亲和磁共振波谱法及其在药物研究中的应用.pdf
核磁共振-农药分析
(四)农药样品的核磁共振测定
应用前景
农药定量分析方面， NMR技术还是一个较新的领域。 虽已有很多科研人员做了大量研究工作， 但由于科研实 验与实际生产存在着很大差距， NMR在农产品的实际检 测中应用还很少。纵然NMR技术还存在着种种不足， 但 随着NMR 技术的进一步成熟与发展， 随着低场强、 高精 度、低成本、 高速度的NMR的研制与开发， NMR技术仍 然具有很大潜力， 必将在农药研究开发及残留检测领域 起到重要作用！
(四)农药样品的核磁共振测定
2. 鱼藤酮的鉴定和纯度测定： 鱼藤酮(Rotenone)是由鱼藤属植物根部提取获得的一 类天然杀虫剂。可用核磁共振方法对鱼藤酮进行鉴定和纯 度确定。从核磁共振谱图中可以看出样品A和B的峰形相似， 而样品C的谱图中(芳烃区)还出现额外的峰，说明这个样 品含有杂质。此外，样品C的谱图中，一些峰的位置有所 偏移。例如，样品A和B的甲氧基核磁共振峰，分别为δH 3.07和δH 3.764，而C则为δH 3.392和δH 3.255。甲基和 芳烃质子峰也有偏移，它只能是A和B的异构体或分解产物。
（一）在农药分析中的应用范围
在农药分析中，核磁共振可以从以下多个方面提供特殊信息：
（1）农药分子结构的鉴定和确定； （2）农药纯度的分析和控制；
（3）农药化合物分子的几何异构体、构象和立体化学
的检测；
（4）农药分子内电荷的分布；
（一）在农药分析中的应用范围
（5）农药分子间的相互作用，络合物的形成及其键
=O
(三) 内
标
物
1H和 13C—NMR，一般采用四甲基硅烷(CH ) Si(简称 3 4
TMS)，为内标物。它是沸点27℃的化学上很惰性的无色液 体，易于挥发，可配成10％－20％的CCl4溶液，贮于磨口 瓶中备用。 高温时，采用六甲基二硅烷（HMDS）或六甲 基二硅醚（HMDSO）为内标物。它们是沸点高于100℃的 无色液体。有时也采DSS[(CH3)3SiCH2CH2CH2SO3Na]作为 内标物，由于它是水溶性的，以D2O作溶剂时，用DSS十 分适宜。但必须注意，它本身有许多谱线，用量切勿过多， 以 免 在 0.5—3.0ppm 范 围 内 出 现 干 扰 峰 ， 有 人 建 议 用 (CH3)3SiCD2CD2CD2Na代替DSS，可避免上述范围内三个 亚甲基峰的干扰。
磁共振波谱分析及其临床应用
磁共振波谱分析及其临床应用磁共振波谱分析(MagneticResonanceSpectroscopy,简写为MRS)是一种非侵入性的技术，用于研究特定区域的各种化学物质，如脂质，代谢物等，以此来评估生物样品的特殊状态(如炎症、毒性等)及其变化情况。
它利用磁共振技术来检测和监测生物样品内的信号，分析和提取物质的相关参数，为药物研发、诊断检验、治疗药物等提供新的技术方法。
磁共振波谱分析具有极高的细胞分辨率和空间分辨率，能够检测复杂的生物样品中各种化学成分及其变化。
而传统的化学检测技术，如酶标法和免疫学检测，只能检测特定区域内的单一成分，因此磁共振波谱分析开发出一系列新的研究方法，具有更高的灵敏度、抗干扰性和准确性。
磁共振波谱分析的临床应用非常广泛，主要是用来识别癌症细胞的变化，以便进行治疗。
它可以在早期检测出肿瘤细胞，从而使治疗更有效。
此外，磁共振波谱分析还可以帮助研究使用新药物的效果，以及研究不适用高技术检测的新领域，如心血管病等。
磁共振波谱分析可以在不同疾病中发挥作用，更加精准地评估病情，使治疗更有效。
特别是在针对慢性病的治疗过程中，磁共振波谱分析可以更好地识别病变组织，发现病因，以及评估治疗效果，因而对患者的治疗疗效有很大帮助。
同时，磁共振波谱分析也有许多不足之处。
首先，它的分辨率有限，无法准确识别复杂的混合样品，因而只能检测特定区域的单一物质。
其次，MRS技术仍处于发展阶段，尚未被普及，因而它在临床环境中的应用还不够广泛。
总之，磁共振波谱分析是一种非侵入性、准确、高灵敏度技术，可用于研究特定区域的生物物质的变化，有助于诊断、预防和治疗疾病，在临床诊断领域具有重要的意义。
MRS技术由于其强大的抗干扰性和分辨率，会逐渐发展，成为临床实践中的重要技术手段。
核磁共振波谱在药物研发中的应用进展
用 。ＮＭＲ技术在生物学方 面 的发 展推动 了其在 药物 研发领
域 中的应 用 ， 如作为药物靶标 的生物大分子 的结 构和动力学
理来探测处 于不 同化学环境 下的原子 核ｌ ７ ］ 。总体来说 ，核在
基金项 目：国家 自然科学基金项 目（ １ １ １ ７ ２ ３ ４ ０ ） ， 高等学校博士学科 点专项科研基金项 目（ 新教师类 ， ２ Ｏ １ ２ Ｏ １ ９ １ １ ２ （ ） （ ） ３ ２ ） ， 重庆市 自然科 学基金 计划一般项 目（ ｃ ｓ ｔ ｃ ２ ０ １ ２ ｊ ｊ Ａ０ ５ ８ ８ ） 和中央高校基本科研业务费项 目（ ｃ ＱＤｘ ＷＬ － ２ ０ １ ２ — １ ２ ３ 及 ＣＱ ＤＸ ＷＬ － ２ ０ １ ３ — ０ ２ ８ ） 资助
收稿 Ｅ ｔ 期 ：２ ０ １ ３ — １ ２ — １ ６ ， 修 订 日期 ：２ ０ １ ４ — ０ ３ — ２ ４
（ ４ ） 核与核之间的直接耦合作用 ，即偶极一 偶极耦合 ；（ ５ ） 核 的
四极矩相互作用 。其 中， 核 自旋体 系与外磁 场的相互 作用是
最 主要 的。这 ５项相互作用在液态 和 固态 ＮＭＲ中所 占比重
引 言
自从 １ ９ ４ ６年 美 国斯 坦 福 大学 的 Ｂ ｌ ｏ ｃ ｈ和哈 佛 大学 的 Ｐ ｕ ｒ ｃ ｅ ｌ ｌ 两个小组各 自独 立地 观察 到凝 聚态 的核磁 共振 信号 之后 ， 经过 ６ Ｏ 多年 的迅速 发展 ，核磁共振 波谱技术 （ ｎ ｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｃ ｅ ，Ｎ ＭＲ） 早 已从最初测定 原子核 的磁矩等
分析化学第14章核磁共振波谱法
第十四章 核磁共振波谱法
仪器分析
为了提高单位时间的信息量，可采用多道发射 机同时发射多种频率，使处于不同化学环境的核 同时共振，再采用多道接收装置同时得到所有的 共振信息。例如，在100MHz共振仪中，质子共振 信号化学位移范围为10时，相当于1000Hz；若扫 描速度为2Hz∙s1，则连续波核磁共振仪需500s才 能扫完全谱。而在具有1000个频率间隔1Hz的发射 机和接收机同时工作时，只要1s即可扫完全谱。 显然，后者可大大提高分析速度和灵敏度。
仪器分析
图14－4
原子核的进动
第十四章 核磁共振波谱法
仪器分析
）与外加磁场强度（H0）的 进动频率（
关系用Larmor方程来说明：
H0 2
—— 磁旋比
第十四章 核磁共振波谱法
仪器分析
1H 的
2.67519 10 T S
8 -1
-1
H0 = 1.4092 T (Tesla)
第十四章 核磁共振波谱法
仪器分析
