Gradientes

GRADIENTES DE CAMPO MAGNÉTICO EN EXPERIMENTOS DE RMN
Teodor Parella Servei de Resonancia Magnética Nuclear, Universitat Autónoma de Barcelona 08193 Bellaterra, Barcelona teodor.parella@uab.es

1. Introducción La resonancia magnética nuclear (RMN) ha sido tradicionalmente reconocida como una herramienta poderosísima en el análisis estructural y dinámico de moléculas en solución, tanto en elcampo de la química como en bio-moléculas, especialmente en el mundo de las proteínas. Su gran versatilidad también se ve reflejada en otros ámbitos de la RMN bien diferentes como pueden ser, por ejemplo, el análisis de muestras en estado sólido, en estado ni sólido-ni líquido (HR-MAS), la combinación con otras técnicas analíticas (por ejemplo, HPLC-RMN-MS), y en aplicaciones biomédicas, que vandesde la espectroscopia in-vivo (MRS) a técnicas de micro y mini-imagen tanto en el mundo animal como en análisis clínico (MRI). En cada una de estas aproximaciones juega un papel fundamental las características técnicas propias de la configuración de cada equipo (imanes, sondas, componentes electrónicos...) de manera que la mayoría de espectrómetros suelen estar especializados en una o diversas deestas aplicaciones, pero no en todas. Además de la importancia del desarrollo tecnológico, la facilidad y la versatilidad con que se puede manipular los spins para obtener un tipo de información estructural determinado define cada experimento de RMN que viene caracterizado con la llamada secuencia de pulsos. Existe una infinidad de secuencias de pulsos para cada una de las posibles técnicasmencionadas anteriormente que permiten la medida de algún parámetro de RMN (desplazamientos químicos, constantes de acoplamiento escalares o dipolares, efectos NOE, tiempos de relajación T1 y T2, coeficientes de difusión, forma de línea...) que suele estar directamente relacionado con alguna característica molecular (entorno electrónico, interacción a través de los enlaces, interacción intra- ointer-molecular a través del espacio, aspectos dinámicos como rotaciones de enlaces, cambios conformacionales, intercambio químico, movimientos rotacionales o traslacionales, ...).

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El conocimiento de los diferentes experimentos (y versiones) de RMN es de vital importancia a la hora de sacar el máximo rendimiento tanto al espectrómetro cómo a la resolución de los problemas de unomismo (físico, químico, bioquímico, médico...) que requieran el uso de la RMN. El principal objetivo de este capítulo es dar una aproximación simple al análisis de secuencias de pulsos haciendo principal hincapié en unos elementos indispensables, los gradientes de campo magnético, y dar algunas nociones que puedan ser de ayuda a la hora de escoger qué experimentos/estrategias nos pueden ser útilesen el trabajo diario dentro del laboratorio de RMN. 2. Elementos de una secuencia de pulsos. Para un mejor conocimiento de las secuencias de pulsos, vamos a empezar describiendo sus principales elementos. Las secuencias de pulsos son una serie de eventos (básicamente pulsos de radiofrecuencia separados por periodos de tiempo), aplicados en el tiempo de una manera secuencial, ordenada ypredefinida, que provocan una modificación específica sobre el sistema de spins y, que luego, se pueden relacionar con algún parámetro molecular a partir del análisis del espectro de RMN resultante. Vamos a utilizar la secuencia estándar del experimento 2D HMQC como ejemplo (fig. 1) para analizar los elementos que la componen:

Figura 1: Secuencia de pulsos correspondiente al experimento de correlaciónheteronuclear 2D 1H-X HMQC. El camino de transferencia de coherencia (CTC) representado en la parte inferior esquematiza las diferentes componentes de magnetización que son activas en cada momento de la secuencia.

Pulsos de Radiofrecuencia: • Provocan rotaciones respecto a un eje determinado (x, y, -x, -y), normalmente de 90º o 180º. Cuando la fase del pulso no se especifica en el diagrama, por...