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核磁気共鳴装置(NMR)

NMR:Nuclear Magnetic Resonance

NMRってなんですか?

いくつかの原子核は強い磁場中に置かれると,特定のエネルギーの電磁波を吸収するような性質をもつようになります.

核磁気共鳴法(Nuclear Magnetic Resonance: NMR)はこの性質を利用した測定装置です.

現在,NMRは溶液中の分子構造の決定や,固体材料の物性研究(固体NMR),生体分子を解析する構造生物学,画像診断(MRI)を通じた医療への応用へと幅広い広がりをみせています.その意味で特別な地位を占めている分光技術であると言えましょう.

最近では,2002年のK.Wuthrich博士,2003年にはP.Mannsfield博士,P.Rauterber博士らのNMRに関連する応用研究が二年連続してノーベル賞に輝きました.

生体超分子システム科学専攻(鶴見キャンパス)には日本最大級の900MHz装置をはじめとして,計7台のNMR装置が設置されています.

NMR装置の構成は,巨大な磁石を除けばいわゆるFMトランシーバーと良く似ています.つまり,静磁場を発生させる超伝導マグネット,電磁波(パルス)を照射し信号を観測するプローブコイル,磁場グラジエントコイル,パルスを発生させるトランスミッター,信号を増幅するアンプ,ADコンバータおよびそれらをコントロールしたりデータを入れるコンピュータからできています.

じつはこの装置構成は,医療用画像診断装置として用いられている磁気共鳴イメージング装置(magnetic resonance imaging : MRI)と,原理もふくめてほぼ同じです.

NMRってどんなことができるの?

NMRを用いて,タンパク質および核酸の立体構造を決定できます.

どうやるかというと, NMRで得られる短距離のプロトン間の距離制限情報や,カップリング定数の測定から得られる二面角の角度制限情報,水素結合の情報などを,丹念にくまなく集めます.これらをコンピュータで計算して,情報を全て矛盾なく満たす立体構造を得ることができます.

慣れた人ならば,一年間に10個以上の立体構造をNMRで決定できますが,初心者の大学院生のみなさんにはそこまではまず難しいでしょう.

一方,産業界,とくに製薬会社においてはアフィニティーNMRや NMRスクリーニングといった利用法が,特に創薬の分野で注目を集めています.

これは,「効くクスリになりそうな化合物」をNMRを用いて選別するという応用法です.

NMRの勉強をするとどんなメリットがあるの?

このように生体超分子システム科学専攻(鶴見キャンパス)では,その最先端の研究を通じて,NMR装置を切り口に,基礎科学・創薬・医療・医療装置開発などの専門家になるための基礎を身につけることができます.

将来は,国公立研究機関,製薬会社,食品会社,化学・化粧品会社や計測機器メーカーなどで活躍することになるでしょう.