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Estructura de moléculas orgánicas a la máxima resolución

La financiación de la Unión Europea ha favorecido el desarrollo de una primicia tecnológica: el uso de la tecnología de resonancia magnética nuclear (RMN) para determinar la distancia entre núcleos de hidrógeno acoplados en moléculas orgánicas sólidas.
Estructura de moléculas orgánicas a la máxima resolución
La espectroscopia RMN es una herramienta potente para deducir información estructural detallada de una molécula o material a partir del comportamiento de los núcleos de sus átomos sometidos a un campo magnético. Aunque la aplicación convencional se ha orientado hacia los materiales en solución, la RMN en estado sólido (SSNMR) ha evolucionado rápidamente como método preferente para investigar sistemas biológicos y fórmulas farmacéuticas en el estado sólido.

A menudo las moléculas biológicas están compuestas de una cadena central de carbono a la cual se enlazan distintos grupos funcionales. Se han propuesto distintos métodos para medir las distancias entre estos átomos de carbono para obtener información sobre su estructura tridimensional (3D) y, así, conocer más a fondo su función biológica. No obstante, debido a que se basan en la detección de un isótopo de carbono activo para RMN muy poco abundante, por lo general son métodos caros y requieren mucho tiempo. El proyecto SSNMRMETHOD, financiado por la Unión Europea, se inició para desarrollar un nuevo método de SSNMR basado en la observación de núcleos de hidrógeno, el elemento más abundante en la naturaleza.

Los protones muestran actividad magnética y se encuentran en abundancia, pero resultan difíciles de detectar debido a la presencia de acoplamientos dipolares fuertes entre ellos que generan señales intensas e irresolubles. El equipo del proyecto desarrolló el primer método SSNMR que permite estimar directamente el acoplamiento dipolarinternuclear 1H-1H en sistemas sólidos, a partir de lo cual se pueden inferir distancias. La técnica propuesta por el proyecto tiene un carácter innovador excepcional, al ofrecer un control muy preciso de la cantidad de acoplamiento dipolar 1H-1H que contribuye al experimento. Estableciendo convenientemente las condiciones experimentales, el nuevo método de SSNMR permite obtener espectros protónicos con resolución satisfactoria de muestras orgánicas sólidas a partir de los cuales se pueden obtener, con una precisión fabulosa, las distancias 1H-1H de pares de núcleos concretos. Se aplicó a dos sistemas modelo y se demostró que el método brinda acceso a una resolución estructural entre diez y cincuenta veces superior que la que es posible actualmente con otros métodos de análisis estructural de sólidos.

Los resultados de SSNMRMETHOD representan un avance muy importante en la tecnología disponible para determinar cuantitativamente la estructura de sólidos valiéndose de los átomos de hidrógeno. Se pueden aplicar directamente a investigaciones sobre fármacos y, por primera vez, abren la puerta al análisis de la red de enlaces de hidrógeno que a menudo se encarga de estabilizar la estructura supramolecular de numerosos sólidos orgánicos. Sin duda, el análisis a alta resolución, rápido y rentable de moléculas orgánicas dará lugar a descubrimientos e innovaciones en campos que van de la biomedicina a la energía o el medio ambiente.

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