​隨著電子順磁共振波譜技術的研究逐漸深入，其應用領域和方向也在不斷拓寬，該技術可以直接檢測自由基的優勢也極大推動了生物醫學研究的發展。

EPR技術不僅可以直接檢測到自由基，還可以得到分子結構和反應動力學方面的重要信息，從而可以應用在研究生物組織的穩定自由基上。例如來源于動物或植物的黑色素，它是經過自然和人工的聚合而形成的獨特的基團，是一種穩定的有機自由基，EPR技術是其有效且直接的研究方法。此外，在凍干的動物和植物組織以及代謝活躍的組織樣品中，均能檢測出自由基的存在。

動物細胞內的羥基自由基

在研究生物過程中產生的活潑自由基方面，EPR技術也能夠勝任。在許多生物過程中，尤其是包含氧化還原反應或是氧利用過程中，有自由基作為中間產物或最終產物產生。由于EPR技術可以實現原位檢測，所以無論自由基是作為中間產物，抑或是最終產物，我們都可以利用EPR進行檢測。例如葉綠體在有光照時會引起自由基的生成，曾有研究者使用EPR檢測到過光合體系中超氧自由基的光合原初反應。而且EPR還可以用于研究酶促反應中的自由基，在合適的條件下甚至可以利用超精細耦合來鑒定自由基，從而得到酶催化的機理和酶的活性部位結構的相關信息。

 

在藥物或輻射影響生物體后，常會伴隨自由基的形成。EPR技術可以對此自由基進行定量或定性的檢測，得出輻射損傷程度以及損傷部位的信息，還可以進一步來研究出涉及輻射效應的相關效應與機理。所以輻射事故發生后，使用EPR檢測人體所受輻射的劑量也已經成為了一個非常重要的研究領域。例如牙齒，骨頭，指甲等生物組織在收到輻射后都可以使用EPR進行檢測，實現劑量重建。同時EPR技術也可以對藥物代謝過程中產生的自由基進行檢測，可用于藥物作用的監控。已有研究結果表明，致癌物可以在組織中形成自由基，這在癌前診斷中可能會起到重要的作用。如下圖所示：


一般來說，在化學反應中自由基會有高度的反應力，而在生物環境內，自由基濃度不會很高，反應能力也相對較低。若采用一種穩定的自由基結合到單分子或處于復雜系統內分子上的特定部位，則可以從EPR譜圖上取得標記物的有關環境信息，這也就是EPR的自旋標記法。已有人利用此方法研究了天青蛋白疏水區的結構與P53蛋白的相互作用。所以自旋標記法結合EPR技術已成為檢測蛋白質結構的強有力工具。

EPR研究對象是自由基等順磁物質，這類物質往往直接參與生物體的某些生理或病理過程，甚至在某些疾病的發生與發生中其重要的作用，其特有的優勢也是其他研究手段無法替代的，所以其有著廣闊的應用前景。

EPR是由不配對電子的磁矩發源的一種磁共振技術，可用于從定性和定量方面檢測物質原子或分子中所含的不配對電子，并探索其周圍環境的結構特性。對自由基而言，軌道磁矩幾乎不起作用，總磁矩的絕大部分（99%以上）的貢獻來自電子自旋，所以電子順磁共振亦稱“電子自旋共振”（ESR）。在此研究中的EPR實驗結果均使用了先進的EPR技術（德國Bruker ESR5000）去證實。

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電子順磁共振波譜儀-ESR5000