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CENTRO RICERCHE TRISAIA

NMR ad alta risoluzione di liquidi

La NMR ad alta risoluzione di liquidi può essere applicata alla determinazione della struttura chimica di molecole, all’analisi chimica di miscele per la determinazione dei singoli componenti, allo studio diretto di reazioni chimiche, alla caratterizzazione metabolica di specie animali e vegetali, alla migrazione di sostanze da un fase all’altra.

DETERMINAZIONE DELLA STRUTTURA DI PICCOLE MOLECOLE
Sebbene la NMR sia largamente utilizzata per la determinazione strutturale di molecole anche di grandi dimensione come proteine o acidi nucleici, nel laboratorio della Trisaia siamo in grado di stabilire la struttura solo di piccole molecole.
L’impossibilità, al momento, di caratterizzare molecole di grandi dimensioni è legata alla necessità di marcare selettivamente le molecole con isotopi sensibili all’NMR e alla necessità di effettuare simulazioni intensive al computer.
La struttura di piccole molecole in soluzione viene effettuata attraverso l’interpretazione di diversi esperimenti NMR in due e tre dimensioni (2D, 3DNMR) che permettono di individuare i singoli gruppi chimici costituenti la molecola e misurare angoli e distanze di legame.
Tale tecnica è particolarmente utile nella identificazione di molecole incognite a differenza di altre tecniche la NMR è anche sensibile alla chiralità delle molecole analizzate.

ANALISI DI MISCELE
Lo spettro NMR contiene l’informazione sulla composizione chimica di miscele. Infatti, in alta risoluzione, ogni gruppo chimico appartenente ad un determinato composto contribuisce con un segnale allo spettro NMR. Dall’analisi dello spettro è quindi possibile ricavare informazioni sulla qualità e la quantità delle sostanze che costituiscono la miscele.

REAZIONI CHIMICHE
Nel caso in cui una reazione chimica avvenga in tempi superiori ad alcuni minuti è possibile mediante NMR seguire la reazione determinando in funzione del tempo la qualità e la quantità sia dei reagenti  che dei prodotti di reazione individuando anche la presenza ed il ruolo di intermedi di reazione. In caso di reazioni più veloci si può ancora seguire la reazione nel caso in cui questa possa essere interrotta periodicamente.
Caratterizzazione del metabolismo di specie animali e vegetali.
L’analisi NMR di fluidi biologici permette di avere informazione sul contenuto metabolico di organismi viventi. Inducendo stress di diverso genere o modificando l’alimentazione è possibile seguire come si modifica il metabolismo. Inoltre è possibile fare correlazioni fra il contenuto metabolico e l’eventuale stato patologico di un organismo. Ciò può fornire un valido metodo per la diagnosi precoce e non invasiva di alcune patologie.

PROFILING
Poiché il contenuto chimico (profilo) caratterizza il singolo organismo vivente è possibile utilizzare il suo profilo chimico per individuarlo. Quindi è possibile utilizzare il profilo chimico come un codice a barre per l’identificazione del campione.
In aggiunta, è possibile, mediante opportune tecniche statistiche classificare i profili chimici in classi. Ad esempio mediante il profilo NMR è possibile stabilire l’origine geografica, botanica e zoologica di diversi prodotti vegetali ed animali.
Nel caso del profiling NMR non c’è la necessità di individuare i singoli composti presenti nel profilo ma semplicemente si utilizza lo spettro come codice a barre.

RILASCIO DI SOSTANZE DA PARTE DI MATERIALI ATTIVI
Alcuni materiali sono detti attivi in quanto capaci di rilasciare o adsorbire in maniera controllata sostanze chimiche in o da un determinato mezzo. Esempi di materiali attivi sono polimeri per il packaging alimentare in grado di rilasciare sostanze antimicrobiche o antiossidanti ad alimenti o gels che permettano il rilascio controllato di farmaci nell’organismo. La NMR può essere utilizzata per lo studio del rilascio nel tempo di tali sostanze mediante l’uso di sistemi modello, simulanti o campioni reali.
Inoltre, mediante lo spettro NMR è possibile identificare anche la migrazione di sostanze indesiderate dal materiale al mezzo in esame.

STRUTTURA DI POLIMERI IN SOLUZIONE
La caratterizzazione della microstruttura dei polimeri mediante NMR ad alta risoluzione in soluzione permette di ottenere informazioni microstrutturali sulla composizione chimica del polimero e/o copolimero, sulla distribuzione direzionale dei monomeri (regioisomerismo), sull’isomerismo stereochimico, sull’isomerismo geometrico e permette i identificare e caratterizzare catene ramificate e gruppi terminali.