Progrès dans l'application de la technologie de la résonance magnétique nucléaire à la détection des drogues
La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN) est une méthode d'analyse basée sur l'absorption de l'énergie d'un champ de radiofréquences correspondant à la différence d'énergie entre les niveaux d'énergie de division d'un noyau atomique spécifique dans un champ magnétique externe, ce qui entraîne des phénomènes de résonance. En 1946, les physiciens américains Purcell et Bloch ont élucidé le phénomène de la résonance magnétique et ont reçu conjointement le prix Nobel de physique. Au début de la recherche, la détermination de la structure des médicaments était principalement réalisée par diverses réactions chimiques, telles que la préparation de dérivés, la dégradation chimique, les réactions colorées, etc. L'identification structurelle d'une molécule complexe nécessitait même des décennies d'efforts. Ces dernières années, pour les molécules difficiles à cristalliser, des techniques telles que la méthode de l'éponge de cristal et la cryo-microscopie électronique ont été développées pour la détermination de la structure moléculaire. Toutefois, pour les molécules amorphes et les molécules amorphes à faible énergie de réseau, ces méthodes sont encore inadéquates et difficiles à mettre en œuvre. Avec le développement et l'application généralisée de la technologie spectroscopique, des progrès significatifs ont été réalisés dans l'étude des médicaments, et la résonance magnétique nucléaire est devenue la méthode d'analyse la plus pratique et la plus complète. La résonance magnétique nucléaire est devenue la méthode d'analyse la plus pratique et la plus complète. Son analyse conformationnelle précise est incomparable à la diffraction d'un seul cristal et à la microscopie électronique. Comparée à d'autres méthodes d'analyse, la résonance magnétique nucléaire présente les avantages suivants : ① elle fournit des informations structurelles riches et précises et permet d'obtenir des noyaux atomiques à partir des fréquences de Larmor ; le déplacement chimique introduit des groupes fonctionnels ; le couplage spin spin permet d'obtenir des corrélations atomiques ; le couplage dipolaire permet d'obtenir des relations de position spatiale ; Le phénomène de relaxation est utilisé pour la recherche dynamique. Simplicité, les médicaments ne nécessitent pas de processus de prétraitement complexes, peuvent éviter les erreurs de traitement et ont un temps d'analyse court. Non destructif, dans le cas d'une taille d'échantillon très limitée, après l'analyse magnétique nucléaire, il n'y a pas de dommages ou de déchets, les propriétés ne changent pas et l'échantillon peut être réutilisé. En particulier, le développement de la résonance magnétique nucléaire bidimensionnelle en a fait un outil extrêmement important pour la recherche sur les structures chimiques, tout en ouvrant de nouvelles perspectives à la recherche pharmaceutique et biomédicale, en révélant en détail la relation entre la structure et la fonction. Dans les situations où les signaux spectraux unidimensionnels se chevauchent fortement, ne peuvent être attribués avec précision et sont difficiles à résoudre, la technologie de la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire bidimensionnelle est nécessaire pour résoudre le problème. Déterminer les protons à différentes positions dans la molécule par spectroscopie COSY ou TOCSY ; trouver le signal de carbone correspondant sur le spectre HSQC grâce aux protons ; confirmer l'attribution du signal à l'aide du spectre HMBC et analyser la position et la séquence de connexion entre le carbone et le proton. La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire répond aux besoins du développement moderne des médicaments, en fournissant des informations sur les interactions médicamenteuses, les cibles moléculaires spécifiques et les sites d'action pharmacologique. Avec le développement continu des instruments de résonance magnétique nucléaire et des méthodes d'impulsion, couplé à sa multifonctionnalité, elle est devenue un outil important pour la recherche structurelle, en particulier la recherche sur les médicaments. La résonance magnétique nucléaire peut constituer une méthode expérimentale multifonctionnelle, fournissant des informations importantes pour la découverte de médicaments, depuis la caractérisation des produits synthétiques, le développement de produits naturels jusqu'à l'étude des structures moléculaires dans les systèmes biologiques. Cet article passe principalement en revue l'application de la technologie RMN à la détection des drogues et les progrès de la recherche dans ce domaine.

 

Au cours des trente dernières années, le développement de la technologie de la résonance magnétique nucléaire a considérablement accéléré la vitesse de la recherche sur les médicaments, en fournissant des informations structurelles inégalées et en devenant "l'étalon-or" de l'analyse structurelle. Bien que la CLHP-SM puisse détecter un analyte donné au niveau du fémol dans des conditions favorables, même l'équipement de résonance magnétique nucléaire le plus moderne exige l'utilisation d'échantillons nanomolaires pour l'analyse dans un délai raisonnable. En fait, tous les spectromètres de résonance magnétique nucléaire modernes à haute résolution sont des instruments à transformée de Fourier à impulsions qui peuvent exciter simultanément tous les types de noyaux atomiques et collecter des données brutes sous la forme d'une désintégration par induction libre. Il est ainsi possible d'ajouter plusieurs transitoires de désintégration par induction libre afin d'améliorer le rapport signal/bruit du spectre élevé. Par conséquent, la faible sensibilité a toujours été (et continuera d'être) la faiblesse fatale des applications d'analyse biologique par résonance magnétique nucléaire, et l'amélioration de la sensibilité de la résonance magnétique nucléaire a été au centre de la plupart des développements technologiques au cours des quarante dernières années. À l'heure actuelle, le premier champ magnétique de 1,2 GHz au monde a été installé à l'Institut fédéral suisse de technologie, et l'on s'attend à ce que d'autres spectromètres RMN de plus de 1 GHz apparaissent progressivement à l'avenir. L'augmentation de l'intensité du champ magnétique de l'aimant permettra des avancées significatives dans la recherche structurelle des macromolécules médicamenteuses. Avec l'application de la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire à l'analyse structurelle des biomolécules, la quantité et la complexité des informations structurelles fournies par la technologie de la résonance magnétique nucléaire augmentent de manière exponentielle, et la technologie de la résonance magnétique nucléaire tridimensionnelle sera développée. La résonance magnétique nucléaire bidimensionnelle est devenue impuissante à traiter la conformation de l'espace tridimensionnel et les interactions entre les petites et les grandes molécules. Par conséquent, des techniques de modélisation moléculaire doivent être mises au point pour utiliser les informations sur la distance entre les protons dans les molécules fournies par la NOE afin de calculer la structure spatiale tridimensionnelle. En même temps, cela améliorera également la sensibilité intrinsèque des signaux de résonance magnétique nucléaire et la résolution des signaux larges et superposés inhérents aux biomolécules de plus de 35kDa. Nous espérons que la résonance magnétique nucléaire pourra continuer à contribuer à la recherche dans le domaine de la médecine. En particulier avec le développement de la résonance magnétique nucléaire à l'état solide, elle peut fournir une perspective unique et complète. Ses propriétés quantitatives inhérentes, sa grande sensibilité pour distinguer les produits chimiques individuels, sa résolution atomique pour élucider les structures locales et les interactions complexes, sa capacité à détecter les charges moléculaires dans les matériaux amorphes et sa capacité à étudier les mouvements moléculaires à différentes échelles de temps font de la résonance magnétique nucléaire un outil analytique plus puissant. À l'avenir, la résonance magnétique nucléaire pourra être combinée à d'autres techniques analytiques telles que la spectrométrie de masse et la cristallographie aux rayons X afin de faciliter un contrôle plus rapide, une meilleure gamme dynamique, une plus grande flexibilité et une plus grande évolutivité, fournissant ainsi les méthodes d'analyse structurelle les plus avancées.