La spettroscopia NIR

La spettroscopia è una tecnica per identificare le sostanze in base alla loro risposta a uno spettro di lunghezze d’onda. In particolare, la spettroscopia NIR (Near Infra Red, ossia vicino infrarosso) stimola il campione da analizzare con le lunghezze d ’onda della luce comprese tipicamente fra 780 e 2.500 nm. A seconda dello stato fisico del materiale campione, la risposta spettrale può essere misurata utilizzando misure di riflettanza (solidi) o di assorbanza (liquidi e gas). Le “firme spettrali” nel NIR sono dominate dalla presenza di legami idrogeno quali O-H, C-H, N-H ed S-H, quindi la spettroscopia in tale banda è adatta all’uso per alimenti e per il monitoraggio agricolo, per la diagnostica in ambito sanitario, nonché per i settori di trasformazione petrolchimica e produzione farmaceutica.

In campo alimentare, la spettroscopia NIR permette di eseguire  analisi in tempi ridotti, con grande precisione, accuratezza, rapidità e semplicità, di proteine, grassi, umidità.

Il segnale risultante dalla spettroscopia dipende dall’interazione tra il campione e la radiazione incidente. Tale interazione si verifica nei gruppi funzionali polari come OH (ossidrili), CH (radicali del carbonio), NH (ioni ammonio) ed è per questo che la spettroscopia NIR è idea allo scopo di studiare la presenza e attività (si parla, in questo caso, di RMN funzionale, diversamente da quanto ci aveva abituato la Risonanza Magnetica, finora utilizzata per fotografare l’anatomia) di sostanze che rivelano, ad esempio l’epilessia e la nascita di tumori. La RMN con studio in spettroscopia consente, ad esempio, di verificare l’attivazione della corteccia cerebrale in risposta a stimoli somministrati (fMRI), la diffusione e la perfusione, l’analisi del flusso liquorale e in generale la spettroscopia dell’idrogeno.

La spettroscopia protonica di risonanza magnetica (H-MRS) permette di individuare i livelli di alcuni metaboliti in specifiche strutture anatomiche, sulla base del loro caratteristico spettro di risposta a sequenze di impulsi di risonanza magnetica, perché consente di rilevare i livelli dei metaboliti presenti. Dato che l’alterazione metabolica precede quella strutturale, l’H-MRS rappresenta uno strumento diagnostico in grado di individuare precocemente diverse patologie, come neoplasie, epilessie, demenze e sclerosi multipla.

Questa metodica, inoltre, rende possibile una diagnosi differenziata tra l’Alzheimer e la demenza, che possono manifestare una sintomatologia simile, ma coinvolgono distretti differenti e, pertanto, richiedono trattamenti terapeutici diversi.

Durante l’esame, una sequenza di impulsi di campo magnetico ad elevata energia (anche oltre 1,5 T) investe la parte da analizzare; in base alla frequenza di risonanza, un software di elaborazione identifica la concentrazione dei principali metaboliti nell’area presa in esame. Le modificazioni nell’intensità di un determinato metabolita, infatti, possono riflettere la perdita o la sofferenza di una determinata popolazione cellulare cerebrale. Dalla combinazione dei vari picchi è quindi possibile valutare il metabolismo dell’area in esame e la caratterizzazione delle lesioni.