Fortschritte bei der Anwendung der Kernspinresonanztechnologie f\u00fcr den Nachweis von Arzneimitteln
\nDie Kernspinresonanzspektroskopie (NMR-Spektroskopie) ist eine Analysemethode, die auf der Absorption von Radiofrequenzenergie beruht, die dem Energieunterschied zwischen den sich aufspaltenden Energieniveaus eines bestimmten Atomkerns in einem \u00e4u\u00dferen Magnetfeld entspricht, was zu Resonanzerscheinungen f\u00fchrt. Die amerikanischen Physiker Purcell und Bloch kl\u00e4rten 1946 das Ph\u00e4nomen der magnetischen Resonanz auf und erhielten daf\u00fcr gemeinsam den Nobelpreis f\u00fcr Physik. In der fr\u00fchen Forschung erfolgte die Bestimmung der Struktur von Arzneimitteln haupts\u00e4chlich durch verschiedene chemische Reaktionen wie die Herstellung von Derivaten, chemischer Abbau, Farbreaktionen usw., wobei haupts\u00e4chlich funktionelle Gruppen erhalten wurden, aber nicht die gesamte Struktur bestimmt werden konnte. Die strukturelle Identifizierung eines komplexen Molek\u00fcls nahm sogar Jahrzehnte in Anspruch. In den letzten Jahren wurden f\u00fcr Molek\u00fcle, die schwer zu kristallisieren sind, Techniken wie die Kristallschwamm-Methode und die Kryo-Elektronenmikroskopie zur Bestimmung der Molekularstruktur entwickelt. F\u00fcr amorphe und amorphe Molek\u00fcle mit niedriger Gitterenergie sind diese Methoden jedoch immer noch unzureichend und schwierig zu handhaben. Mit der Entwicklung und breiten Anwendung der spektroskopischen Technologie wurden erhebliche Fortschritte bei der Untersuchung von Arzneimitteln erzielt, und die kernmagnetische Resonanz hat sich zur praktischsten und umfassendsten Analysemethode entwickelt. Ihre pr\u00e4zise Konformationsanalyse ist mit der Einkristalldiffraktion und der Elektronenmikroskopie nicht vergleichbar. Im Vergleich zu anderen Analysemethoden hat die kernmagnetische Resonanz die folgenden Vorteile: \u2460 Sie liefert reichhaltige und genaue Strukturinformationen und ermittelt Atomkerne aus Larmor-Frequenzen; durch chemische Verschiebung werden funktionelle Gruppen eingef\u00fchrt; durch Spin-Spin-Kopplung werden atomare Korrelationen ermittelt; durch Dipol-Kopplung werden r\u00e4umliche Positionsbeziehungen erhalten; Relaxationsph\u00e4nomen wird f\u00fcr die dynamische Forschung genutzt Einfachheit, Medikamente erfordern keine komplexen Vorbehandlungsprozesse, k\u00f6nnen Fehler bei der Verarbeitung vermeiden und haben eine kurze Analysezeit Nicht destruktiv, im Falle einer sehr begrenzten Probengr\u00f6\u00dfe, nach der kernmagnetischen Analyse gibt es keine Sch\u00e4den oder Abf\u00e4lle, die Eigenschaften \u00e4ndern sich nicht, und es kann wiederverwendet werden. Insbesondere die Entwicklung der zweidimensionalen kernmagnetischen Resonanz hat sie zu einem \u00e4u\u00dferst wichtigen Instrument f\u00fcr die chemische Strukturforschung gemacht und gleichzeitig neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr die pharmazeutische und biomedizinische Forschung er\u00f6ffnet, indem sie die Beziehung zwischen Struktur und Funktion im Detail aufzeigt. In Situationen, in denen sich eindimensionale Spektralsignale stark \u00fcberschneiden, nicht genau zugeordnet werden k\u00f6nnen und schwer aufzul\u00f6sen sind, ist die zweidimensionale kernmagnetische Resonanzspektroskopie die L\u00f6sung des Problems. Bestimmen Sie die Protonen an verschiedenen Positionen im Molek\u00fcl durch COSY- oder TOCSY-Spektroskopie; finden Sie das entsprechende Kohlenstoffsignal auf dem HSQC-Spektrum durch Protonen; best\u00e4tigen Sie die Signalzuordnung mit dem HMBC-Spektrum und analysieren Sie die Verbindungsposition und -sequenz zwischen Kohlenstoff und Proton. Die kernmagnetische Resonanzspektroskopie entspricht den Anforderungen der modernen Arzneimittelentwicklung und liefert Informationen \u00fcber Arzneimittelinteraktionen, spezifische molekulare Ziele und pharmakologische Wirkorte. Mit der kontinuierlichen Entwicklung der Hardware von Kernspinresonanzger\u00e4ten und Pulsmethoden sowie ihrer Multifunktionalit\u00e4t ist sie zu einem wichtigen Instrument f\u00fcr die Strukturforschung, insbesondere die Arzneimittelforschung, geworden. Die kernmagnetische Resonanz ist eine multifunktionale experimentelle Methode, die wichtige Informationen f\u00fcr die Arzneimittelforschung liefert, von der Charakterisierung synthetischer Produkte \u00fcber die Entwicklung nat\u00fcrlicher Produkte bis hin zur Untersuchung molekularer Strukturen in biologischen Systemen. Dieser Artikel befasst sich haupts\u00e4chlich mit der Anwendung der NMR-Technologie bei der Erkennung von Arzneimitteln und den damit verbundenen Forschungsfortschritten.<\/p>\n