脉冲傅里叶变换共振仪是用一个强的射频，以脉冲 方式（一个脉冲中同时包含了一定范围的各种频率 的电磁辐射）将样品中所有化学环境不同的同类核 同时激发，发生共振，同时接收信号。而试样中每 种核都对脉冲中单个频率产生吸收。为了恢复平衡， 各个核通过各种方式驰豫，在接受器中可以得到一 个随时间逐步衰减的信号，称自由感应衰减（ FID） 信号，经过傅里叶变换转换成一般的核磁共振图谱。 脉冲傅里叶变换共振实验脉冲时间短，每次脉冲的 时间间隔一般仅为几秒。许多在连续波仪器上无法 做到的测试可以在脉冲傅里叶变换共振仪上完成。
弛豫过程所需的时间用半衰期 T1 表示，
T1 是高能态寿命和弛豫效率的量度，T1
核磁共振光谱分析法在药物分析中的应用解读
核磁共振光谱分析在药物分析中的应用摘要对科学产生最大影响的分析方法是核磁共振技术，它被广泛用于许多领域。
本文结合核磁共振及核磁共振光谱法的相关概念，介绍核磁共振光谱分析法的特点及其方法，着重于核磁共振光谱分析在体内药物分析中的应用。
核磁共振法以其重现性好、特征性强等优点已成为药物研究的重要手段。
随着天然药物生产领域的发展，核磁共振作为质量控制的手段已得到重视，并逐渐地应用于实践。
相信不久的将来，核磁共振技术将会更好地为人类服务，为药物研究作出贡献。
AbstractIn science the biggest impact on the analysis method is NMR, it is widely used in many fields. Based on the nuclear magnetic resonance (NMR) and magnetic resonance spectroscopy ,this article introduce nuclear magnetic resonance spectroscopy analysis of characteristics and methods and focusing on nuclear magnetic resonance spectra analysis in vivo drug analysis in application. As natural drug production fields of development, nuclear magnetic resonance (NMR) as quality control means has been seriously, and gradually applied in practice. Nuclear magnetic resonance (NMR) technology will better service to humanity, for drug research to contribute in the future. 关键词: 核磁共振核磁共振光谱法定量分析法药物分析Keywords: nuclear magnetic resonance nuclear magnetic resonance spectroscopy quantitative analysis method drug analysis正文：1945年，F．Bloch和E．M．Purcell分别领导的两个小组几乎同时发现了核磁共振(NuelearMagnetic Resonance，简称NMR)现象。
磁共振波谱分析及其临床应用
磁共振波谱分析及其临床应用磁共振波谱分析（MagneticResonanceSpectroscopy，简称MRS）是一种利用磁共振技术和护理的有效的、安全的、精准的检测方法，可以提供有关脑内代谢活性的重要信息。
在临床医学方面，它为研究神经系统疾病和更好地处理病人提供了新的途径。
由于能够捕捉脑内部分子结构变化的能力，MRS已经在脑部疾病研究、脑发育检测、婴儿健康检测、精神疾病检测、头部损伤诊断、脑梗塞的早期病情识别等领域取得了重要进展。
第一，磁共振波谱分析技术简介。
MRS是指利用特定的磁共振仪器来测量植入体内移动部位（如局部血管或关节空间）的磁共振信号，以及当周围磁场激发后，部位细胞内化学元素在共振条件下释放出的电磁信号，以及从激发谱中提取的特征信号，从而确定元素数量和组分，进而推测细胞和组织特征的一种技术。
MRS可以在实验室和临床中进行，具有良好的灵敏度，可以检测出低于普通化学分析能力的含量，得到准确的测量结果，并具有很好的重现性。
第二，磁共振波谱分析在临床检测和疾病诊断中的应用。
MRS可以捕捉内部分子结构变化，可以检测脑内特定组分的变化，并可以根据感兴趣区域的脑活动有效地检测和评价其中的代谢活性状态。
目前，MRS在神经病学、脑科学和精神病学等领域的应用越来越广泛，已经发展成为一种精准、安全的脑内疾病诊断方法。
例如，MRS在研究阿尔茨海默病方面具有重要作用。
研究发现，病患和正常人之间病灶部位的神经元凋亡和胞质混乱程度差别明显，MRS可以检测患者中克林酸和乙酰丙酸的含量及变化，从而为阿尔茨海默病（Alzheimer disease）的检测和病情评估提供了有价值的依据。
此外，MRS还在研究多发性硬化症（multiple sclerosis）方面取得了重要进展，可以用来检测病灶中的可溶性磷脂酰乙酸的变化，有助于早期发现病灶，从而提高治疗效果。
此外，MRS同样可以在检测和管理神经发育障碍和脑损伤方面发挥重要作用。
核磁共振波谱在药物分析中的应用
于体内药物分析 。C - NMR 一大特点为化学位移范围很宽 (约 300ppm ) , 相当于氢谱化学位移范围的 20倍 。因此不 同化学环境的 C共振峰重叠机会甚少 ,分辨率优于氢谱 , 实 践中常将二者互补使用 。已报道过用 C - NMR 研究布洛 芬 、雷尼替丁枸橼酸铋 、脱氧青蒿素的体内过程 。Ogiso等用 C - NMR 探讨了脂肪酸对普萘洛尔透皮吸收的影响 。实验 结果表明 : 与月桂酸酰胺及甲酯化合物相比 ,月桂酸对普萘 洛尔透皮吸收的增强作用显著 。普萘洛尔制剂中加入月桂 酸后 , 血浆中普萘洛尔浓度明显提高 。Copeland 等用 C NMR 和 1H - NMR 共同确认了免疫抑制剂环孢霉素 G的两 种代谢途径 : 羟基化和去甲基化 [5 ] 。其代谢物药理活性均 低于原型药 。
5 毛善勇 ,周瑞宝 ,马宇翔 ,等. 美拉德反应产物抗氧化活性 [ J ]. 粮 食与油脂 , 2003, ( 11) : 15 - 16.
6 万素英 ,侯银菊 ,李小六 ,等. 美拉德反应产物的抗氧化性能研究 [ J ]. 中国食品添加剂 , 2005, (16) : 47 - 49.
7 朱敏. Science and Technology of Food industry. 2002, 23: 5 - 6.
10 吴少雄 ,郭祀远 ,李琳 ,等. 温度对美拉德反应的研究 [ J ]. 食品 科学 , 2005, 26 ( 7) : 63 - 66.
11 王延平 ,赵谋明 ,彭志英. 美拉德反应产物研究进展 [ J ]. 食品科 学 , 1991, ( 1) : 15 - 19.
12 郑毅男 , 张晶 , 奥田 拓道 , 等. 精氨 酸衍生 物对微 循环的 作用 [ J ]. 吉林农业大学学报 , 1998, 20 (4) : 45 - 47.
