核磁共振技术在近现代各方面的应用

周 嫄 张 翼

（黄淮学院 化学化工系，河南 驻马店 463000）

核磁共振技术（Nuclear Magnetic Resonance，简称NMR）是一种用来检测和研究物质结构及其特性的近代实验技术， 是利用了微观粒子吸收电磁波后在不同能级上产生跃迁， 其原理和红外、紫外吸收光谱相同[1]。 核磁共振是在强磁场下电磁波与原子核互相作用的一种基本物理现象， 即原子核在外加恒力磁场作用下产生能级分裂， 从而对特定的电磁波发生共振吸收的现象。 核磁共振又被称为磁共振，它相对安全，没有原子核的放射性污染问题。核磁共振技术发展至今，已有科学家在该领域五次获得诺贝尔奖。 核磁共振的研究领域已从最初的物理学进入到生命科学和化学的广阔天地。 目前，NMR 波谱技术已成为化学、物理、生物、医药等领域中最重要的仪器分析手段之一。

1 NMR 在肿瘤诊断中的应用

肿瘤因其在早期不易被发现，大部分患者在进行治疗时，已错过了最佳的治疗时间，进入中、晚期，因此对肿瘤的早期诊断非常重要。 肿瘤的产生一般伴随着某些特定蛋白的表达或者过表达，因此在临床医学诊断中，将部分特定蛋白作为诊断肿瘤的标志物。 NMR 造影技术具有快速、无创、高对比度等特点，广泛应用于临床诊断。 特别是能根据异常脂蛋白和正常蛋白弛豫时间的不同，对正常组织和病变组织进行结构和功能造影，进而对肿瘤进行诊断。 科学家采用点分辨波谱序列定位技术对一些肿瘤患者进行1H NMR 检测时，发现不同程度、不同类型的肿瘤其NAA/Cr 和NAA/Cho 比值不同。 人们可利用该NRM 造影技术来加强肿瘤和正常组织的对比度，以便更利于肿瘤的早期诊断。

2 NMR 在农药残留分析中的应用

核磁共振在物质定量分析方面，具有精确度高、灵敏度高等特点，而且分析速度快。应用核磁共振方法对药物进行定量分析已经越来越普遍， 随着科学技术的发展，NMR 技术在农药残留中也开始逐渐应用。 例如：采用19F-NMR、31P-NMR 来研究有机氟、有机磷农药时，可根据谱图上出现的波峰，来判断农药是否是含氟或含磷的混合物。利用核磁共振技术对水果、蔬菜进行检测时，可以简化样品前处理工作，同时具有定量测定不需要标样、定性测定不破坏样品的优点，因此，核磁共振技术具有其他检测方法不可比拟的优点。 20 世纪80年代就已经有报道采用NMR 技术检测农药残留物。 随着核磁共振技术的不断发展，其在农药残留分析中的准确率、 回收率已达到检测食品中农药残留的标准。

3 NMR 在石油化学中的应用

20 世纪50年代时，核磁共振技术就开始应用于石油和燃料工业中，随着科学技术的发展，这种应用越来越广泛，其重要性也不断提升。在应用于医疗领域之前，核磁共振技术就被应用到石油工业中，核磁共振测岩心、核磁共振力仪、核磁共振测井等，在石油行业中就有广泛应用。 核磁共振技术能够检测出精炼产品和原油中化合物的结构信息和组成。 在Mncl2 的水溶液中，浸泡含油岩屑，可根据水和油弛豫时间的不同，利用核磁共振技术将含油饱和度测出来。 此外， 核磁共振技术在原油的馏分研究中，包括低沸点原油中润滑油结构和高沸点原油中的组成分析，以及钻井及石油勘测中都起着非常重要的作用。

4 NMR 在聚合物的分析中的应用

自1960年以来， 核磁共振波谱已广泛应用于聚合物的分析。 高分辨的核磁共振技术在分析聚合物的微观化学结构、弛豫现象和构想等方面起着至关重要的作用。 比如，在链单元分布、大分子结构的不规整性、支化度和几何异构、聚合反应的机理和动力学参数等方面都有广泛的应用。宽谱线NMR 可利用谱线的形状、宽度取得有关结晶度、立体规整性、链结构和玻璃化温度等方面的信息， 还能够对聚合反应过程核磁共振谱线宽度变化进行研究， 从而了解反应进行过程中正在生长的聚合物链的活动度变化，掌握聚合反应动力学方面的信息。

5 结语

随着科学技术的发展， 以前的研究方法已不能满足人们的需要，因此要找到新的研究方法。 核磁共振技术与紫外光谱法和红外光谱法类似，也属于吸收光谱。 核磁共振技术作为一项不断发展和完善的先进技术，不仅准确度高，它在原子水平上提供的信息量也是无可替代的。 随着核磁共振波谱仪在灵敏度、准确度等性能方面的突破，其在科学技术领域的应用也越来越广阔。 相信随着NMR 理论和技术的逐渐完善和发展，核磁共振技术将在多个领域多种学科取得突破性进展。

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