Recentemente, o Instituto de Inovação Científica e Tecnológica de Medição de Precisão da Academia das Ciências da China, em colaboração com unidades como a Universidade de Wuhan, desenvolveu um novo método para melhorar o sinal de ressonância magnética de gás em solução aquática, que pode melhorar significativamente o sinal de ressonância magnética de gás em solução aquática, aumentando assim a sensibilidade da detecção de moléculas de ressonância magnética. Os resultados foram publicados no Journal of the National Academy of Sciences (PNAS).
Espectro de ressonância magnética e imagem (RMN / RMN) como uma importante análise e técnica de imagem médica, tem sido amplamente utilizado em líquidos, sólidos, teste de tecidos biológicos, tornando-se a tecnologia de imagem para mostrar a estrutura e função do corpo humano no estado vivo, pode imagem de órgãos físicos, e sem radioatividade, sem restrições de profundidade de imagem. No entanto, para os pulmões, as técnicas tradicionais de ressonância magnética (1H MRI) são difíceis de obter imagens de gás dentro das bolhas pulmonares, tornando-os uma "zona cega" para a ressonância magnética tradicional.
A ressonância magnética de gás pode compensar as deficiências da ressonância magnética convencional. O grupo de pesquisa Zhou Xin do Instituto de Medição de Precisão aumentou o sinal de ressonância magnética de gás 129Xe mais de 50.000 vezes através da tecnologia de ultrapolarização e foi aplicado ao teste da estrutura e função pulmonar do corpo humano para "iluminar" os pulmões com sucesso. Esta técnica não é invasiva e apresenta vantagens sobre outras técnicas* no diagnóstico e avaliação terapêutica de doenças pulmonares importantes. No entanto, não há especificidade no uso da ressonância magnética 129Xe diretamente para a detecção de sistemas biológicos. Nos últimos anos, uma série de "gaiolas" moleculares foram desenvolvidas que podem ligar átomos de 129Xe, dando a capacidade de ultrapolarizar a detecção específica de ressonância magnética de 129Xe. No entanto, essas "gaiolas" moleculares têm uma má solubilidade em água, o problema de sinalização fraca de 129Xe dentro da "gaiola", e melhorar a intensidade do sinal de 129Xe dentro da "gaiola" é um grande desafio no campo.
Neste estudo, os pesquisadores * propõem a estabilidade da água do material esquelético orgânico metálico (MOF) - ZIF-8 como nano "gaiola" de 129Xe para carregar 129Xe, pode efetivamente aumentar a concentração de 129Xe na "gaiola" de solução aquática, usando o instrumento científico de ressonância magnética de gás ultrapolarizado desenvolvido independentemente pelo grupo temático, melhorando significativamente o sinal de ressonância magnética de 129Xe na "gaiola" de solução aquática, 200 vezes maior do que o sinal de ressonância magnética de 129Xe na "gaiola" molecular tradicional, alcançando um avanço importante no campo da imagem molecular de ressonância magnética de 129Xe ultrapolarizada. Além disso, como a barreira da intensidade do sinal Xe dentro da "gaiola" é quebrada, a troca química entre o sinal e o sinal no sangue pode ser usada em testes biológicos para amplificar o sinal fraco no sangue, aumentando a sensibilidade da detecção molecular no sangue.
O método é chamado de "Hyperpolarized Xe Signal Advancement by Metal-organic framework Entrapment (Hyper-SAME)". O Hyper-SAME pode ser combinado com a tecnologia Hyper-SAGE inventada anteriormente pelos autores (PNAS, 2009) para otimizar e amplificar ainda mais o sinal de ressonância magnética de 129Xe. O estudo aumentou significativamente a sensibilidade e a resolução da ressonância magnética de gás em solução aquática, representando um passo em direção à detecção de alvos altamente sensíveis como principal ferramenta biomédica.
O Dr. Zeng Qingbin do Instituto de Medição de Precisão e o Dr. Beibinglin da Universidade de Wuhan são co-autores, e os pesquisadores Zhou Xin, Guo Xiyi e o professor Deng Hexiang da Universidade de Wuhan são co-autores da comunicação. O estudo foi apoiado pelo Ministério da Ciência e Tecnologia, pela Comissão do Fundo Nacional de Ciências Naturais e pela Academia Chinesa de Ciências.