核磁共振光谱分析法在药物分析中的应用解读
核磁共振光谱分析在药物分析中的应用摘要对科学产生最大影响的分析方法是核磁共振技术，它被广泛用于许多领域。
本文结合核磁共振及核磁共振光谱法的相关概念，介绍核磁共振光谱分析法的特点及其方法，着重于核磁共振光谱分析在体内药物分析中的应用。
核磁共振法以其重现性好、特征性强等优点已成为药物研究的重要手段。
随着天然药物生产领域的发展，核磁共振作为质量控制的手段已得到重视，并逐渐地应用于实践。
相信不久的将来，核磁共振技术将会更好地为人类服务，为药物研究作出贡献。
AbstractIn science the biggest impact on the analysis method is NMR, it is widely used in many fields. Based on the nuclear magnetic resonance (NMR) and magnetic resonance spectroscopy ,this article introduce nuclear magnetic resonance spectroscopy analysis of characteristics and methods and focusing on nuclear magnetic resonance spectra analysis in vivo drug analysis in application. As natural drug production fields of development, nuclear magnetic resonance (NMR) as quality control means has been seriously, and gradually applied in practice. Nuclear magnetic resonance (NMR) technology will better service to humanity, for drug research to contribute in the future. 关键词: 核磁共振核磁共振光谱法定量分析法药物分析Keywords: nuclear magnetic resonance nuclear magnetic resonance spectroscopy quantitative analysis method drug analysis正文：1945年，F．Bloch和E．M．Purcell分别领导的两个小组几乎同时发现了核磁共振(NuelearMagnetic Resonance，简称NMR)现象。
核磁共振波谱技术在临床检验的应用前景
核磁共振波谱技术在临床检验的应用前景摘要：现如今，我国科技水平不断发展，临床检验技术有了很大进步。
本文介绍了核磁共振波谱技术的原理特点和在国内外的发展现状，以及在化学药品、中药与保健品中药物分析等质量与安全方面的应用。
通过核磁共振波谱技术具有可深入探测物质内部结构而不破坏样品，并具有准确、快速和对复杂样品不需要预处理就能进行分析等特点建立药品中的检测方法。
为解决药品质量监管中出现的化学药品药效不足、中药以次充好以假乱真现象、非法添加未知药物等问题提供必要的分析技术储备。
关键词：核磁共振波谱技术；临床检验；应用前景引言核磁共振（NMR）是自旋量子数不为零的原子核在外磁场作用下能级发生塞曼分裂，共振吸收某一特定频率的射频辐射，从低能态跃迁到高能态的物理过程。
NMR就是利用该物理现象探测处于不同化学环境下的原子核而获取的信息来研究物质分子结构、化学组成、分子间相互作用等内容的光谱学方法。
自1946年美国斯坦福大学的Bloch和哈佛大学的Purcell领导的研究团队分别发现水和石蜡中的NMR信号之后，NMR技术在短短几十年里得到快速的发展。
最初的NMR仪器使用的是电磁铁或永久磁铁的连续波（CW），20世纪70年代Ernst发展了脉冲傅里叶变换（FT）的方法，将NMR仪器和技术推向一个新的高度，并于1991年获得诺贝尔化学奖。
1985年，瑞士科学家Wüthrich教授将NMR应用于蛋白质的结构解析，从而推动了NMR在生物学领域的应用，Wüthrich也因此获得2002年诺贝尔化学奖。
20世纪90年代，超高场NMR谱仪的问世，极大地提高了NMR检测的灵敏度和分辨率，推动NMR在各个领域更加广泛的应用。
NMR作为一种重要波谱分析手段，可深入探测物质内部结构而不破坏样品，并具有准确、快速和对复杂样品不需要预处理就能进行分析等特点。
随着磁场强度的提高，信号检测（硬件和信号处理）、脉冲实验、自旋标记等技术的进步，困扰NMR低灵敏度的问题已大大改善。
核磁共振波谱原理及应用
HC=O
HC=
CH2
CH3
10
8
6
4
2
0 ppm
32
低场 高频
向左 （ 增大）
向右
磁场强度 （ 减小 ）
高场 低频
33
磁场中所有自旋核产生感应磁场，方向与外加磁场相反或相同，使 原子核的实受磁场降低或升高，即屏蔽效应。 由于屏蔽作用的存在，使氢核实际受到的外磁场作用减弱：
Heff=H0-H0· = (1- )H0
4
核磁共振研究的材料称为样品。样品可以处于液态，固态。 众所周知,宏观物质是由大量的微观原子或由大量原子构成的分 子组成，原子又是由质子与中子构成的原子核及核外电子组成。 核磁共振研究的对象是原子核。
一滴水大约由1022分子组成。
H CH H
m
mm (10-6m)
nm (10-9m)
A (10-10m)
300 MHz
参照样品峰
1 ppm = 300 Hz
300 MHz
6000 4500 3000 1500
0 Hz
500 MHz
6000 4500 3000 1500
0 Hz
12
8
4
0 ppm
1 ppm = 500 Hz
500 MHz
12
8
4
0 ppm
31
即使使用不同的仪器或在不同的场强下，相同的官能团具有相同的ppm值。不 同的官能团由于存在于不同的电子环境因而具有不同的化学位移，从而使结构鉴 定成为可能……
• 由于原子核具有核磁矩，当外加一个强磁场时（Ho），核磁矩的取向会与 外磁场平行或反平行:
Ho
• 取向与外磁场平行核的数目总是比取向反平行的核稍多。
磁共振波谱技术在医学中的应用
磁共振波谱技术在医学中的应用磁共振波谱技术（MRS）是一种能够测量人体内部化学物质含量和分布的无损成像技术。
其基本原理是：通过利用核磁共振的原理，将人体分子中的氢离子激发到高能态，然后测量其复原过程中发送的特定频率以检测其所在分子的种类和浓度。
近年来，随着此项技术的快速发展，MRS 在医学领域得到了广泛的应用。
它具有无创性、无放射性、全身性和定量性的优点，成为现代医学诊断和治疗的重要手段之一。
以下是 MRS 在医学中的具体应用：一、诊断神经系统疾病MRS 技术可以检测人体神经系统组织中各种代谢产物，如 N-乙酰天冬氨酸（NAA）、肌酸（Cr）、胆碱（Cho）等，并测量它们的浓度。
这些代谢产物的浓度变化可以反映神经系统疾病的早期发生和恶化程度。
例如，NAA 是神经元的强有力标志，其浓度下降可以提示疾病的发生和后续恶化。
在 Alzheimer 病中，NAA 的降低率较高，而在多发性硬化症中，NAA 和 Cr 的浓度均较低。
二、诊断肿瘤MRS 技术还可以监测肿瘤代谢产物，因为肿瘤组织细胞代谢特征与正常组织细胞不同。
局部化 MRS 技术可以定量测量肿瘤中的乳酸、丙酮酸、胆碱等代谢产物，通过这些代谢产物的数量和种类，可以识别出肿瘤是良性的还是恶性的，并了解其扩散程度。
例如，前列腺癌中，胆碱浓度较高，而乳酸浓度较低，可以用来鉴别癌变和正常组织。
三、诊断肝病MRS 技术可以测量肝脏中的脂肪含量、乳酸含量和 ATP 含量等代谢产物的变化，为肝病的诊断和治疗提供了重要的指导。
例如，在肝脏脂肪变性的病人中，脂肪酸酰基转移酶等代谢酶的活性降低，脂肪的酶解也会减缓，从而导致脂肪积累。
MRS 技术可以测量肝脏中的脂肪含量，从而检测出这种疾病。
四、评估心脑血管疾病风险通过 MRS 技术，可以评估患者的心脑血管疾病风险。
例如，高胆固醇、高血糖等代谢异常会增加血管内皮细胞凋亡，导致血管壁变薄和血管分泌物质的过量释放。
MRS 可以显示出这些变化，进而判断患者的心脑血管疾病风险。
核磁共振波谱在药物研发中的应用进展
核磁共振波谱在药物研发中的应用进展
核磁共振波谱技术是一种分析分子结构和化学反应机理的非常有效的工具，它已经广泛应用于不同领域，包括药物研发。
随着药物研发复杂度的提高，新药的开发变得越来越困难。
因此，利用更先进的技术来研究小分子的结构、动力学和相互作用变得越来越重要。
核磁共振波谱技术具有高分辨率、高灵敏度、非破坏性、不需要样品预处理等优点，使其在药物研发中的应用逐渐增多。
核磁共振波谱技术可以识别药物分子结构的各部分，定位原子、测定原子间距等，甚至可以了解原子能级的变化、电荷分布等。
通过比较化学位移、耦合常数等药物分子参数的变化，核磁共振波谱技术可以帮助研究人员更好地探索和理解药物与生物分子之间的小分子相互作用机理并优化药物设计。
核磁共振波谱技术还可以用于检测药物毒性研究，通过检验细胞和组织的代谢物，识别药物与代谢物之间的差异，进而判断药物的安全性，提高药物的质量。
在药物生产领域，核磁共振波谱技术也被广泛应用，例如检测药物的含量、鉴定药物的纯度、挖掘药物的杂质，并优化生产工艺。
总之，核磁共振波谱是一种非常有用的技术，在药物研发中具有很大的应用价值，它能够发挥重要作用，帮助药物研究人员
更好地理解药物相互作用的机理，优化药物设计，同时也有助于检测药物的安全性和稳定性，提高药物质量。
药物分析中的核磁共振谱解析研究
药物分析中的核磁共振谱解析研究一、引言核磁共振(NMR)是一种重要的分析技术，在药物分析领域中起着至关重要的作用。
本文将探讨药物分析中利用核磁共振谱解析进行结构鉴定和定量分析的研究进展。
二、核磁共振谱解析在药物结构鉴定中的应用核磁共振谱解析是一种非破坏性的分析方法，能够提供药物分子的结构信息。
通过核磁共振谱解析，可以确定药物分子中的各个原子的类型和相互作用方式，进而确定其结构。
核磁共振谱解析可以通过不同的实验参数，如化学位移、耦合常数和偶极矩等，对药物分子进行结构鉴定。
三、核磁共振谱解析在药物定量分析中的应用核磁共振谱解析在药物定量分析中也发挥着重要的作用。
通过核磁共振谱解析，可以确定药物的浓度，并进行定量分析。
核磁共振谱解析可以利用不同信号强度的比例，计算药物分子的浓度。
同时，核磁共振谱解析还可以通过标准曲线法，建立药物分析的定量模型，提高药物分析的准确性和精确度。
四、核磁共振谱解析在药物剂型分析中的应用除了在药物结构鉴定和定量分析中的应用，核磁共振谱解析还广泛用于药物剂型分析。
