martes, 7 de junio de 2022

Laboratorio de Resonancia Magnética Nuclear (R.M.N.): átomos y moléculas en la mira

Resonador Magnético Nuclear
Único en la región
LABORATORIOS DEL INTEQUI
Resonancia Magnética Nuclear (R.M.N.)

El Laboratorio de R.M.N. posee un equipamiento (resonador magnético) fabricado en Alemania, único en la región, que permite determinar qué átomos contiene una molécula y cuál es su entorno electrónico en compuestos químicos orgánicos. El resonador  trabaja con helio líquido a 269 grados bajo cero.

El Laboratorio de Resonancia Magnética Nuclear (R.M.N.) del INTEQUI forma parte  del Sistema Nacional de Resonancia Magnética Nuclear del Ministerio de Ciencia y Tecnología de la Nación. Surge hacia fines de la década del ochenta, vinculado con el Área de Química Orgánica de la Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia de la Universidad Nacional de San Luis. El Laboratorio obtuvo recientemente un subsidio nacional para la actualización tecnológica. Por su alta complejidad están habilitados para su operación los doctores Walter Stege y Guillermo Reta del INTEQUI.

El Laboratorio de R.M.N. (Resonancia Magnética Nuclear) dispone de  un potente resonador con características tecnológicas únicas en la región, que permite determinar qué átomos contiene una molécula y el entorno electrónico de esos átomos. Es un Laboratorio que brinda apoyatura  a tesistas y proyectos de investigación relacionados con química orgánica. Además son requeridos para servicios académicos en química orgánica desde distintas zonas del país; y servicios a industrias para el control de calidad de ciertas muestras orgánicas.

Dr. Walter Stege

Guillermo Federico Reta coordinador del Consejo Asesor del Laboratorio de R.M.N. del INTEQUI, es Licenciado  en Biología Molecular y Doctor en Biología: investigador de CONICET, y docente del Área de Química Orgánica de la Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia.

¿Qué es la Resonancia Magnética Nuclear?

- La R.M.N. es una técnica que se basa en los mismos principios de la resonancia de imágenes, que se utiliza para el diagnóstico por imágenes de enfermedades, que en este caso se utiliza para determinar la estructura de las moléculas orgánicas en compuestos químicos. Determinar la estructura significa saber qué átomos componen las moléculas y de qué manera están unidos entre sí.

Dr. Guillermo Reta

¿Cuáles son las características del resonador?

- Primero, el laboratorio contaba con un  espectrómetro de onda continua de 80 Mhz., un equipo que obviamente ya está en desuso. A mediados de los 90 hubo un avance muy grande, cuando se logró adquirir un imán de 200 Mhz. para protones, que funcionó hasta hace cinco años. Ahora contamos con un equipo mucho más avanzado que lleva dos años de funcionamiento: es un equipo de la marca Bruker de 400 Mhz. Es un equipo de rutina para los análisis de compuestos químicos, de química orgánica.

¿El resonador es un imán?

- Este es un imán que nos permite ver los núcleos de átomos que cumplen ciertas características, en particular con este equipo podemos ver hidrógeno, algunos tipos de carbono; podemos ver flúor, nitrógeno. Nos permite determinar qué átomos contiene una molécula y cuál es su entorno electrónico de cada uno de esos átomos.

Resonador Magnético Nuclear

¿Qué tipo de investigaciones se desarrollan en el Laboratorio de R.M.N?

Es un Laboratorio que brinda un fuerte apoyo a tesistas  y proyectos de investigación relacionados con química orgánica. Principalmente relacionados al aislamiento de metabolitos secundarios de plantas (son compuestos que tienen las plantas con algún interés farmacológico). Nosotros con el equipo de Resonancia Magnética Nuclear (R.M.N.), colaboramos con los investigadores para que puedan determinar cuál es la estructura química de esos compuestos. También ayudamos a entender las reacciones químicas y los productos que se generan.

 ¿Están trabajando con alguna técnica innovadora?

- Últimamente estamos desarrollando una técnica de “R.M.N Cuantitativo”  -que si bien ya tiene mucho tiempo de desarrollo a nivel mundial-nunca se realizó aquí en San Luis. Esta técnica nos permite evaluar el control de calidad de ciertas sustancias y determinar la pureza de ciertas sustancias que son de interés en la industria de alimentos.  En particular también estamos trabajando en la determinación de control de calidad derivado de cannabis, en particular de resinas y de aceites de cannabinoides. Estamos poniendo a punto  las técnicas. Si bien esta no es la técnica de elección para el control de calidad de cannabinoides, es la que podemos realizar en este momento debido a que no se cuenta con estándares en el país de cannabinoides porque está prohibida su importación.

¿Realizan servicios  a terceros?

- Sí. Realizamos servicios de tipo académico, a grupos de investigación en Química Orgánica de distintas zonas del país que no cuentan con resonadores. Hemos trabajado con investigadores de San Juan, Mar del Plata y  Río Cuarto. Y también realizamos algunos servicios a industrias sobre todo relacionados con el control de calidad de ciertas muestras y a la identificación de metabolitos, o de compuestos orgánicos.

¿Contemplan la actualización tecnológica permanente?

