——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學(xué)院辦院方針
語音播報(bào)
氣體磁共振能彌補(bǔ)傳統(tǒng)磁共振的不足。精密測量院周欣課題組通過超極化技術(shù)將129Xe氣體磁共振信號(hào)增強(qiáng)50000倍以上,并已應(yīng)用于人體肺部結(jié)構(gòu)與功能的檢測,成功“點(diǎn)亮”肺部。該技術(shù)沒有侵入性,在肺部重大疾病的診斷和治療評(píng)估方面,具有其他技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢(shì)。然而,將129Xe磁共振直接用于生物系統(tǒng)檢測沒有特異性。近年來,國際上發(fā)展了一系列分子“籠”,能結(jié)合129Xe原子,賦予超極化129Xe磁共振特異性檢測的能力。但是,這些分子“籠”都存在水溶性差,“籠”內(nèi)129Xe信號(hào)弱的問題,提高“籠”內(nèi)129Xe的信號(hào)強(qiáng)度是該領(lǐng)域面臨的一大挑戰(zhàn)。
該研究中,研究人員首次提出水穩(wěn)定性的金屬有機(jī)骨架材料(MOF)——ZIF-8作為129Xe的納米“籠”來裝載129Xe,能有效提高水溶液中“籠”內(nèi)129Xe的濃度,利用課題組自主研制的超極化氣體磁共振科學(xué)儀器,顯著增強(qiáng)了水溶液中“籠”內(nèi)129Xe的磁共振信號(hào),比傳統(tǒng)分子“籠”內(nèi)129Xe的磁共振信號(hào)提高了200倍,實(shí)現(xiàn)了超極化129Xe磁共振分子影像領(lǐng)域的重要突破。此外,由于突破了 “籠”內(nèi)Xe信號(hào)強(qiáng)度的壁壘,可在生物檢測中利用該信號(hào)與血液中信號(hào)之間的化學(xué)交換,放大血液中的微弱信號(hào),從而提升血液中分子探測的靈敏度。
該方法被命名為“Hyperpolarized Xe Signal Advancement by Metal-organic framework Entrapment (Hyper-SAME)”。Hyper-SAME可與作者之前發(fā)明的Hyper-SAGE技術(shù)(PNAS,2009)相結(jié)合,進(jìn)一步優(yōu)化、放大129Xe的磁共振信號(hào)。這項(xiàng)研究顯著提高了水溶液中氣體磁共振的靈敏度和分辨率,代表著氣體磁共振作為生物醫(yī)學(xué)主要工具向著高靈敏靶向檢測邁進(jìn)了一步。
精密測量院博士曾慶斌與武漢大學(xué)博士別秉林為共同第一作者,精密測量院研究員周欣、郭茜旎和武漢大學(xué)教授鄧鶴翔為共同通訊作者。該研究得到了科學(xué)技術(shù)部、國家自然科學(xué)基金委員會(huì)和中科院的支持。
利用Hyper-SAME氣體磁共振信號(hào)增強(qiáng)新方法, 水溶液中“籠”內(nèi)129Xe的磁共振信號(hào)強(qiáng)度比傳統(tǒng)分子“籠”內(nèi)129Xe信號(hào)提高了200倍
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