通过核磁共振谱解析，可以确定药物剂型中各个成分的含量和相对含量。
核磁共振谱解析可以通过判断峰强度和峰面积的变化，确定药物剂型中不同成分的相对含量，并进行定量分析。
五、核磁共振谱解析在药物药代动力学研究中的应用核磁共振谱解析还可以应用于药物药代动力学研究中。
通过核磁共振谱解析，可以确定药物在体内的代谢方式和代谢产物。
核磁共振谱解析可以通过观察药物分子的信号变化，确定药物的代谢途径和代谢产物，并为药物药代动力学研究提供重要的依据。
六、总结药物分析中的核磁共振谱解析是一种重要而不可或缺的技术。
它为药物结构鉴定、定量分析、药物剂型分析和药物药代动力学研究提供了有效的手段。
在未来，随着核磁共振谱解析技术的不断发展和创新，相信它在药物分析领域中的应用将会得到更大的拓展和深化。
注：以上内容仅供参考，具体内容和字数可以根据实际需要进行调整。
核磁共振谱技术在药物代谢研究中的应用
核磁共振谱技术在药物代谢研究中的应用
核磁共振谱技术在药物代谢研究中有广泛的应用。
核磁共振技术利用高分辨率的1H NMR波谱，可以检测生物体液中有特殊意义的微量物质的异常成分，如血浆、尿和胆汁等。
它可以同时对所有代谢物进行定量分析，且不需要样品前期准备，对任何成分都有很高的灵敏度。
在药物代谢研究中，核磁共振技术主要用来研究药物及其代谢产物的结构和性质，以及药物在体内的代谢过程和代谢产物。
例如，研究者以固相萃取—核磁共振谱(SPEC-NMR)为主要技术方法，以服药大鼠尿液、血液及微粒体温孵液为样品，对具有不同结构特点的药物及其代谢产物进行了研究。
此外，核磁共振技术还可以用于评估药物对生物体的作用和安全性，以及预测新药在不同个体内的效果和安全性。
以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅相关文献。
核磁共振波谱法原理与应用演示文稿
当前第3页\共有136页\编于星期五\10点
自旋核的判断
经验规律：
质量数
原子序数
中子数
I
自旋现象
电荷分布
偶数
偶数
偶数
0
无
均匀
偶数
奇数
奇数
1, 2, 3…
有
不均匀
奇数
奇数或偶数
偶数或奇数
1/2， 3/2, 5/2…
有 有
均匀 不均匀
NMR主要研究: I=1/2的核，如1H, 13C, 15N, 19F, 31P
h I 2
γ为磁旋比，与原子的质量和带的电荷有关，为 常量 如 1H=26753， 13C=6726 （弧度/秒高斯）
特定的核--自旋角动量、磁矩和磁旋比均为常量。
当前第6页\共有136页\编于星期五\10点
1.2 核磁共振 1.2.1 自旋取向
自旋态 自旋核在外加磁场中将进行取向，取向数有2I+1 种。
例
例如：CH3CH2Cl 有两类H核，-CH3，-CH2Cl，显然-CH3氢
周围的电子云密度更大，σ值较大，要使H核 感受到跃迁所需的磁场，需要的H0更大。CH3出现在高场，-CH2Cl出现在较低场。 CH3CH2OH 有三种不同的H核，氢核周围的电子云密度 大小为：CH3>CH2>OH，因此，CH3氢出 现在高场，OH氢出现在低场， CH2氢出现 在中间。
扫频与扫场
要满足共振条件：
射
有 两z H种0 方法 2
a．H0固定，逐渐改变照射的射频频率，直
至b满．足射频频射率,发固 2z生H定0共，振逐，渐这改变种磁方场法的叫磁扫场频强。度 （H0），直至核发生核磁共振，这种方法叫扫 场。
探究核磁共振波谱在药物研发中的应用进展
探究核磁共振波谱在药物研发中的应用进展摘要：药物研发是当前我国医学发展的一个重要方面，对于这种药物研发工作来说，必须要重点针对药物分子的具体化学组成进行深入的剖析，尤其是对于分子结构以及生物分子间的相互作用来说，更是需要进行详细的探究，这也就需要借助于各类先进的技术手段，核磁共振波谱就是其中比较典型的一类技术手段，本文就重点针对核磁共振波谱在药物研发中的应用进行了简要的分析和探讨。
关键词：核磁共振波谱；药物研发；应用进展引言核磁共振波谱技术（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy，NMR）是当今社会发展中极为重要的一类技术手段，对于这种核磁共振波谱的发展来说，早在上世纪四十年代就已经有了初步对于核磁共振信号的获取和研究，并且在此基础之上进行了不断的研究和发展，涉及到了很多的领域，尤其是在化学、材料学以及生命科学等方面，这种核磁共振波谱技术的应用更是极为突出；具体到药物研发中来看，这种核磁共振波谱技术的应用确实也能够发挥出较为理想的作用和价值，因为通过核磁共振波谱技术能够较为全面有效的分析药物研究过程中涉及到的各种药物分子的构成和分子作用状况，如此也就能够有效提升药物研发人员对于各类分子的掌握水平，提升对于这些药物分子的利用准确性和价值，为药物研发工作的顺利实施打好基础。
1核磁共振波谱基本原理核磁共振波谱顾名思义主要就是指原子核在磁场中发生相关变化而产生的一种反应，对于这种核磁共振波谱的表现来说，一般原子核都应该具备着不少于1个的量子数，进而才能够在磁场中进行塞曼分裂变化，原来量子数为I的话，其分裂之后的能级为2I＋1个不同的能级，因此，针对外界的相关电磁波进行调节，促使其满足较为理想水平的话，也就能够有效的保障核进行符合于人们期望的变化，尤其是对于核能量从低到高能级的变迁来说，其意义是比较突出的，这也就是核磁共振的根本所在，基于这一基本的原理来探究原子核的相关属性和基本特点。
核磁共振谱在药物定量分析中的应用研究
核磁共振谱在药物定量分析中的应用研究项目完成单位：国家药物及代谢产物分析研究中心项目完成人：贺文义1、核磁共振1H谱检测康爱新生素胶囊甲基素的含量方法建立药物胶囊是常用药物剂型的一种，通常对其中主要成分的检测是用色谱法或化学滴定等方法，比较费时和费力，康爱新生素胶囊中主要成分为甲基素。
根据该化合物的1H谱特征峰，用TMS为外标（1‰TMS /CDCL3），甲基素为内标，取胶囊5粒，将内空物充分混合，定量称取五份（10±mg）用1ml CDCL3溶解，温控25℃，D1=15秒，nt=8测试1H谱，经积分后按公式计算出胶囊中主要成分的含量。
实验方法：取胶囊五粒，将内容取出充分混合，将定量称取五份（±10mg）,每份用1 ml CDCL3溶解，温控25℃，D1=15秒，nt=8测试1H谱。
另称取甲激素±10mg 在相同条件下测试1H谱，图谱以TMS为内标积分值定为10，δ1.31峰作为基准以其积分值计算甲激素含量。
计算公式：C=Ma0/Sa0=10.01/83.22=0.12注：M=样品量（mg）Ma= Sa×C Sa=特征峰面积积分甲激素在胶囊中的含量=MA/M×100%2．用HPLC-NMR联用技术鉴定同分异构体羧基荧光素（caboxvfluorescein）是荧光素衍生物的一种，其产品中同时含有5-FAM（caboxyfluorescein-5-succimidyl ester）和6-FAM（caboxyfluorescein-6-succimidyl ester），5-FAM较6-FAM更经常使用。
其广泛存在于荧光标记试盒，用于DNA自动测序。
本品采用Varian公司的Prostar-230D2O，CH3OH（0.1%冰醋酸），其洗脱比例70:30，流速为1ml/min，检测器为Varian Prostar-330二极管振列检测器，紫外检测波长为242nm。
核磁共振波谱在药物发现中的应用_周秋菊
核磁共振波谱在药物发现中的应用_周秋菊波谱学杂志第27卷第1期2010年3月Chinese Journal of M agnetic Resonance Vo l.27No.1 M ar.2010文章编号:1000-4556(2010)01-068-12核磁共振波谱在药物发现中的应用周秋菊1,2,向俊锋1,唐亚林1＊(1.中国科学院化学研究所,分子动态与稳态结构国家重点实验室,北京100190;2.中国科学院研究生院,北京100049)摘要:核磁共振波谱通过检测组成有机化合物分子的原子核跃迁而得到反映核性质的参数以及周围化学环境对这些参数的影响规律.这些参数的相关内容包含了极其详尽的有机化合物分子结构和分子间相互作用的信息,并构成了核磁共振结构解析和生物靶分子-配体相互作用研究的理论基础.在生物医药研发领域内,科研院所和公司企业的研发工作者们一直在努力探索利用核磁共振波谱监测生物靶分子-配体相互作用作为药物发现工具的潜能.本文旨在针对核磁共振波谱在药物发现过程中活性化合物筛选的最新研究进展进行综述.关键词:核磁共振(N M R);药物发现;DO SY;G-四链体;筛选方法中图分类号:O482.53 文献标识码:A引言核磁共振波谱是一种物理方法,它检测的是组成有机化合物分子的原子核的性质及其周围化学环境的相互作用.从核磁共振波谱得到的反映核性质的参数,以及周围化学环境对这些参数的影响规律,包含了极其详尽的有机化合物分子结构和分子间相互作用[1,2]的信息,并构成了核磁共振结构解析和生物靶分子-配体相互作用研究的理论基础[3-8].在过去的10年,在学术界和工业界的研发工作者们的共同努力下,核磁共振在新药研发的各个阶段,特别是在新药的临床前研究中正在发挥着越来越大的作用.在以往,核磁共振(NM R)在新药研发中的作用主要在于药靶分子如蛋白[9-16]和核酸分子[17-23]的空间结构研究,以及小分子先导化合物和天然产物的结构分析.最近几年,随着各种技术和核磁谱仪的发展,如今核磁共振已经在蛋白质-配体相互作用的分子机理研究、小分子的高通量筛选、药物构效关系研究以及毒理学和新药安全评价等方面起着收稿日期:2009-12-15作者简介:周秋菊(1978-),女,湖北竹山人,博士研究生,主要从事基于核磁共振技术的天然抗肿瘤活性化合物结构筛选工作. ＊通讯联系人:唐亚林,电话:010-********,E-mail:tangyl@/doc/990624d1b7360b4c2f3f 64c7.html .越来越重要的作用.在已经知道生物靶分子的空间结构之后,NM R 在研究生物靶分子-配体相互作用方面的快速性是其它方法难以比拟的.在新药筛选过程中,传统的高通量(H TS )方法[24-28]尽管非常好,但却有其固有的限制,如需要花费大量的时间和精力去建立针对一个或一类蛋白的鉴定方法;所能检测到的都是亲和力相对较强的分子;要直接针对一个很大的化合物库进行筛选.而NM R 方法却具有普遍适应性,不需要去针对每一个蛋白质建立特殊的方法,一旦靶分子被确定,就可以进行筛选;能够检测出亲和力较弱的配体;所筛选的可以是小的分子骨架,而这些骨架片段可以通过桥链连接成许多不同的分子.当然,选择适当的化合物库也是很重要的,已经有人专门研究针对NM R 筛选方法设计化合物库.随着实验技术特别是硬件技术的发展,NM R 的灵敏度得到了大大提高,NM R 筛选方法所需要的生物靶分子用量正在大量降低,使得它的适用性更高.