İlaç Tespitinde Nükleer Manyetik Rezonans Teknolojisinin Uygulanmasındaki Gelişmeler
Nükleer manyetik rezonans (NMR) spektroskopisi, belirli bir atom çekirdeğinin bölünen enerji seviyeleri arasındaki enerji farkına karşılık gelen radyo frekans alan enerjisinin harici bir manyetik alanda emilmesine dayanan ve rezonans fenomeniyle sonuçlanan analitik bir yöntemdir. 1946 yılında Amerikalı fizikçiler Purcell ve Bloch manyetik rezonans olgusunu açıklığa kavuşturmuş ve birlikte Nobel Fizik Ödülü'nü kazanmışlardır. İlk araştırmalarda, ilaç yapısının belirlenmesi esas olarak türevlerin hazırlanması, kimyasal bozunma, renk reaksiyonları vb. gibi çeşitli kimyasal reaksiyonlar yoluyla elde edilmiş, esas olarak fonksiyonel gruplar elde edilmiş ancak tüm yapı belirlenememiştir. Karmaşık bir molekülün yapısal olarak tanımlanması bile onlarca yıl süren bir çaba gerektiriyordu. Son yıllarda, kristalize edilmesi zor moleküller için, moleküler yapı tayini için kristal sünger yöntemi ve kriyo elektron mikroskopisi gibi teknikler geliştirilmiştir. Ancak, amorf ve düşük örgü enerjili amorf moleküller için bu yöntemler hala yetersiz ve başa çıkması zordur. Spektroskopik teknolojinin geliştirilmesi ve yaygın olarak uygulanmasıyla, ilaçların incelenmesinde önemli ilerlemeler kaydedilmiş ve nükleer manyetik rezonans en pratik ve kapsamlı analiz yöntemi haline gelmiştir. Hassas konformasyonel analizi, tek kristal kırınımı ve elektron mikroskopisi ile kıyaslanamaz. Diğer analitik yöntemlerle karşılaştırıldığında, nükleer manyetik rezonans aşağıdaki avantajlara sahiptir: ① zengin ve doğru yapısal bilgi sağlar ve Larmor frekanslarından atom çekirdeklerini elde eder; Kimyasal yer değiştirme fonksiyonel grupları tanıtır; Spin spin kuplajı atomik korelasyonları verir; Dipol kuplajı uzaysal konumsal ilişkileri elde eder; Gevşeme fenomeni dinamik araştırmalar için kullanılır Basitlik, ilaçlar karmaşık ön işlem süreçleri gerektirmez, işlemedeki hataları önleyebilir ve kısa analiz süresine sahiptir Tahrip edici değildir, çok sınırlı bir örnek boyutu durumunda, nükleer manyetik analizden sonra hasar veya atık olmaz, özellikler değişmez ve yeniden kullanılabilir. Özellikle iki boyutlu nükleer manyetik rezonansın gelişimi, onu kimyasal yapı araştırmaları için son derece önemli bir araç haline getirirken, aynı zamanda farmasötik ve biyomedikal araştırmalara yeni pencereler açarak yapı ve fonksiyon arasındaki ilişkiyi detaylı bir şekilde ortaya çıkarmıştır. Tek boyutlu spektral sinyallerin ciddi şekilde örtüştüğü, doğru şekilde ilişkilendirilemediği ve çözümlenmesinin zor olduğu durumlarda, sorunu çözmek için iki boyutlu nükleer manyetik rezonans spektroskopisi teknolojisine ihtiyaç duyulmaktadır. COSY veya TOCSY spektroskopisi ile moleküldeki çeşitli konumlardaki protonları belirleyin; Protonlar aracılığıyla HSQC spektrumunda karşılık gelen karbon sinyalini bulun; HMBC spektrumunu kullanarak sinyal atfını doğrulayın ve karbon ile proton arasındaki bağlantı konumunu ve sırasını analiz edin. Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi, ilaç etkileşimleri, spesifik moleküler hedefler ve farmakolojik etki bölgeleri hakkında bilgi sağlayarak modern ilaç geliştirme ihtiyaçlarına cevap vermektedir. Nükleer manyetik rezonans cihaz donanımının ve puls yöntemlerinin sürekli gelişmesi ve çok işlevli olmasıyla birlikte, yapısal araştırmalar, özellikle de ilaç araştırmaları için önemli bir araç haline gelmiştir. Nükleer manyetik rezonans, sentetik ürünlerin karakterizasyonundan, doğal ürünlerin geliştirilmesine ve biyolojik sistemlerdeki moleküler yapıların incelenmesine kadar ilaç keşfi için önemli bilgiler sağlayan çok işlevli bir deneysel yöntem sağlayabilir. Bu makale temel olarak NMR teknolojisinin ilaç tespitinde uygulanmasını ve ilgili araştırma ilerlemesini gözden geçirmektedir.

