Недавно Институт точных измерений и инноваций Китайской академии наук в сотрудничестве с Уханьским университетом и другими организациями разработал новый метод усиления магнитно - резонансных сигналов газа в водном растворе, который может значительно усилить магнитно - резонансные сигналы газа в водном растворе, тем самым повысив чувствительность молекулярного обнаружения магнитно - резонансного резонанса. Результаты исследования опубликованы в журнале Национальной академии наук США (PNAS).
Магнитно - резонансный спектр и визуализация (NMR / MRI), как важная аналитическая и медицинская технология визуализации, широко используется для обнаружения жидкостей, твердых веществ и биологических тканей, стала визуальной технологией, которая отображает структуру и функции человеческого тела в живом состоянии, может визуализировать физические органы и не имеет радиационных свойств и не имеет ограничений глубины визуализации. Однако для легких традиционная технология магнитно - резонансной томографии (1H МРТ) затрудняет визуализацию газа в альвеолах, поэтому легкие становятся « слепой зоной» традиционного магнитно - резонансного тестирования.
Газовый магнитный резонанс может компенсировать недостатки традиционного магнитного резонанса. Исследовательская группа Чжоу Синь из Института точных измерений с помощью технологии сверхполяризации увеличила магнитно - резонансный сигнал газа 129Xe более чем в 50 000 раз и применила его для обнаружения структуры и функции легких человека, успешно « осветила» легкие. Технология не является инвазивной и имеет преимущества в других технологиях * с точки зрения диагностики и оценки лечения серьезных заболеваний легких. Однако прямое использование магнитного резонанса 129Xe для обнаружения биологических систем не является специфичным. В последние годы была разработана серия молекулярных « клетк», которые могут связывать атомы 129Xe, что дает возможность сверхполярного магнитно - резонансного специфичного обнаружения 129Xe. Тем не менее, эти молекулярные « клетки» имеют плохую растворимость в воде, проблема слабого сигнала 129Xe в « клетке», и повышение интенсивности сигнала 129Xe в « клетке» является серьезной проблемой, стоящей перед этой областью.
В исследовании исследователи * предложили стабилизированный водой металлический органический каркасный материал (MOF) - ZIF - 8 в качестве нано - « клетки» 129Xe для загрузки 129Xe, может эффективно повысить концентрацию 129Xe в водном растворе в « клетке», используя научный прибор магнитного резонанса сверхполярного газа, разработанный исследовательской группой, значительно усилил магнитно - резонансный сигнал 129Xe в « клетке» водного раствора, что в 200 раз больше, чем магнитно - резонансный сигнал 129Xe в традиционной молекулярной « клетке», и добилось важного прорыва в области гиперполяризованной молекулярной визуализации 129Xe. Кроме того, благодаря преодолению барьера на прочность сигнала Xe в « клетке» химический обмен между этим сигналом и сигналом в крови может быть использован в биологических тестах для усиления слабых сигналов в крови и, таким образом, повышения чувствительности молекулярного обнаружения в крови.
Этот метод получил название Hyperpolarized Xe Signal Advancement by Metal - Organic Framework Entrapment (Hyper - SAME). Гипер - SAME может сочетаться с технологией Hyper - SAGE (PNAS, 2009), ранее изобретенной автором для дальнейшей оптимизации и усиления магнитно - резонансных сигналов 129Xe. Это исследование значительно повысило чувствительность и разрешение газового магнитного резонанса в водном растворе и представляет собой шаг вперед в направлении высокочувствительного целевого обнаружения в качестве основного биомедицинского инструмента.
Цзэн Цинбинь, доктор философии Института точных измерений, и Бебинлин, доктор философии Уханьского университета, являются соавторами, а Чжоу Синь, исследователи Института точных измерений, Го Сицзи и Дэн Хэсян, профессор Уханьского университета, являются соавторами коммуникации. Исследование было поддержано Министерством науки и техники, Государственным комитетом Фонда естественных наук и Китайской академией наук.