核磁共振波谱在药物发现过程中的典型技术主要有化学位移扰动[29,30],扩散[31-34],弛豫[31,35],NOE 效应[36-39],饱和转移[40]等等.依据不同的研究对象,可以对上述这些核磁共振技术进行不同的组合或与其它分析技术、虚拟计算相结合,在活性化合物的筛选方面发挥巨大作用.下面就对近年来基于NM R 技术在活性化合物筛选的典型应用进行综述.1 活性化合物的筛选利用NM R 技术所建立的生物活性化合物筛选方法按对象可分为2种:基于药靶的筛选和基于配体的筛选.基于药靶的筛选方法是通过观察生物靶分子的化学位移变化来实现的.最著名的就是由Abbo tt 实验室的Fesik 小组发明的方法,称为SA R -by -NM R(Structure -activity relatio nship by NM R )[41-45]和受到同行关注的基于G -四链体识别和核磁共振技术的天然抗肿瘤化合物的筛选及结构鉴定一体化方法[29,30].基于配体的筛选方法主要有2类:基于流体力学性质(如扩散和弛豫)变化的方法和基于磁化矢量转移的方法;前者包括扩散[31-34]和弛豫滤波[31,35]的方法;后者包括转移NOE [36]、饱和转移[40,46-52]等方法,下面分别加以阐述.1.1 SAR -by -NMRSA R -by -NM R 方法是利用15N 标记的蛋白质和15N -1H H SQC 实验来实现的.由于小分子和蛋白质结合后,蛋白质结合位点的局部化学环境会发生改变,因此通过2D 15N -1H H SQC 谱中15N 或1H 的化学位移的变化可以检测到是否有小分子和蛋白结合.同时配体和蛋白质的结合常数可以通过化学位移的变化和配体浓度的关系测得,结合位点也可以由发生化学位移变化的原子核来确定.SAR -by -NM R 方法的基本步骤如图1所示,首先筛选结合于生物靶分子亚活性位点的低亲和性配体A 和B ,然后通过优化和组装便得到所期望的高亲和性配体C [42].SA R -by -NM R 成功的关键在于使用了NM R 实验方法来辨别小分子和生物靶分子的结合,能够很快地从小分子化合物库中发现结合于靶分子亚活性位点的低亲和性配体.NM R 还可以通过蛋白质特定酰胺信号的变化直接得到配体结合位点的结构信息,这一点对辨别小分子是否结合在靶蛋白的不同亚位点上非常重要.同时,通过比较结合在同一亚位点的小分子的结构,可以得到对结合有主要贡献的官能团的信息,然后通过69第1期周秋菊等:核磁共振波谱在药物发现中的应用图1 SAR -by -NM R 基本步骤(图片来源:http ://w ww -bioc .rice .edu /bios576/nm r /nmr .h tm l #ex am - ple )Fig .1 Sch ematic diag ram depicting S AR -by -NM Rexperiments (Cited from the w eb :http ://w w w -bioc .rice .edu /bios576/nm r /n mr .html #example .)结构与活性的关系对小分子进行优化.除此之外,这个方法还可以用于直接研究“变构效应”,即在第1个亚位点配体存在下进行筛选时可能发现那些只有在第1个配体存在下才能和靶蛋白的其他亚位点结合的配体,第2个配体只有在另1个配体存在的情况下才能和靶蛋白稳定地结合.SAR -by -NM R 的出现除了由于药物发现领域本身各种方法不断发展之外,也离不开相关领域的发展与成熟.例如在分子生物学的发展方面,通过基因工程和蛋白质工程可以得到大量经过重组的纯蛋白质,而且可以对蛋白质进行稳定同位素标记,使蛋白质适于进行N M R 结构分析.多维核磁共振技术自身的不断成熟和发展,使其可以解析越来越大的蛋白质结构[53-58],甚至是膜蛋白结构的解析[59].尤其重要的是,由于蛋白质可以在接近生理环境的溶液中或者在活细胞中[60]直接进行NM R 结构测定,因此得到的配体和蛋白质相互作用结构信息更为直观、可靠,这些都是SAR -by -NM R 成功的关键因素.SAR -by -NM R 和基于组合化学的方法的相似之处是两者都须经过筛选大量化合物,都充分利用了有机化合物结构多样性的特点,从中获得高活性的先导化合物.两者的差别在于:组合化学是先制备由大量化合物组成的化合物库,然后对这些化合物库进行直接筛选;而SA R -by -N M R 筛选的是未经“组合”(连接)的小分子化合物骨架,得到结合于靶蛋白亚活性位点的低亲和性配体,经优化后再“组装”成高亲和性的配体.SA R -by -NM R 方法采用了2D 15N -H SQC 技术,因为15N 标记的蛋白质的15N -HSQC 谱中酰胺基的15N 和1H 的相关信号的分辨率较高,而且能在10min 之内完成一次对浓度在0.5m mol /L 的15N 标记的蛋白质的检测.如果以10个化合物为一组,使用自动样品交换器,每天可以筛选1000个化合物.这样10天便可以筛选10000个左右化合物.如果采用低温探头,则可采用100个化合物一组,一天就可以筛选10000个化合物,而且所需要的蛋白质量只为以前的1/10.这个数目和组合化学中动辄数十万的化合物库相比,表面上看似乎相对小了一些,然而它们只是将被连接起来的最终化合物的骨架片段,如果再假设所设计的连接桥有1070波谱学杂志第27卷种,那么这10000个小分子片段实际代表了一个由10亿(10000×10000×10)个分子组成的化合物库.真正合成并筛选如此巨大的化合物库需要耗费极大的财力和物力.由于SA R -by -NM R 所筛选的大多数小分子及其类似物大多都有储备或商品供应,所以整个过程只需进行少量有目的的有机合成,从而节省了大量的财力和物力,尤其节省了可贵的时间,如Abbo tt 实验室的Fesik 小组筛选基质溶素(stromely sin )的抑制剂只用了半年时间[43,44].SA R -by -NM R 在发现高亲和性配体(或药物先导化合物)方面有巨大的潜力.尤其是该方法能够节省大量的时间和费用及其在药物设计方面的有效性是其它方法所不及的.该方法的主要限制在于,它需要知道靶蛋白确切的N M R 三维结构,目前NM R 技术解析的蛋白质的分子量限制约为30000[61];另外实验还需要足够量的15N 标记的靶蛋白用以筛选和结构测定,这对于那些不能在细菌中大量表达的药物标靶蛋白来讲,是一个难以克服的困难,而且大量15N 标记蛋白,也是很昂贵的,这些方面的问题限制了该方法的更广泛的应用.1.2 基于G -四链体识别和核磁共振技术的天然抗肿瘤化合物的筛选及结构鉴定一体化方法所谓G -四链体,是鸟嘌呤在一定条件下通过氢键形成的G -四联体相互堆积在一起之后形成的一种独特的DNA 二级结构,这种G -四链体结构在人体内广泛存在.研究发现,这种G -四链体具有很重要的生理功能,它能抑制一种在85%的肿瘤细胞中都高度表达的端粒酶的活性;还可以下调c -my c 、c -kit 、bcl -2等致癌基因的表达,所以,G -四链体作为抗肿瘤药物分子靶点,成为研究热点.寻找G -四链体的稳定剂以开发抗肿瘤药物受到广泛关注[62-67].到现在为止,与小分子作为G -四链体结构稳定剂相关的文献有上千篇,但是绝大多数已报道G -四链体稳定剂对于DNA 双链或者三链体有着相同甚至更高的亲和性[68,69],选择性差是当前大部分G -四链体稳定剂难以成药的症结之一.因此, 寻找结构新颖的对G -四链体有特异性结合的小分子是以G -四链体为靶点来研究开发抗肿瘤药物的一个关键问题[70].而植物来源化合物一直都是开发结构复杂多样、抗肿瘤机制奇特的抗肿瘤新药的宝贵源泉[71-74],我们希望从丰富的植物资源中找到结构新颖的对G -四链体有特异性结合的小分子.但是,目前用来寻找G -四链体配体的方法,如热融荧光分析法[75]、电泳分析法[76]、电喷雾离子化质谱法[77]和端粒重复序列扩增[78]等技术都只能筛选结构已知的化合物.到目前为止,还没有一种能够直接从成分复杂、结构未知的天然产物中筛选G -四链体稳定剂的方法.因此,利用G -四链体与某些相对应的专一分子特异性结合的特性,开发一种直接从成分复杂、结构未知的天然产物中筛选G -四链体配体的方法势在必行.在这里,我们针对G -四链体这种特定的生物靶分子,提出了一种不同于传统的以生物活性为导向的理化分离方法的快速筛选方法即基于G -四链体识别和核磁共振技术的天然抗肿瘤化合物的筛选及结构鉴定一体化方法.基于G -四链体识别和核磁共振技术的天然抗肿瘤化合物的筛选及结构鉴定一体化方法的总体思路是:在天然产物中引入G -四链体,利用G -四链体对其配体的特异性识别作用获取配体核磁共振谱学信息,进而对其结构进行鉴定.该方法主要由以下3步实验构成,如图2所示:通过1H NM R 谱中G -四链体亚氨基质子化学位移的变化判断植71 第1期周秋菊等:核磁共振波谱在药物发现中的应用物提取物中G -四链体配体的存在;利用扩散序谱(DOSY )对G -四链体配体进行虚拟分离,得到其特征峰;再进一步利用异核单量子相关(H SQC )、异核多键相关(H MBC )等二维核磁共振技术进行结构解析,得到G -四链体配体即活性化合物的化学结构.图2 基于G -四链体识别和核磁共振技术的天然抗肿瘤化合物的筛选及结构鉴定一体化方法的技术路线Fig .2 S chematic diagram depicting the technique line of “Screening Poten tial Antitumor Agen ts fromNatural Plant Extracts by G -Quad ruplex Recognition and NM R M ethods”图3 基于G -四链体识别和核磁共振技术的天然抗肿瘤化合物的筛选及结构鉴定一体化方法的基本步骤[30]Fig .3S chematic diagram depicting the basic s teps of “Screening Potential Antitumor Agen ts from Natu ral Plan t Extracts by G -Quadruplex Recognition and NM R M ethods ”72波谱学杂志第27卷该方法特点在于:第一,利用自由态的G -四链体与结合态G -四链体低场区(δ12～10)亚氨基质子化学位移差异来判断植物粗提物中活性化合物的存在.一般有机化合物在该低场区(δ12～10)没有信号,所以不受干扰;另外,低场区亚氨基质子信号是G -四链体特有信号,不需要对靶分子进行同位素标记.