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In den letzten drei\u00dfig Jahren hat die Entwicklung der kernmagnetischen Resonanztechnologie die Geschwindigkeit der Arzneimittelforschung erheblich beschleunigt. Sie liefert unvergleichliche Strukturinformationen und ist zum \"Goldstandard\" f\u00fcr die Strukturanalyse geworden. Obwohl HPLC-MS einen bestimmten Analyten unter g\u00fcnstigen Bedingungen im Femolbereich nachweisen kann, m\u00fcssen selbst mit den modernsten Kernspinresonanzger\u00e4ten nanomolare Proben f\u00fcr die Analyse in einem vern\u00fcnftigen Zeitrahmen verwendet werden. Tats\u00e4chlich sind alle modernen hochaufl\u00f6senden Kernspinresonanzspektrometer gepulste Fourier-Transformationsger\u00e4te, die alle Arten von Atomkernen gleichzeitig anregen und Rohdaten in Form des freien Induktionszerfalls sammeln k\u00f6nnen. Dadurch ist es m\u00f6glich, mehrere Transienten des freien Induktionszerfalls hinzuzuf\u00fcgen, um das Signal-Rausch-Verh\u00e4ltnis des hohen Spektrums zu verbessern. Daher war (und ist) die geringe Empfindlichkeit immer die fatale Schw\u00e4che der biologischen Analyseanwendungen der kernmagnetischen Resonanz, und die Verbesserung der Empfindlichkeit der kernmagnetischen Resonanz war der Schwerpunkt der meisten technologischen Entwicklungen der letzten vierzig Jahre. Gegenw\u00e4rtig ist das weltweit erste Magnetfeld mit 1,2 GHz an der Eidgen\u00f6ssischen Technischen Hochschule installiert, und es wird erwartet, dass in Zukunft nach und nach weitere NMR-Spektrometer mit mehr als 1 GHz erscheinen werden. Durch die Erh\u00f6hung der Magnetfeldst\u00e4rke des Magneten werden bedeutende Durchbr\u00fcche in der Strukturforschung von Arzneimittel-Makromolek\u00fclen erzielt werden. Mit der Anwendung der Kernspinresonanzspektroskopie bei der Strukturanalyse von Biomolek\u00fclen nehmen Menge und Komplexit\u00e4t der von der Kernspinresonanztechnologie gelieferten Strukturinformationen exponentiell zu, und die dreidimensionale Kernspinresonanztechnologie wird entwickelt werden. Die zweidimensionale kernmagnetische Resonanz ist nicht mehr in der Lage, die Konformation des dreidimensionalen Raums und die Wechselwirkungen zwischen gro\u00dfen und kleinen Molek\u00fclen zu erfassen. Daher m\u00fcssen Techniken zur Molek\u00fclmodellierung entwickelt werden, um die von der NOE gelieferten Abstandsinformationen zwischen Protonen in Molek\u00fclen zur Berechnung der dreidimensionalen Raumstruktur zu nutzen. Gleichzeitig wird dies auch die Empfindlichkeit der kernmagnetischen Resonanzsignale und die Aufl\u00f6sung der breiten und \u00fcberlappenden Signale von Biomolek\u00fclen \u00fcber 35 kDa verbessern. Wir hoffen, dass die kernmagnetische Resonanz auch weiterhin einen Beitrag zur Forschung im Bereich der Medizin leisten kann. Insbesondere mit der Entwicklung der kernmagnetischen Resonanz in festem Zustand kann sie eine einzigartige und umfassende Perspektive bieten. Die inh\u00e4renten quantitativen Eigenschaften, die hohe Empfindlichkeit zur Unterscheidung einzelner Chemikalien, die atomare Aufl\u00f6sung zur Aufkl\u00e4rung lokaler Strukturen und komplexer Wechselwirkungen, die F\u00e4higkeit zum Nachweis molekularer F\u00fcllstoffe in amorphen Materialien und die F\u00e4higkeit zur Untersuchung molekularer Bewegungen auf verschiedenen Zeitskalen machen die kernmagnetische Resonanz zu einem leistungsf\u00e4higeren Analyseinstrument. In Zukunft k\u00f6nnte die kernmagnetische Resonanz mit anderen Analysetechniken wie der Massenspektrometrie und der R\u00f6ntgenkristallographie kombiniert werden, um eine schnellere Kontrolle, einen besseren dynamischen Bereich sowie eine gr\u00f6\u00dfere Flexibilit\u00e4t und Skalierbarkeit zu erm\u00f6glichen und so die fortschrittlichsten Methoden der Strukturanalyse bereitzustellen.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Progress in the Application of Nuclear Magnetic Resonance Technology in Drug Detection Nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy is an analytical method based on the absorption of radio frequency field energy corresponding to the energy difference between the splitting energy levels of a specific atomic nucleus in an external magnetic field, resulting in resonance phenomena. In […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[20],"tags":[],"yoast_head":"\n