 

Son otuz yılda, nükleer manyetik rezonans teknolojisinin gelişimi ilaç araştırmalarının hızını önemli ölçüde artırmış, benzersiz yapısal bilgiler sağlamış ve yapısal analiz için "altın standart" haline gelmiştir. HPLC-MS uygun koşullar altında belirli bir analiti femolor düzeyinde tespit edebilse de, en modern nükleer manyetik rezonans ekipmanı bile makul bir zaman dilimi içinde analiz için nanomolar örneklerin kullanılmasını gerektirir. Aslında, tüm modern yüksek çözünürlüklü nükleer manyetik rezonans spektrometreleri, her tür atom çekirdeğini eşzamanlı olarak uyarabilen ve ham verileri serbest indüksiyon bozunması şeklinde toplayabilen darbeli Fourier dönüşüm cihazlarıdır. Bu, yüksek spektrumun sinyal-gürültü oranını iyileştirmek için birden fazla serbest indüksiyon bozunma geçişi eklemeyi mümkün kılar. Bu nedenle, düşük hassasiyet her zaman nükleer manyetik rezonans biyolojik analiz uygulamalarının ölümcül zayıflığı olmuştur (ve olmaya devam edecektir) ve nükleer manyetik rezonans hassasiyetinin iyileştirilmesi son kırk yıldaki çoğu teknolojik gelişmenin odak noktası olmuştur. Şu anda, dünyanın ilk 1.2GHz'lik en yüksek manyetik alanı İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü'nde kurulmuştur ve gelecekte 1GHz'den daha büyük NMR spektrometrelerinin kademeli olarak ortaya çıkması beklenmektedir. Mıknatısın manyetik alan gücünün artırılmasıyla, ilaç makromoleküllerinin yapısal araştırmalarında önemli atılımlar yapılacaktır. Biyomoleküllerin yapısal analizinde nükleer manyetik rezonans spektroskopisinin uygulanmasıyla, nükleer manyetik rezonans teknolojisi tarafından sağlanan yapısal bilgilerin miktarı ve karmaşıklığı katlanarak artmaktadır ve üç boyutlu nükleer manyetik rezonans teknolojisi geliştirilecektir. İki boyutlu nükleer manyetik rezonans, üç boyutlu uzayın konformasyonu ve büyük ve küçük moleküller arasındaki etkileşimlerle başa çıkmada güçsüz hale gelmiştir. Bu nedenle, üç boyutlu uzaysal yapıyı hesaplamak için NOE tarafından sağlanan moleküllerdeki protonlar arasındaki mesafe bilgisini kullanmak üzere moleküler modelleme tekniklerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Aynı zamanda, nükleer manyetik rezonans sinyallerinin içsel hassasiyetini ve 35kDa'nın üzerindeki biyomoleküllerin doğasında bulunan geniş ve üst üste binen sinyallerin çözünürlüğünü de artıracaktır. Nükleer manyetik rezonansın tıp alanındaki araştırmalara katkıda bulunmaya devam etmesini umuyoruz. Özellikle katı hal nükleer manyetik rezonansın gelişmesiyle birlikte, benzersiz ve kapsamlı bir bakış açısı sağlayabilir. Kendine has nicel özellikleri, tek tek kimyasalları ayırt etmek için yüksek hassasiyeti, yerel yapıları ve karmaşık etkileşimleri aydınlatmak için atomik çözünürlüğü, amorf malzemelerdeki moleküler dolgu maddelerini tespit etme yeteneği ve farklı zaman ölçeklerinde moleküler hareketi inceleme yeteneği, nükleer manyetik rezonansı daha güçlü bir analitik araç haline getirmektedir. Gelecekte nükleer manyetik rezonans, kütle spektrometrisi ve X-ışını kristalografisi gibi diğer analitik tekniklerle birleştirilerek daha hızlı kontrol, daha iyi dinamik aralık ve daha fazla esneklik ve ölçeklenebilirlik sağlayarak en gelişmiş yapısal analiz yöntemlerini sunabilir.