¿Qué es la resonancia magnética nuclear?
Todos los núcleos magnéticos poseen una propiedad llamada resonancia magnética nuclear, o NMR, cuando están dentro de un campo magnético y cuando se cumplen ciertas otras condiciones. Se ha desarrollado una gama de diferentes tipos de tecnología de acuerdo con estos principios. Estos incluyen varios tipos de imágenes médicas y espectroscopia.
La resonancia magnética nuclear depende del hecho de que cuando se aplica un pulso electromagnético oscilante a los núcleos dentro de un campo magnético, los núcleos individuales absorben energía y luego la liberan en patrones específicos. El patrón de absorción y liberación de energía depende de la fuerza del campo magnético, así como de otras variables. Al examinar estos patrones, los físicos pueden investigar las propiedades mecánicas cuánticas de los núcleos atómicos. Los químicos pueden utilizar la tecnología de RMN para explorar la composición química y estructural de las muestras, y en medicina, la tecnología de resonancia magnética nuclear es la base de un tipo de equipo de imágenes médicas de uso frecuente.
Toda la tecnología de RMN también se basa en una propiedad llamada espín. Al determinar si un núcleo atómico dado tiene espín, se cuenta el número de nucleones en el átomo. El nucleón es el nombre colectivo dado a los protones y neutrones. Si el número de protones y neutrones en un núcleo es un número impar, la cantidad de espín que tiene el núcleo es mayor que cero. Por lo tanto, se dice que ese núcleo posee la propiedad de espín. Cualquier núcleo que posea espín puede examinarse mediante tecnología de RMN.
En la espectroscopia de resonancia magnética nuclear, se utiliza una máquina llamada espectrómetro de resonancia magnética nuclear para obtener información sobre el tipo, el número y la disposición de los núcleos dentro de una muestra determinada. El análisis de un espectro de RMN por parte de un químico, por ejemplo, puede proporcionar información sobre los diferentes tipos de sustancias químicas presentes en una muestra, así como la estructura de las diferentes moléculas presentes. La espectroscopia de RMN, por ejemplo, ha sido fundamental para comprender cómo se estructuran los ácidos nucleicos y las proteínas y también proporciona pistas sobre cómo funcionan estas moléculas.
La base de la resonancia magnética nuclear se basa en el hecho de que la frecuencia de resonancia de diferentes moléculas es proporcional a la fuerza del campo magnético que se les aplica. Cuando una muestra se coloca dentro de un campo magnético oscilante, las frecuencias de resonancia de los núcleos dentro de la muestra varían dependiendo de dónde se encuentren dentro de ese campo. Estas variaciones se pueden usar para crear una imagen de la muestra en sí.
En medicina, esta técnica se conoce comúnmente como imagen por resonancia magnética o MRI. Este equipo de imágenes médicas utiliza campos magnéticos para alinear los átomos de hidrógeno que están presentes en el agua. Dado que el cuerpo humano contiene una gran proporción de agua, la alineación de los átomos de hidrógeno de esta manera produce suficiente información para construir una imagen de la estructura interna del cuerpo. La posesión de giro es un concepto importante en esta tecnología. Esto se debe a que los átomos de hidrógeno, que tienen espín, responden de manera diferente a los campos magnéticos según los otros tipos de moléculas a las que están unidos, e incluso los tipos de moléculas a las que se colocan cerca.
La tecnología de RMN tiene muchas otras aplicaciones teóricas y prácticas. Las industrias del petróleo y el gas natural utilizan la tecnología NMR para ayudar en la exploración de las rocas de la tierra para localizar depósitos de estos combustibles. Uno de los usos más significativos de la tecnología de RMN en el examen de muestras es que se realiza sin destruir la muestra. Esto significa que las pruebas de RMN se pueden realizar en muestras que son delicadas o peligrosas con un riesgo mucho menor.
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