- Tenemos la alegría de haber ganado un subsidio del Sistema Nacional de Resonancia Magnética Nuclear. Estos equipos de resonancia con fines académicos de todos el país, están nucleados en un Sistema Nacional, que no solamente hace un control sobre el funcionamiento y mantenimiento de todos los equipos públicos que hay de R.M.N .a nivel país, sino que también colabora en la formación de los operarios y de los responsables de los equipos; y también colabora económicamente con proyectos para el mantenimiento de todos los equipos accesorios que hacen a un resonador. Entonces hemos ganado un proyecto para comprar un nuevo compresor. El resonador nuestro necesita un aire ultra puro para funcionar. Y hemos ganado este proyecto para comprar un compresor que cuesta 18 mil dólares, y un nuevo sistema de server, porque la computadora que maneja el resonador tiene que estar 24/7 prendida, así que es una computadora bastante especial que está preparada para eso. Entonces este proyecto implica la compra de un nuevo server, una UPS (un sistema que evita que se corte la electricidad porque funciona con baterías en caso de un corte general de energía), que tiene un monto de 7 mil dólares. Estamos muy contentos a la espera del desembolso de este dinero para poder ejecutarlo,  y esto va a significar una mejora sustancial del Laboratorio.

Equipo de comandos del Resonador

¿Ese subsidio de dónde procede?

- Es del Sistema Nacional de Resonancia Magnética que depende directamente del Ministerio de Ciencia y Tecnología.

¿Qué sentís al integrar el INTEQUI y estar en este Laboratorio?

- (No me esperaba esa pregunta la verdad) Es bueno formar parte del INTEQUI porque es un ámbito de trabajo. Si bien estricto en cuanto a normas y cuestiones de calidad en el cumplimiento de las tareas científico-académicas. Es un ámbito socialmente muy agradable, donde la gran mayoría de las personas tienen una predisposición al trabajo en equipo, y a colaborar desinteresadamente con la persona que tiene al lado trabajando. Hay una calidad humana en el INTEQUI en general, pero en el grupo de Bio-orgánica en particular y al cual pertenezco que está dirigido por la doctora Marcela Kurina. Somos varios investigadores de CONICET que trabajamos día a día de manera conjunta, si bien, cada uno en su tema pero en estrecha colaboración, conociendo bien las fortalezas de cada uno y explotándolas en pos del mejoramiento del equipo de trabajo en general. Así que muy contento de pertenecer, más allá de los dolores de cabeza que por ahí me trae a nivel personal con todo el "tramiterío" y toda la gestión de un equipo de estas características .

Walter Stege es doctor en Química y se desempeña como Personal de Apoyo de CONICET, responsable del Laboratorio de Resonancia Magnética Nuclear del INTEQUI.

¿Cómo está conformado el resonador magnético?

- El Resonador Magnético consta de tres partes:  Lo primero que se ve y llama la atención es el imán, que es el que genera las condiciones en la muestra, para poder obtener el espectro, que es lo que se va analizar para saber si obtenemos el compuesto que estamos buscando. O en el caso de un control de calidad, de un reactivo saber si el reactivo es puro o si tiene algún tipo de contaminante. El equipo consta de un imán y que a su vez contiene una sonda que es la encargada de manipular los espines de los compuestos para poder generar el espectro. 

¿Cómo funciona el resonador?

- El resonador trabaja generando un campo magnético. En este caso tenemos un resonador de 400 mhz.(se fabrican hasta un 1 ghz). Adentro del resonador hay  una bobina superconductora que es la que orienta los espines para después poder manipularlos, esa bobina súper conductora trabaja a la temperatura del helio líquido que son 280 grados bajo cero. Por ende el equipo consta de un termo de helio líquido que se carga cada 8 meses y que lleva aproximadamente unos 100 litros. Después por fuera lleva otro termo que envuelve al anterior y que lleva nitrógeno líquido que está aproximadamente a 200 grados bajo cero, que se carga una vez por semana. Lo que se busca con este termo de nitrógeno es minimizar la pérdida de helio líquido, obviamente a esas temperaturas la evaporación es importante. El equipo es alemán. Es un equipo costoso de mantenimiento y con técnicas de alta complejidad. 

Proceso de carga de nitrógeno líquido

¿Qué es el espectro?

- Es la gráfica que se obtiene una vez que se procesó todos los datos que se obtuvieron a través del equipo, una vez de haber realizado el experimento.

Espectro: que registra la información obtenida

¿Para qué trabajos se utiliza el resonador?

- Este equipo tiene varias opciones en la investigación. Por ejemplo los becarios lo usan para determinar si obtuvieron los compuestos deseados, incluso si les quedó reactivos sin reaccionar. Se utiliza para el control de calidad de alimentos por ejemplo, determinar contaminantes y concentraciones. Se está ocupando en este momento el equipo también en el estudio que lleva adelante el doctor Francisco Cecati sobre cannabis; se está utilizando para esa parte experimental, y otras cuestiones siempre referidas a determinación de estructuras orgánicas y en nuestro caso en solución. 


Video institucional

Equipo Buker alemán

Sector de muestras del Laboratorio de R.M.N.


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