Chininę zastosowano z sukcesem jako pierwszy lek na malarię – chorobę wywołaną przez pierwotniaki. Choć w walce z tym groźnym schorzeniem odznacza się bardzo wysoką skutecznością, wywołuje przy okazji sporo skutków ubocznych – z tego względu z czasem wyparły ją inne, mniej szkodliwe substancje, głównie chlorochina.

Substancja ta jest wpisana na listę EML publikowaną od 1977 r. przez WHO i jest nadal stosowana w leczeniu trudniejszych przypadków malarii. Chinina to nie tylko najskuteczniejszy lek na malarię, który zabija pasożyty wywołujące chorobę, ale działa też przeciwgorączkowo i przeciwbólowo. W medycynie wykorzystywana jest również jako lek przeciwarytmiczny, gdyż zmniejsza pobudliwość oraz przewodnictwo mięśnia serca, zapobiegając nieprawidłowym pobudzeniom. Chinina zwalnia pracę serca oraz zmniejsza siłę jego skurczu, dlatego doskonale sprawdza się jako panaceum na napadowe migotanie i trzepotanie przedsionków.

Substancja z kory drzewa chinowego działa pobudzająco na wydzielanie soków trawiennych, dlatego jest niekiedy stosowana jako środek usprawniający trawienie. Wykorzystywana jest też w leczeniu skurczów łydek, gośćca stawowego, przeziębień oraz fotodermatoz, czyli zmian skórnych wywołanych uczuleniem na światło. Z uwagi na szerokie zastosowanie chininy oraz jej własności, substancja ta często jest przedmiotem badań naukowych.

Badanie chininy metodą spektroskopii NMR pokazano na kilku poniższych przykładach, stosując eksperymenty jedno- i dwuwymiarowe

Rys. 1. Eksperyment jednowymiarowy, widmo 1H NMR dla próbki 250 mM chininy w CDCl3 uzyskane w pojedynczym skanowaniu na aparacie Spinsolve 90 MHz przy czasie akwizycji 10 sekund

Eksperyment jednowymiarowy 13C

Rys. 2. Widmo 13C NMR dla próbki 250 mM chininy w CDCl3 uzyskane na aparacie Spinsolve 90 MHz w czasie 51 minut

Zastosowano transfer polaryzacji NOE od spinów 1H i 13C z szerokopasmowym odprzęganiem 1H. Badanie 1D 13C z zastosowaniem efektu NOE jest czułe dla wszystkich jąder 13C w próbce. Wyraźnie pokazuje wszystkie spodziewane rezonanse, jednocześnie eliminując informacje o powiązaniach wzajemnych między tymi jądrami.

Eksperyment dwuwymiarowy COSY

Rys. 3. Eksperyment 1H 2D COSY dla próbki 250 mM chininy w CDCl3 uzyskany w czasie 6,5 minuty na aparacie Spinsolve 90 MHz

Eksperyment 2D COSY pozwala na identyfikację sprzężonych jąder 1H. Sygnały dla tych jąder pojawią się poza diagonalną na widmach korelacyjnych. Na rysunku można zaobserwować liczne piki korelacyjne. Przykładowo proton w pozycji 13 sprzęga się z protonem z pozycji 12 (zaznaczono na granatowo), protony oznaczone cyframi 16 i 18 sprzęgają się z protonem 20 (kolor pomarańczowy), proton oznaczony 18 sprzęga się z protonem 19 (kolor jasnozielony), proton 2 sprzęga się z protonami 1 (kolor różowy) i 3 (jasnoniebieski). Ponadto można zaobserwować sprzężenie pomiędzy protonami 3 i 9 (oznaczonymi kolorem ciemnozielonym) i protonami 6 i 10 (zaznaczonymi na czerwono).

Eksperyment dwuwymiarowy 2D HSQC-ME

Eksperyment HSQC jest szeroko stosowanym eksperymentem korelującym jądra 1H sprzężone jednym wiązaniem z jądrami 13C. Aparat Spinsolve umożliwia wykonywanie eksperymentów w trybie HSQC- -ME (multiplicity edited). To rozszerzenie eksperymentu HSQC pozwala na wyraźną edycję sekwencji DEPT-135, co jest wykorzystywane do rozróżnienia sygnałów grup CH2 (kolor niebieski) od grup CH i CH3 (kolor czerwony).

Rys. 4. Widmo HSQC-ME dla próbki 250 mM chininy w CDCl3 uzyskane w czasie 2 minut. Czas pomiaru zoptymalizowano, stosując próbkowanie niejednorodne NUS (non uniform sampling)

Eksperyment dwuwymiarowy HMBC 

Rys. 5. Widmo HMBC dla próbki chininy 250 mM uzyskane w czasie 17 minut z wykorzystaniem aparatu Spinsolve 90 MHz. Widmo to przedstawia sprzężenia wiązań dalekiego zasięgu pomiędzy jądrami 1H i 13C

W celu uzyskania informacji o korelacjach 1H-13C dalekiego zasięgu poprzez dwa lub trzy wiązania można wykorzystać eksperyment dwuwymiarowy Heteronuclear Multiple Bond Correlation (HMBC). Przykładowe korelacje dalekiego zasięgu przedstawione na rys. 5: sprzężenia protonu 13 z jądrami węgla 12 (ciemnoniebieski), 14 (jasnozielony) i 11 (czerwony), jak też sprzężenia protonu 19 z jądrami węgla 15 (jasnoniebieski) i 17 (różowy), sprzężenie protonu 12 z węglem 10 (pomarańczowy) i protonów 20 z węglem 17 (ciemnozielony). Eksperyment pokazuje też korelację z czwartorzędowymi jądrami węgla. 

Autorka: Dr inż. Małgorzata Rybińska-Gacek, Tusnovics Instruments