente en el jugador dominante y continúa haciéndolo hoy, Trabajar con clientes y socios para construir la base de aplicaciones y desarrollar nuevas herramientas. Como se puede ver, RMN se ha convertido en una herramienta esencial para muchas industrias, y sus innovaciones continúan a medida que se expande a nuevos métodos y aplicaciones..