최근 중국과학원 정밀측량과학과 기술혁신연구원은 우한대학 등 단위와 합작하여 수용액 중 기체 자기공명 신호 증강의 새로운 방법을 발전시켰는데, 이 방법은 수용액 중 기체의 자기공명 신호를 현저하게 증강시켜 자기공명 분자 검측 민감도를 높일 수 있다.관련 연구 결과는 미국 국립과학원회보(PNAS)에 발표됐다.
자기공명 스펙트럼 및 영상 (NMR/MRI) 은 중요한 분석 및 의학 영상 기술로서 이미 액체, 고체, 생물 조직 검측에 널리 응용되어 생체 상태에서 인체 구조와 기능을 나타내는 영상학 기술이 되었으며, 실체 장기를 영상화할 수 있으며, 방사성, 영상 깊이 제한이 없다.그러나 폐의 경우, 전통적인 자기 공명 영상 (1H MRI) 기술은 폐포 내의 가스 영상을 구현하기 어렵기 때문에 폐는 전통적인 자기 공명 검사의"블라인드"가되었습니다.
기체의 자기공진은 전통적인 자기공진의 부족함을 보완할 수 있다.정밀측량원 주흔과제팀은 초극화기술을 통해 129Xe 기체자기공명신호를 50000배 이상 증강하고 이미 인체페부구조와 기능의 검측에 응용하여 페부를"밝게"하는데 성공했다.이 기술은 침입성이 없으며 폐 주요 질병의 진단 및 치료 평가에서 다른 기술 *의 이점을 가지고 있습니다.그러나 129Xe 자기 공명을 바이오 시스템 검사에 직접 사용하는 것은 특이성이 없습니다.최근 몇 년 동안, 129Xe 원자와 결합하여 초극화 129Xe 자기공명 특이성 검사 능력을 부여할 수 있는 일련의 분자"케이지"를 발전시켰다.그러나 이들 분자'케이지'는 모두 수용성이 떨어지고'케이지'내 129Xe 신호가 약한 문제가 있어'케이지'내 129Xe의 신호 강도를 높이는 것이 이 분야가 직면한 큰 도전이다.
이 연구에서 연구원들은 * 물 안정성을 제안하는 금속 유기 골격 재료 (MOF) 인 ZIF-8을 129Xe의 나노 케이지로 129Xe를 적재하여 수용액 중"케이지"내의 129Xe의 농도를 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 과제팀이 자체 개발한 초극화 가스 자기공명 과학 기기를 이용하여 수용액 중"케이지"내의 129Xe의 자기공명 신호를 현저하게 향상시켜 기존 분자석 내의"129Xe보다 자기공명 신호를 돌파하여 129Xe의 자기공명 영역을 현저하게 향상시켰다.또한,"케이지"내의 Xe 신호 강도의 장벽을 돌파했기 때문에, 생물 검사에서 이 신호와 혈액 중 신호 사이의 화학 교환을 이용하여 혈액 중의 미약한 신호를 증폭시킬 수 있으며, 따라서 혈액 중 분자 탐지의 민감도를 높일 수 있다.
이 메서드는 "Hyperpolarized Xe Signal Advancement by Metal-organic framework Entrapment(Hyper-SAME)"로 명명되었습니다.Hyper-SAME는 저자가 이전에 개발한 Hyper-SAGE 기술(PNAS, 2009)과 결합하여 129Xe의 자기공명 신호를 더욱 최적화하고 확대할 수 있다.이 연구는 수용액 중 기체 자기공명의 민감도와 해상도를 현저하게 향상시켰으며, 기체 자기공명이 생물의학의 주요 도구로서 고감도 표적을 향해 한 걸음 더 나아갔다는 것을 대표한다.
정밀측량원 박사 증경빈과 무한대학 박사 별병림이 공동저자이고 정밀측량원 연구원 주흔, 곽천화와 무한대학 교수 등학상이 공동통신저자이다.이 연구는 과학기술부, 국가자연과학기금위원회, 중국과학원의 지지를 받았다.