第二,利用植物粗提物中活性化合物与G -四链体结合之后的扩散系数将远小于其它非活性化合物的扩散系数这种差异,采用DOS Y 对植物粗提物中的活性化合物进行“虚拟”分离,通过比对靶分子扩散维上信号在受到粗提物“干扰”前后的差异找出活性化合物的部分信号.与传统的分离提取方法相比,该方法的优点是:不需要生物活性检测和理化分离提取就可以获得活性分子的结构,因此也就缩短了流程、降低了难度、节约了成本.与SA R -by -NM R 相比,对于G -四链体这一特殊的靶分子来说,该方法还省掉了同位素标记的费用.该方法报道后,被《Nature ·China 》选为研究亮点,并以“Screening Me thods :Loo king fo r Ligands ”为题对这一成果进行了介绍.当然,同SA R -by -NM R 一样,该方法所检测的也是靶分子的信号,它需要足够量靶分子用以筛选和结构测定,所以该方法也无可避免地受限制于靶分子的来源和合成.1.3 基于流体力学性质(如扩散和弛豫)改变的方法横向弛豫时间(T 2)和自扩散系数(D )也与分子的大小有明显的相关性,当小分子与大分子结合之后,其T 2值将会减小,谱线会变宽,而且谱线变宽的程度与其结合强度是一致的[79-81],如图4所示,当有蛋白质存在时,与蛋白质结合的小分子的谱峰就减弱[81].同样,小分子的扩散速率要比大的蛋白质分子快几个数量级,当小分子与大分子结合之后,其自扩散系数将会明显减小,减小程度也依赖于其与大分子的亲和性[29-34].用简单的一维脉冲场梯度核磁共振实验就可以测量自扩散系数的变化.对小分子混合物,可以采用扩散编辑的一系列2D TOCS Y 谱来对各自的自旋体系进行归属.基于上述图4 横向弛豫时间研究靶分子-配体相互作用的1H NM R 谱[81]Fig .4 1H NM R spectra of the in teraction s betw eennacromolecule and its ligands (Recorded by the s tand -ard Bru ker pu lse program cpmg1d that app l ies C ar r -Pu rcell -M eiboom -Gill sequ ence fo r T 2filter )技术,有2种对化合物库进行筛选的、较为实用的方法,分别是基于弛豫和扩散的一维谱方法,所利用的同样是弛豫时间和扩散性质的变化[82,83].当有蛋白质存在时,与蛋白质结合的小分子的谱峰就消失了,将2张谱相减,得到的差谱即是与蛋白质结合的小分子的共振峰.由于这些方法检测的是未与大分子结合的小分子的信号,而不是与大分子结合的小分子或大分子本身的信号,使其可以用来检测分子量大得多的蛋白质标靶系统.同时,由于不需要进行同位素标记,也不需要做二维谱,既可以节省时间,又可以节省费用;其缺点在于有可能在做差谱时产生错误[83].73第1期周秋菊等:核磁共振波谱在药物发现中的应用1.4 基于磁化矢量转移的方法饱和转移差谱(saturation transfe r difference ,S TD )方法属于基于配体的筛选方法,该方法的基本步骤如图5所示.蛋白质等大分子包含有许多质子,这些质子之间存在偶极-偶极相互作用,蛋白质中的质子的横向弛豫速率R 1是由交叉弛豫速率决定的,当我们选择性地照射蛋白质中的一部分质子时,磁化强度就会传递到整个蛋白质中,通过分子间相互作用,磁化强度也会传递到与蛋白质结合的小分子上,使得它的信号部分被饱和.由未经选择性照射和经选择性照射得到的谱图之间的差谱,可以清楚地显示出与蛋白质结合的小分子的谱峰[46,47,51].同时,利用配体分子中各部分被饱和程度的不同,还可以据此确定小分子的结合部位[40,49].STD 谱的灵敏度取决于蛋白质的大小、照射的时间长短、配体的解离速率以及配体的过量程度.图5 饱和转移差谱的基本步骤[84]Fig .5S chematic diagram depicting difference spectroscopy in th e ST D experiment转移NOE 实验是一个已经很完善的方法.当小分子配体与大分子结合并且处于快速交换状态时,转移NOE 实验可以检测结合状态的小分子配体的构象.当小分子与大分子结合之后,其NOE 的大小和符号都发生了变化,将小分子混合物与蛋白质分子加在一起,然后采集NOES Y 谱.对那些自由的小分子,其NOE 交叉峰与对角峰是反向的,而与蛋白质结合的小分子的NOE 交叉峰与对角峰是同向的.这就可以将与大分子结合的小分子同未结合的小分子区别开来,从而达到对混合物进行筛选的目的.74波谱学杂志第27卷2 结论与展望综上所述,核磁共振技术在活性化合物的筛选方面有着巨大的潜力,尤其是上述基于靶分子的筛选方法能够节省大量的时间和费用及其发现活性化合物方面的有效性是其它方法所不可替代的.我们有理由相信,随着生物技术的发展和后人类基因组时代的到来,越来越多的和疾病相关的靶蛋白或生物靶分子被发现和合成,上述一系列筛选方法在发现具有生物活性的化合物方面将会发挥越来越巨大的作用.参考文献:[1] Fadeev E A ,Sam M D ,Clu bb R T .NM R structure of the amin o -terminal domain of the lambda integras e pro - tein in com plex w ith DNA :immobilization of a flexible tail facilitates beta -sheet recognition of the major groove [J ].J M ol Biol ,2009,388(4):682-690.[2] C hristen B ,Ho rn emann S ,Damberger F F ,et al .Prion protein NM R s tru cture from tammar w allaby (M acro -pu s eugenii )show s th at the beta2-alpha2loop is modulated by long -range sequen ce effects [J ].J M ol Biol ,2009,389(5):833-845.[3] Pellecchia M ,S em D S ,W uthrich K .NM R in d ru g discovery [J ].Nat Rev Drug Discov ,2002,1(3):211-219.[4] Pellecchia M ,Bertini I ,Cow bu rn D ,et al .Perspectives on NM R in drug discovery :a technique comes of age [J ].Nat Rev Dru g Discov ,2008,7(9):738-745.[5] S un H ,T ang Y ,Xiang J ,et a l .Spectroscopic studies of the interaction betw een quercetin and G -quad ruplex DNA [J ].Bioorg M ed Ch em Lett ,2006,16(13):3586-3589.[6]S un H ,Xiang J ,Tang Y ,et al .Regulation and recognization of th e extended G -quadruplex by rutin [J ].Bio - chem Biophys Res Commu n ,2007,352(4):942-946.[7] Li Q ,Xiang J ,Li X ,et al .S tabilizing parallel G -qu adrup lex DNA by a new class of ligands :Tw o non -planar al - kaloids through in teraction in lateral grooves [J ].Biochimie ,2009,91(7):811-819.[8] Yang Q ,Xiang J ,Yang S ,eta l .Verification of s pecific G -quadruplex structure by usin g a novel cyanine dye su - p ramolecular as sem bly :Ⅱ.The bin ding characterization w ith specific intram olecu lar G -qu adrup lex and the rec -ognizing mech anism [J ].Nu cleic Acids Res ,2009,doi :10.1093/nar /gkp1045.[9] W eidauer S E ,Schmieder P ,Beerbaum M ,et al .NM R structure of the W nt m odu lator protein S clerostin [J ].Biochem Biophys Res Commu n ,2009,380(1):160-165.[10] Lau ren ts D V ,Bruix M ,Jimenez M A ,et a l .T he 1H ,13C ,15N resonance assignment ,solu tion structu re ,and residue level stability of eosinophil cationic protein /RNas e 3determined by NM R s pectros copy [J ].Biopoly -mers ,2009,91(12):1018-1028.[11] Elets ky A ,Su kumaran D K ,Xiao R ,eta l .NM R structu re of protein YvyC from Bacillus su btilis reveals unex - pected structural similarity betw een tw o PFAM families [J ].Proteins ,2009,76(4):1037-1041.[12] Nanga R P ,Bren der J R ,Xu J ,et al .Th ree -dimensional structure and orien tation of rat islet amy loid polypep - tide protein in a mem brane environm en t by solution NM R spectroscopy [J ].J Am Chem Soc ,2009,131(23):8252-8261.