Hauptunterschied – ESR vs. NMR vs. MRT
Spektroskopie ist eine Quantifizierungstechnik zur Analyse organischer Verbindungen, zur Aufklärung ihrer Struktur und zur Charakterisierung der Verbindung anhand ihrer Eigenschaften. Es untersucht, wie sich Strahlung beim Auftreffen auf eine Oberfläche ausbreitet und mit Materie wechselwirkt. Die bei der spektroskopischen Technik verwendete Strahlungsart kann sich von sichtbarem Licht bis zu elektromagnetischer Strahlung unterscheiden. Auch die Materie, auf der die spektroskopische Analyse durchgeführt wird, kann unterschiedlich sein. Abhängig von der Art der Materie, mit der Strahlung interagiert, kann es zwei Haupttechniken geben – ESR und NMR. Die Elektronenspinresonanzspektroskopie (ESR) identifiziert Elektronenspinraten in einem Molekül und die Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) nutzt das Prinzip der Kernstreuung bei Bestrahlung. Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist eine Form der NMR und ein bildgebendes Verfahren zur Bestimmung der Strukturen und Formen von Organen und Zellen anhand der Intensität der Strahlungsemission. Dies ist der Hauptunterschied zwischen ESR, NMR und MRT.
Was ist ESR?
Elektronenspinresonanzspektroskopie (ESR) basiert hauptsächlich auf der Streuung von Mikrowellenstrahlung, wenn sie einem ungepaarten Elektron in einem starken Magnetfeld ausgesetzt wird. So können mit dieser Methode Organe oder Zellen nachgewiesen werden, die ungepaarte, hochreaktive Elektronen wie freie Radikale enth alten. Daher liefert diese Technik nützliche und strukturelle Informationen von Molekülen und kann als Analysemethode verwendet werden, um strukturelle Informationen von Molekülen, Kristallen, Liganden in Elektronentransport- und chemischen Reaktionsprozessen abzuleiten.
Abbildung 01: ESR-Spektrometer
Wenn das Molekül bei der ESR einem Magnetfeld ausgesetzt wird, wird die Energie des Moleküls in verschiedene Energieniveaus aufgeteilt, und sobald das im Molekül vorhandene ungepaarte Elektron die Energie der Strahlung absorbiert, beginnt das Elektron zu rotieren, und diese rotierenden Elektronen interagieren schwach miteinander. Um das Verh alten dieser Elektronen aufzuklären, werden die Absorptionssignale gemessen.
Was ist NMR?
Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spektroskopie ist eine der am weitesten verbreiteten Techniken in der Biochemie und Strahlenbiologie. Dabei sind geladene Kerne das Zielmaterial eines Moleküls, dessen Anregung bei Bestrahlung in einem Magnetfeld gemessen wird. Die Frequenz der absorbierten Strahlung erzeugt ein Spektrum und die Quantifizierung und Strukturanalyse des jeweiligen Moleküls oder Organs kann durchgeführt werden.
Abbildung 02: NMR-Spektrum
Strahlung, die bei den meisten NMR-Detektionen verwendet wird, ist Gammastrahlung, da es sich um eine hochenergetische, nichtionisierende Strahlung handelt. Die Drehung der Kerne im Magnetfeld führt zu zwei Spinzuständen: dem positiven Spin und dem negativen Spin. Der positive Spin erzeugt ein Magnetfeld, das dem äußeren Magnetfeld entgegengesetzt ist, während der negative Spin ein Magnetfeld in Richtung des äußeren Magnetfelds erzeugt. Die entsprechende Energielücke absorbiert externe Strahlung und führt zu einem Spektrum.
Was ist MRT?
Magnetresonanztomographie (MRI) ist eine Form der NMR, bei der die Intensität der absorbierten Strahlung verwendet wird, um Bilder von Organen und Zellstrukturen zu erzeugen. Dies ist eine nicht-invasive Technik und verwendet keine schädliche Strahlung zur Erkennung. Um ein MRT zu erh alten, wird der Patient in einer Magnetkammer geh alten und zuvor mit intravenösen Kontrastmitteln behandelt, um ein klares Bild zu erh alten.
Abbildung 03: MRT
Was sind die Ähnlichkeiten zwischen ESR-NMR und MRT?
- ESR, NMR und MRT verwenden ein Magnetfeld.
- Bei allen drei Techniken erfolgt die Streuung von Materie durch Strahlung; sichtbares Licht oder elektromagnetische Strahlung.
- Alle sind nicht-invasive Techniken.
- Alle drei Techniken basieren auf der Anregung von Materie in einem Magnetfeld.
- Diese Techniken werden in der Diagnostik und Strukturanalyse von Organen und Zellen eingesetzt.
Was ist der Unterschied zwischen ESR-NMR und MRT?
ESR-NMR vs. MRT |
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| Definition | |
| ESR | Elektronenspinresonanz (ESR)-Spektroskopie ist die Technik, die die Drehung eines ungepaarten Elektrons nutzt, das sich in Resonanz befindet, und ein Spektrum basierend auf der Absorption von Strahlung erzeugt. |
| NMR | Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spektroskopie ist die Resonanz, die auftritt, wenn ein geladener Kern in ein Magnetfeld gebracht und von einer Hochfrequenz „überstrichen“wird, die die Kerne zum „Umkippen“bringt. Diese Frequenz wird gemessen, um ein Spektrum zu bilden. |
| MRT | Magnetresonanztomographie (MRT) ist eine Anwendung der NMR, bei der die Intensität der Strahlung verwendet wird, um Bilder von Organen im Körper aufzunehmen. |
| Strahlungsart | |
| ESR | ESR verwendet hauptsächlich Mikrowellen. |
| NMR | NMR verwendet Radiowellen. |
| MRT | MRT verwendet elektromagnetische Strahlung wie Gammastrahlen. |
| Art der betroffenen Angelegenheit | |
| EST | EST zielt auf ungepaarte Elektronen, freie Radikale ab. |
| NMR | NMR zielt auf geladene Kerne ab. |
| MRT | MRT zielt auf geladene Kerne ab. |
| Ausgabe generiert | |
| EST | ESR erzeugt ein Absorptionsspektrum. |
| NMR | NMR erzeugt auch ein Absorptionsspektrum. |
| MRT | MRI produziert Bilder von Organen, Zellen. |
Zusammenfassung – ESR vs. NMR vs. MRT
Spektroskopische Techniken werden häufig bei der biochemischen Analyse von Molekülen, Verbindungen, Zellen und Organen eingesetzt, insbesondere beim Nachweis neuer Zellen und bösartiger Zellen im Körper und damit zur Charakterisierung ihrer physikalischen Eigenschaften. Somit sind die drei Techniken; ESR, NMR und MRI sind von großer Bedeutung, da es sich um nicht-invasive spektroskopische Techniken handelt, die zur qualitativen und quantitativen Interpretation von Biomolekülen verwendet werden. Der Hauptunterschied zwischen ESR-NMR und MRT ist die Art der Strahlung, die sie verwenden, und die Art der Materie, auf die sie abzielen.
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