XX Simposio Internacional de Ingeniería Eléctrica

SIE 2023

Modelación de la relajación magnética protónica en soluciones de hemoglobina: geometrías esférica y elipsoidal

Resumen

Problemática: La Relajación Magnética Protónica (RMP) ha mostrado utilidad médica potencial, lo cual necesita ser perfeccionado y maximizado a través de una adecuada descripción teórica, especialmente en soluciones de hemoglobina (Hb).
    • Objetivo(s): modelar la RMP en soluciones de Hb considerando a la proteína una esfera y un elipsoide. Comparar los resultados.
    • Metodología: Las curvas de dispersión obtenidas en experimentos anteriores en soluciones de Hb de concentración intracelular, y a 37C, fueron ajustadas empleando un modelo de intercambio de moléculas de agua de 2 sitios y considerando a la proteína como una esfera y como un elipsoide.
    • Resultados y discusión:Se obtuvo una mejoría significativa en la descripción de la RMP utilizando la geometría esférica al considerar la relajación del solvente diferente de la del agua pura y considerar este parámetro variable en el ajuste. La geometría elipsoidal constituyó una mejora aún mayor, al incrementar el coeficiente de correlación ajustado y acercar los valores de los parámetros determinados a las predicciones teóricas.
    • Conclusiones: El empleo de la geometría elipsoidal para describir la molécula de hemoglobina mejoró significativamente la descripción de la relajación magnética protónica en soluciones de esta proteína de concentración cercana a la intracelular y a 37C, de forma general y muy especialmente en el rango de frecuencias intermedias donde han sido desarrolladas las principales aplicaciones médicas.

Abstract

• Problem: Proton Magnetic Relaxation (PMR) has shown potential medical utility, which needs to be perfected and maximized through an adequate theoretical description, especially in hemoglobin (Hb) solutions.
• Objective(s): To model the RMP in Hb solutions considering the protein a sphere and an ellipsoid. Compare the results.
•Methodology: The dispersion curves, obtained in previous experiment in Hb solutions of intracellular concentrations and 37C, were fitted using a 2-site water molecule exchange model and considering the protein as a sphere and as an ellipsoid.
• Results and discussion: A significant improvement was obtained in the description of the RMP using the spherical geometry by considering the relaxation of the solvent different from that of pure water and considering this as a variable parameter in the fit. The ellipsoidal geometry constituted an even greater improvement, increasing the adjusted correlation coefficient and bringing the values of the determined parameters closer to the theoretical predictions.