[13] M acek P ,C hmelik J ,K rizova I ,et al .NM R s tru cture of th e N -terminal domain of capsid p rotein from the ma - son -pfizer monkey viru s [J ].J M ol Biol ,2009,392(1):100-114.[14] Ryab ov Y ,S uh J Y ,Grish aev A ,et al .Using the experimentally determined com ponen ts of the overall rota - tional diffu sion tensor to restrain molecular shape an d size in NM R s tru cture determination of globu lar protein s an d protein -p rotein complexes [J ].J Am Ch em Soc ,2009,131(27):9522-9531.[15] Theisgen S ,S cheidt H A ,M agalhaes A ,et a l .A solid -state NM R study of the structu re an d dynamics of the 75 第1期周秋菊等:核磁共振波谱在药物发现中的应用76波谱学杂志第27卷myris toylated N-terminu s of th e guany late cyclase-activating protein-2[J].Biochim Biophy s Acta,2010,1798(2):266-274.[16] S aio T,Yokochi M,Inagaki F.T he NM R structu re of the p62PB1dom ain,a key protein in au tophagy andNF-k appaB s ignaling pathw ay[J].J Biomol NMR,2009,45(3):335-341.[17] W ang Y,Patel D J.Solution s tru cture of a parallel-stranded G-qu adru plex DNA[J].J M ol Biol,1993,234(4):1171-1183.[18] Kettani A,Bouaziz S,Wang W,et a l.Bombyx mori single repeat telomeric DNA sequence form s a G-quad ru- plex capped by base triads[J].Nat Struct Biol,1997,4(5):382-389.[19] Zh ang N,Ph an A T,Patel D J.(3+1)Assembly of three human telom eric repeats into an asym metric dimer- ic G-quadruplex[J].J Am Ch em Soc,2005,127(49):17277-17285.[20] Phan A T,Ku ryavyi V,Gaw H Y,et al.S mall-molecule interaction w ith a five-guanine-tract G-quad ruplexstructu re from the h uman M YC promoter[J].Nat C hem Biol,2005,1(3):167-173.[21] Luu K N,Phan A T,Ku ryavyi V,et al.S tru cture of the hum an telomere in K+s olution:an intram olecular(3+1)G-quad ru plex s caffold[J].J Am Ch em Soc,2006,128(30):9963-9970.[22] Phan A T,Ku ryavyi V,Bu rge S,et al.S tru cture of an un precedented G-quadruplex scaffold in th e hu man c-kit promoter[J].J Am Chem S oc,2007,129(14):4386-4392.[23] Lim K W,Amrane S,Bouaziz S,et a l.Structure of the hu man telomere in K+solution:a stab le basket-typeG-quadruplex with only tw o G-tetrad layers[J].J Am Ch em Soc,2009,131(12):4301-4309.[24] C hataigner I I,Gennari C,Piarulli U,et a l.Discovery of a new efficient chiral ligand for copper-catalyz ed enan- tios elective michael additions by high-throughpu tscreening of a parallel library[J].Angew Chem Int Ed En gl, 2000,39(5):916-918.[25] S eneci P,M iertu s S.C om binatorial chemistry and high-throughpu t screening in drug discovery:different strat- egies and form ats[J].M ol Divers,2000,5(2):75-89.[26]Potyrailo R A,C hish olm B J,Olson D R,et al.Development of combinatorial chemis try meth od s for coating s:high-throughpu t screening of ab rasion resis tance of coating s libraries[J].Anal Chem,2002,74(19):5105-5111.[27] Fon seca M H,List B.C om binato rial chemistry and high-through pu t screening for the discovery of organ ocata- lysts[J].Cu rr Opin Chem Biol,2004,8(3):319-326.[28]Diller D J.The synergy between com binatorial chemistry and high-throughpu t screening[J].C urr Opin Drug Dis cov Devel,2008,11(3):346-355.[29] Zh ou Q,Li L,Xiang J,eta l.Screening poten tial antitumor agen ts from natu ral plan t extracts by G-quad ruplex recognition and NM R methods[J].Angew Chem In t Ed Engl,2008,47(30):5590-5592.[30] Zhou Q,Li L,Xiang J,et al.Fast s creening and structu ral elu cidation of G-quad ruplex ligands from a mixture via G-quadruplex recognition and NM R methods[J].Biochimie,2009,91(2):304-308.[31] Hajduk P J,Olejniczak E T,Fesik S W.One-dimen sional relaxation-and diffu sion-edited NM R methods forscreening compounds that bin d to m acromolecules[J].J Am C hem Soc,1997,119(50):12257-12261. [32] Price W S.Pulsed-field g radient nuclear magn etic resonance as a tool for s tudying tran slational diffusion.1.Basic th eory[J].C on cep ts M agn Reson,1997,9(5):299-336.[33] Price W S.Pu lsed-field gradien t nuclear magnetic resonan ce as a tool for s tu dying trans lational diffusion:Part Ⅱ.E xperim ental aspects[J].Concepts M agn Reson,1998,10(4):197-237.[34]Deh ner A,Kess ler H.Diffusion NM R spectroscopy:Folding and aggregation of dom ain s in p53[J].C hem bio-chem,2005,6(9):1550-1565.[35] S tebbin s J L,Ju ng D,Leone M,et al.A s tru cture-based approach to retinoid X receptor-alp ha inhibition[J].J Biol Ch em,2006,281(24):16643-16648.[36]Fejzo J,Lepre C A,Peng J W,et a l.The S HAPES strategy:an NM R-b ased app roach for lead generation in drug discovery[J].C hem Biol,1999,6(10):755-769.