Rozdíl mezi ESR NMR a MRI

2024 Autor: Alex Aldridge | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 13:34

Klíčový rozdíl – ESR vs. NMR vs MRI

Spektroskopie je kvantifikační technika používaná k analýze organických sloučenin a k objasnění jejich struktury a charakterizaci sloučeniny na základě jejích vlastností. Studuje, jak se záření rozptyluje při dopadu na povrch a jak interaguje s hmotou. Typ záření používaného ve spektroskopické technice se může lišit od viditelného světla po elektromagnetické záření. Materiál, na kterém se spektroskopická analýza provádí, se také může lišit. V závislosti na typu látky, se kterou záření interaguje, mohou existovat dvě hlavní techniky – ESR a NMR. Elektronová spinová rezonanční spektroskopie (ESR) identifikuje elektronové spinové rychlosti v molekule a nukleární magnetická rezonanční spektroskopie (NMR) využívá principu jaderného rozptylu při vystavení záření. Zobrazování magnetickou rezonancí (MRI) je forma NMR a zobrazovací technika používaná k určení struktur a tvarů orgánů a buněk pomocí intenzity záření. Toto je klíčový rozdíl mezi ESR, NMR a MRI.

Co je ESR?

Spektroskopie elektronové spinové rezonance (ESR) je primárně založena na rozptylu mikrovlnného záření při vystavení nespárovanému elektronu v silném magnetickém poli. Pomocí této metodiky lze tedy detekovat orgány nebo buňky, které obsahují nepárové, vysoce reaktivní elektrony, jako jsou volné radikály. Proto tato technika poskytuje užitečné a strukturní informace molekul a lze ji použít jako metodu analýzy k odvození strukturních informací molekul, krystalů, ligandů v procesech přenosu elektronů a chemických reakcí.

Obrázek 01: ESR spektrometr

V ESR, když je molekula vystavena magnetickému poli, energie molekuly se rozdělí na různé energetické úrovně a jakmile nepárový elektron přítomný v molekule absorbuje energii záření, elektron se začne točit a tyto rotující elektrony spolu slabě interagují. Absorpční signály se měří, aby se objasnilo chování těchto elektronů.

Co je NMR?

Spektroskopie nukleární magnetické rezonance (NMR) je jednou z nejpoužívanějších technik v biochemii a radiobiologii. V tomto procesu jsou nabitá jádra cílovým materiálem molekuly a její excitace po vystavení záření se měří v magnetickém poli. Frekvence absorbovaného záření vytváří spektrum a lze provést kvantifikaci a strukturální analýzu konkrétní molekuly nebo orgánu.

Obrázek 02: NMR spektrum

Záření používané při většině NMR detekce je gama záření, protože se jedná o vysoce energetické neionizující záření. Otáčení jader v magnetickém poli má za následek dva spinové stavy: pozitivní spin a negativní spin. Pozitivní spin generuje magnetické pole opačné k vnějšímu magnetickému poli, zatímco negativní spin generuje magnetické pole ve směru vnějšího magnetického pole. Energetická mezera, která tomu odpovídá, pohltí vnější záření a výsledkem bude spektrum.

Co je MRI?

Zobrazování magnetickou rezonancí (MRI) je forma NMR, kde se intenzita absorbovaného záření využívá k vytváření snímků orgánů a buněčných struktur. Jedná se o neinvazivní techniku a k detekci nepoužívá žádné škodlivé záření. Aby bylo možné získat magnetickou rezonanci, je pacient držen v magnetické komoře a je předtím ošetřen intravenózními kontrastními látkami, aby byl obraz jasný.

Obrázek 03: MRI

Jaké jsou podobnosti mezi ESR NMR a MRI?

ESR, NMR a MRI využívají magnetické pole.
Ve všech třech technikách se rozptyl hmoty provádí zářením; viditelné světlo nebo elektromagnetické záření.
Všechny jsou neinvazivní techniky.
Všechny tři techniky jsou založeny na excitaci hmoty v magnetickém poli.
Tyto techniky se používají při diagnostice a strukturální analýze orgánů a buněk.

Jaký je rozdíl mezi ESR NMR a MRI?

ESR NMR vs MRI
Definice
ESR	Spektroskopie elektronové spinové rezonance (ESR) je technika, která využívá rotaci nespárovaného elektronu, který je v rezonanci a generuje spektrum založené na absorpci záření.
NMR	Spektroskopie nukleární magnetické rezonance (NMR) je rezonance, ke které dochází, když je nabité jádro umístěno do magnetického pole a je „zameteno“rádiovou frekvencí, která způsobí, že se jádra „překlopí“. Tato frekvence se měří tak, aby vytvořila spektrum.
MRI	Zobrazování magnetickou rezonancí (MRI) je aplikace NMR, kde se intenzita záření využívá k zachycení snímků orgánů v těle.
Typ záření
ESR	ESR většinou používá mikrovlny.
NMR	NMR využívá rádiové vlny.
MRI	MRI využívá elektromagnetické záření, jako je gama záření.
Type of Matter Targeted
EST	EST se zaměřuje na nepárové elektrony, volné radikály.
NMR	NMR se zaměřuje na nabitá jádra.
MRI	MRI se zaměřuje na nabitá jádra.
Vygenerovaný výstup
EST	ESR generuje absorpční spektrum.
NMR	NMR také vytváří absorpční spektrum.
MRI	MRI vytváří snímky orgánů, buněk.

Shrnutí – ESR vs NMR vs MRI

Spektroskopické techniky jsou široce používány v biochemické analýze molekul, sloučenin, buněk a orgánů, zejména při detekci nových buněk a maligních buněk v těle, a tím charakterizaci jejich fyzikálních vlastností. Tedy tři techniky; ESR, NMR a MRI jsou velmi důležité, protože jsou to neinvazivní spektroskopické techniky používané pro kvalitativní a kvantitativní interpretaci na biomolekulách. Hlavním rozdílem mezi ESR NMR a MRI je typ záření, které používají, a typ hmoty, na kterou cílí.