4.2 Методы радиоспектроскопии.

4.2.1 Свободные радикалы. Основные типы.

Свободный радикал – это молекула или часть ее, имеющая неспаренный электрон. Наличие неспаренного электрона у молекулы с точки зрения химии свидетельствует о свободной валентности. Такие молекулы легко вступают в химические реакции, поэтому для свободных радикалов характерна высокая реакционная способность.

С точки зрения физики, свободные радикалы являются парамагнетиками; это значит, что неспаренные электроны имеют нескомпенсированные магнитные моменты.

Типы свободных радикалов:

1. Свободные радикалы воды: НО₂^• - гидроперекисный радикал,

Н₂О₂^• - перекись водорода,

ОН ^• - гидроксильный радикал.

2. Свободные радикалы органических молекул, образующиеся при действии ионизирующей и УФ-радиации. Например, свободные радикалы ароматических и серосодержащих белков и пиримидиновых оснований нуклеиновых кислот. Они играют первоопределяющую роль в радиационном повреждении тканей и при УФ-ожогах.

3. Свободные радикалы хинонов.

4. Свободные радикалы липидов.

Установлено, что образование свободных радикалов играет ведущую роль в развитии УФ-эритемы кожи, световых ожогов, радиационных повреждений, отравлений четыреххлористым углеродом и др. патологических состояний.

4.2.2 Электронно-парамагнитный резонанс (эпр), его применение в медицине и биологии.

ЭПР – метод обнаружения и определения концентрации свободных радикалов. Разработан в 1944 г. Е.К.Завойским. Суть метода заключается в следующем. Магнитные моменты неспаренных электронов, при отсутствии внешнего магнитного поля, ориентированы хаотически. Если свободные радикалы с неспаренными электронами поместить во внешнее магнитное поле, то магнитные моменты неспаренных электронов могут ориентироваться двумя способами:

1. По направлению магнитного поля; это соответствует расположению неспаренных электронов на нижнем энергетическом уровне с энергией Е₁.

2. Против направления магнитного поля; это соответствует расположению неспаренных электронов на верхнем энергетическом уровне с энергией Е₂.

Разность энергий этих двух энергетических состояний определяется выражением:

ΔE = E₂ – E₁ = gβH, (4.1)

где β – const - магнетон Бора;

Н – напряженность магнитного поля;

g – g-фактор, его величина зависит от вида свободного радикала в связи с этим колеблется от 2,000 до 2.060.

Если на такой образец со свободными радикалами, находящийся в магнитном поле, подействовать электромагнитным излучением с энергией hν = ΔE, причем ΔE = gβH, то произойдет поглощение этой энергии и переход неспаренных электронов с нижнего энергетического уровня на верхний. При этом регистрируется спектр поглощения (рис.4.3)

П лощадь под кривой поглощения служит мерой количества содержащихся в исследуемом образце свободных радикалов.

Рис. 4.3

Метод ЭПР позволяет:

• идентифицировать свободные радикалы и определять их концентрацию;

• исследовать белки, содержащие ионы металлов;

• обнаруживать парамагнитные метки, искусственно вводимые в изучаемую систему;

• исследовать фосфолипиды биомембран, фазовые переходы в биомембранах и др.