[37] J ohnson E C ,Feh er V A ,Peng J W ,et al .Application of NM R S HAPES screening to an RNA target [J ].J Am C hem S oc ,2003,125(51):15724-15725.[38] Lepre C A ,Peng J ,Fejz o J ,et al .Applications of S HAPES screening in drug dis covery [J ].Comb C hem Hig h Th roughpu t Screen ,2002,5(8):583-590.[39] Leone M ,Freeze H H ,Chan C S ,et al .Th e Nuclear Overhau ser Effect in th e lead identification p rocess [J ].Curr Dru g Discov Techn ol ,2006,3(2):91-100.[40] M eyer B ,Klein J ,M ayer M ,et a l .Saturation tran sfer difference NM R s pectroscopy for identifying ligand epitopes and binding specificities [J ].Erns t Scherin g Res Found Work shop ,2004,44:149-167.[41] Hajduk P J ,Greer J .A decade of fragmen t -based drug design :s trategic advan ces and les sons learned [J ].NatRev Drug Discov ,2007,6(3):211-219.[42]S huker S B ,H ajdu k P J ,M eadow s R P ,et a l .Discovering hig h -affinity ligands for p roteins :SA R by NM R [J ].Science ,1996,274(5292):1531-1534.[43]Hajduk P J ,Sheppard G ,Nettes heim D G ,eta l .Discovery of poten t nonpep tide inhibito rs of stromely sin usingSAR by NM R [J ].J Am Ch em Soc ,1997,119(25):5818-5827.[44] M acPh ers on L J ,Baybu rt E K ,Cap parelli M P ,et al .Dis covery of CGS 27023A ,a n on -peptidic ,p otent ,and orally active stromelysin inhibito r that block s cartilage deg radation in rabbits [J ].J M ed Chem ,1997,40(16):2525-2532.[45] Petros A M ,Dinges J ,Au geri D J ,et a l .Discovery of a poten t in hibitor of the antiapoptotic protein Bcl -xL from NM R and parallel syn th esis [J ].J M ed Chem ,2006,49(2):656-663.[46] M ayer M ,M eyer B .Characteriz ation of ligand bin ding by satu ration transfer difference NM R spectroscopy [J ].Angew Chem In t Ed Engl ,1999,38(12):1784-1788.[47] M ayer M ,M eyer B .Group epitope mapping by s aturation tran sfer differen ce NM R to iden tify segmen ts of a ligand in direct contact w ith a protein recep tor [J ].J Am Chem S oc ,2001,123(25):6108-6117.[48] M ayer M ,James T L .NM R -based characterization of phen othiazin es as a RNA binding scaffold [J ].J AmChem S oc ,2004,126(13):4453-4460.[49] S alvatella X ,M artinell M ,Gairi M ,et al .A tetragu anidinium ligand binds to the su rface of th e tetramerization domain of p rotein P53[J ].Angew Ch em Int Ed Engl ,2004,43(2):196-198.[50] M ayer M ,Lang P T ,Gerb er S ,et al .Sy nthesis an d testing of a focused phen othiazin e lib rary for binding to HIV -1TA R RNA [J ].Chem Biol ,2006,13(9):993-1000.[51] M ayer M ,James T L .Detecting ligand bin ding to a small RNA target via satu ration tran sfer difference NM R ex periments in D (2)O and H (2)O [J ].J Am Chem S oc ,2002,124(45):13376-13377.[52] Yan J ,Kline A D ,M o H ,et a l .The effect of relaxation on the epitope mapping by saturation transfer differ - ence NM R [J ].J M agn Reson ,2003,163(2):270-276.[53] Ramelot T A ,Raman S ,Ku zin A P ,et a l .Improving NM R protein structure quality by Rosetta refinement :amolecular replacement s tudy [J ].Protein s ,2009,75(1):147-167.[54] W illiams on M P ,C raven C J .Automated protein structure calcu lation from NM R data [J ].J Biomol NM R , 2009,43(3):131-143.[55] Sharma S ,Zheng H ,Hu ang Y J ,et al .Cons tru ct optimization for protein NM R structu re analysis using amide hydrogen /deuterium exchange mass spectrometry [J ].Protein s ,2009,76(4):882-894.[56] Berjanskii M ,Tang P ,Liang J ,et a l .GeNM R :a w eb server fo r rapid NM R -bas ed protein structu re determi - nation [J ].Nucleic Acids Res ,2009,37(Web Server issue ):W 670-677.[57] S alm on L ,Bouvignies G ,M arkwick P ,et al .Protein conformational flexibility from structu re -free analysis of NM R dipolar coupling s :quan titative and absolu te determination of back bone m otion in ubiquitin [J ].Angew Chem In t Ed Engl ,2009,48(23):4154-4157.。
磁共振波谱分析及其临床应用
磁共振波谱分析及其临床应用磁共振波谱分析（MagneticResonanceSpectroscopy，MRS）是运用磁共振成像技术的一种技术，是一种医学诊断的重要方法，属于一种非侵入性检查。
它将一定的磁共振信号，在频率范围内进行分解，从而可以检测出不同的物质，从而实现诊断的目的。
MRS技术检测从磁共振图像中获取的信息，具有丰富的成分、多层次、高灵敏度、快速准确、精细进行多方位分析及预测的特点，并不受临床手段受限等方面的影响，直接检测和分析实体组织内，非水分子成分及比例，其分析结果用来支持病变及良恶性诊断等，其临床应用范围越来越广泛。
MRS技术在脑部检查中应用最为广泛。
脑的MRS检查可通过检测和分析大脑内脂肪酸、乙酰乙酸、谷氨酸、丙酮酸、乙酸、丙酯等物质及其它和酯等物质，快速准确地分析脑部疾病，有助于精准诊断、早期治疗。
MRS技术可用于精准诊断、早期治疗痴呆、帕金森综合症、多发性硬化症、脑膜炎、脑血栓症、脑血管性疾病、脑外伤等，从而有效提高了脑部检查的精准性，使大多数病症的诊断更加准确，有利于提高脑部疾病的治疗效率。
MRS技术还用于肝脏检查，可以检测肝脏内的脂肪酸、乙酰乙酸、丙氨酸、丙酮酸等物质，清楚地了解肝脏病变程度，及时发现肝脏病变，从而能够有效地及早发现肝癌等肝脏病症，提高对肝脏疾病的诊断效果。
MRS技术在肝脏检查方面，可用于检测肝脏病症的诊断，诊断各种肝硬化、肝衰竭和肝癌等，有助于及早发现疾病，使肝病的治疗效果更加准确，从而提高治疗效率。
MRS技术在心脏病检查中也会被大量使用，它可以检测到心脏组织中的各种物质，包括乳酸、葡萄糖、谷氨酸、肌酐等物质。
通过MRS技术，能够检测病症的活动程度和变化，有助于准确诊断以及指导治疗。
MRS技术在临床界有着重要的意义，如肝、心脏、脑部等疾病的早期发现、准确诊断以及指导治疗等，都需要MRS技术来支持，因此MRS的应用领域将越来越广，将会在临床检查中发挥重要的作用。