Belangrijk verschil – ESR versus NMR versus MRI
Spectroscopie is een kwantificatietechniek die wordt gebruikt om organische verbindingen te analyseren en hun structuur op te helderen en de verbinding te karakteriseren op basis van zijn eigenschappen. Het bestudeert hoe straling wordt verspreid op een oppervlak en interageert met materie. Het type straling dat bij de spectroscopische techniek wordt gebruikt, kan verschillen van zichtbaar licht tot elektromagnetische straling. Ook de materie waarop spectroscopische analyse wordt uitgevoerd kan verschillen. Afhankelijk van het soort materie waarmee straling interageert, kunnen er twee hoofdtechnieken zijn: ESR en NMR. Elektronenspinresonantiespectroscopie (ESR) identificeert de spinsnelheden van elektronen in een molecuul en kernmagnetische resonantiespectroscopie (NMR) maakt gebruik van het principe van nucleaire verstrooiing bij blootstelling aan straling. Magnetic Resonance Imaging (MRI) is een vorm van NMR en een beeldvormingstechniek die wordt gebruikt om de structuren en vormen van organen en cellen te bepalen met behulp van de intensiteit van de stralingsemissie. Dit is het belangrijkste verschil tussen ESR, NMR en MRI.
Wat is ESR?
Electron Spin Resonance (ESR) Spectroscopie is voornamelijk gebaseerd op de verstrooiing van microgolfstraling bij blootstelling aan een ongepaard elektron in een sterk magnetisch veld. Met deze methode kunnen dus organen of cellen worden gedetecteerd die ongepaarde, zeer reactieve elektronen zoals vrije radicalen bevatten. Daarom levert deze techniek bruikbare en structurele informatie over moleculen en kan worden gebruikt als een analysemethode om structurele informatie van moleculen, kristallen, liganden in elektronentransport en chemische reactieprocessen af te leiden.
Figuur 01: ESR-spectrometer
In ESR, wanneer het molecuul wordt onderworpen aan een magnetisch veld, zal de energie van het molecuul zich splitsen in verschillende energieniveaus en zodra het ongepaarde elektron dat in het molecuul aanwezig is de energie van de straling absorbeert, begint het elektron te draaien, en deze draaiende elektronen hebben een zwakke wisselwerking met elkaar. De absorptiesignalen worden gemeten om het gedrag van deze elektronen op te helderen.
Wat is NMR?
Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectroscopie is een van de meest gebruikte technieken in de biochemie en radiobiologie. In dit proces zijn geladen kernen het doelwitmateriaal van een molecuul en wordt de excitatie ervan bij blootstelling aan straling gemeten in een magnetisch veld. De frequentie van de geabsorbeerde straling genereert een spectrum en de kwantificering en de structurele analyse van het specifieke molecuul of het orgaan kan worden uitgevoerd.
Figuur 02: NMR-spectrum
Straling die bij de meeste NMR-detectie wordt gebruikt, is gammastraling, omdat het een niet-ioniserende straling met hoge energie is. Het spinnen van de kernen in het magnetische veld resulteert in twee spintoestanden: positieve spin en de negatieve spin. De positieve spin genereert een magnetisch veld tegengesteld aan het externe magnetische veld, terwijl de negatieve spin een magnetisch veld genereert in de richting van het externe magnetische veld. De energiekloof die hiermee overeenkomt, zal externe straling absorberen en resulteren in een spectrum.
Wat is MRI?
Magnetic Resonance Imaging (MRI) is een vorm van NMR, waarbij de intensiteit van de geabsorbeerde straling wordt gebruikt om afbeeldingen van organen en celstructuren te genereren. Dit is een niet-invasieve techniek en gebruikt geen schadelijke straling voor detectie. Om een MRI te verkrijgen, wordt de patiënt in een magnetische kamer gehouden en vooraf behandeld met intraveneuze contrastmiddelen om het beeld duidelijk te verkrijgen.
Figuur 03: MRI
Wat zijn de overeenkomsten tussen ESR NMR en MRI?
- ESR, NMR en MRI gebruiken een magnetisch veld.
- Bij alle drie de technieken wordt de verstrooiing van materie gedaan door straling; zichtbaar licht of elektromagnetische straling.
- Het zijn allemaal niet-invasieve technieken.
- Alle drie de technieken zijn gebaseerd op de excitatie van materie in een magnetisch veld.
- Deze technieken worden gebruikt bij diagnostiek en structurele analyse van organen en cellen.
Wat is het verschil tussen ESR NMR en MRI?
ESR NMR vs MRI |
|
| Definitie | |
| ESR | Electron Spin Resonance (ESR) Spectroscopie is de techniek die gebruik maakt van het spinnen van een ongepaard elektron dat in resonantie is en een spectrum genereert op basis van de absorptie van straling. |
| NMR | Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Spectroscopie is de resonantie die optreedt wanneer een geladen kern in een magnetisch veld wordt geplaatst en wordt 'geveegd' door een radiofrequentie die ervoor zorgt dat de kernen 'omdraaien'. Deze frequentie wordt gemeten om een spectrum te vormen. |
| MRI | Magnetic Resonance Imaging (MRI) is een toepassing van NMR, waarbij de intensiteit van de straling wordt gebruikt om beelden van organen in het lichaam vast te leggen. |
| Type straling | |
| ESR | ESR gebruikt meestal magnetrons. |
| NMR | NMR gebruikt radiogolven. |
| MRI | MRI maakt gebruik van elektromagnetische straling zoals gammastraling. |
| Bedoelde kwestie | |
| EST | EST richt zich op ongepaarde elektronen, vrije radicalen. |
| NMR | NMR richt zich op geladen kernen. |
| MRI | MRI richt zich op geladen kernen. |
| Uitvoer gegenereerd | |
| EST | ESR genereert een absorptiespectrum. |
| NMR | NMR genereert ook een absorptiespectrum. |
| MRI | MRI produceert beelden van organen, cellen. |
Samenvatting – ESR versus NMR versus MRI
Spectroscopische technieken worden veel gebruikt bij de biochemische analyse van moleculen, verbindingen, cellen en organen, vooral bij het opsporen van nieuwe cellen en kwaadaardige cellen in het lichaam en daarmee het karakteriseren van hun fysieke eigenschappen. Dus de drie technieken; ESR, NMR en MRI zijn van groot belang omdat het niet-invasieve spectroscopische technieken zijn die worden gebruikt voor kwalitatieve en kwantitatieve interpretatie van biomoleculen. Het belangrijkste verschil tussen ESR NMR en MRI is het type straling dat ze gebruiken en het soort materie waarop ze zich richten.
Download PDF-versie van ESR vs NMR vs MRI
U kunt de PDF-versie van dit artikel downloaden en gebruiken voor offline doeleinden volgens de citatienotities. Download hier de PDF-versie. Verschil tussen ESR, NMR en MRI.
