核磁共振技術在近現代各方面的應用

周 嫄 張 翼

（黃淮學院 化學化工系，河南 駐馬店 463000）

核磁共振技術（Nuclear Magnetic Resonance，簡稱NMR）是一種用來檢測和研究物質結構及其特性的近代實驗技術， 是利用了微觀粒子吸收電磁波后在不同能級上產生躍遷， 其原理和紅外、紫外吸收光譜相同[1]。 核磁共振是在強磁場下電磁波與原子核互相作用的一種基本物理現象， 即原子核在外加恒力磁場作用下產生能級分裂， 從而對特定的電磁波發生共振吸收的現象。 核磁共振又被稱為磁共振，它相對安全，沒有原子核的放射性污染問題。核磁共振技術發展至今，已有科學家在該領域五次獲得諾貝爾獎。 核磁共振的研究領域已從最初的物理學進入到生命科學和化學的廣闊天地。 目前，NMR 波譜技術已成為化學、物理、生物、醫藥等領域中最重要的儀器分析手段之一。

1 NMR 在腫瘤診斷中的應用

腫瘤因其在早期不易被發現，大部分患者在進行治療時，已錯過了最佳的治療時間，進入中、晚期，因此對腫瘤的早期診斷非常重要。 腫瘤的產生一般伴隨著某些特定蛋白的表達或者過表達，因此在臨床醫學診斷中，將部分特定蛋白作為診斷腫瘤的標志物。 NMR 造影技術具有快速、無創、高對比度等特點，廣泛應用于臨床診斷。 特別是能根據異常脂蛋白和正常蛋白弛豫時間的不同，對正常組織和病變組織進行結構和功能造影，進而對腫瘤進行診斷。 科學家采用點分辨波譜序列定位技術對一些腫瘤患者進行1H NMR 檢測時，發現不同程度、不同類型的腫瘤其NAA/Cr 和NAA/Cho 比值不同。 人們可利用該NRM 造影技術來加強腫瘤和正常組織的對比度，以便更利于腫瘤的早期診斷。

2 NMR 在農藥殘留分析中的應用

核磁共振在物質定量分析方面，具有精確度高、靈敏度高等特點，而且分析速度快。應用核磁共振方法對藥物進行定量分析已經越來越普遍， 隨著科學技術的發展，NMR 技術在農藥殘留中也開始逐漸應用。 例如：采用19F-NMR、31P-NMR 來研究有機氟、有機磷農藥時，可根據譜圖上出現的波峰，來判斷農藥是否是含氟或含磷的混合物。利用核磁共振技術對水果、蔬菜進行檢測時，可以簡化樣品前處理工作，同時具有定量測定不需要標樣、定性測定不破壞樣品的優點，因此，核磁共振技術具有其他檢測方法不可比擬的優點。 20 世紀80年代就已經有報道采用NMR 技術檢測農藥殘留物。 隨著核磁共振技術的不斷發展，其在農藥殘留分析中的準確率、 回收率已達到檢測食品中農藥殘留的標準。

3 NMR 在石油化學中的應用

20 世紀50年代時，核磁共振技術就開始應用于石油和燃料工業中，隨著科學技術的發展，這種應用越來越廣泛，其重要性也不斷提升。在應用于醫療領域之前，核磁共振技術就被應用到石油工業中，核磁共振測巖心、核磁共振力儀、核磁共振測井等，在石油行業中就有廣泛應用。 核磁共振技術能夠檢測出精煉產品和原油中化合物的結構信息和組成。 在Mncl2 的水溶液中，浸泡含油巖屑，可根據水和油弛豫時間的不同，利用核磁共振技術將含油飽和度測出來。 此外， 核磁共振技術在原油的餾分研究中，包括低沸點原油中潤滑油結構和高沸點原油中的組成分析，以及鉆井及石油勘測中都起著非常重要的作用。

4 NMR 在聚合物的分析中的應用

自1960年以來， 核磁共振波譜已廣泛應用于聚合物的分析。 高分辨的核磁共振技術在分析聚合物的微觀化學結構、弛豫現象和構想等方面起著至關重要的作用。 比如，在鏈單元分布、大分子結構的不規整性、支化度和幾何異構、聚合反應的機理和動力學參數等方面都有廣泛的應用。寬譜線NMR 可利用譜線的形狀、寬度取得有關結晶度、立體規整性、鏈結構和玻璃化溫度等方面的信息， 還能夠對聚合反應過程核磁共振譜線寬度變化進行研究， 從而了解反應進行過程中正在生長的聚合物鏈的活動度變化，掌握聚合反應動力學方面的信息。

5 結語

隨著科學技術的發展， 以前的研究方法已不能滿足人們的需要，因此要找到新的研究方法。 核磁共振技術與紫外光譜法和紅外光譜法類似，也屬于吸收光譜。 核磁共振技術作為一項不斷發展和完善的先進技術，不僅準確度高，它在原子水平上提供的信息量也是無可替代的。 隨著核磁共振波譜儀在靈敏度、準確度等性能方面的突破，其在科學技術領域的應用也越來越廣闊。 相信隨著NMR 理論和技術的逐漸完善和發展，核磁共振技術將在多個領域多種學科取得突破性進展。

[1]楊曉云，費志平，徐漢虹.核磁共振技術及其在農藥殘留分析中的應用[J].農藥，2009，48（3）.

[2]陸維敏，陳芳.譜學基礎與結構分析[M].北京:高等教育出版社，2005:104-105.

[3]戴日梅.核磁共振技術在生命科學領域的應用[J].兵工自動化，2013，32（4）.

[4]MENSAH J K，LUNDANES E， GREIBROKK T， et al.Determination of Diflubenzuron in Apples by Gas Chromatography[J].Journal of Chromatography A，1997，765:85-90.

[5]張國梁.偽劣防蟲磷毒性問題的探討[J].糧食儲藏，2003（2）:55-56.