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Nature:科学家用钻石打造磁共振影像显微镜

导读: 核磁共振探头需要与待成像物体大致为同等尺寸。而对于观测单一原子,这个要求目前还无法满足。

OFweek医疗网讯 基于钻石的成像系统,可利用电子的磁共振探测带电原子,以及实时观察化学反应过程。

通过钻石打造的探头,量子显微镜可以协助科研人员研究纳米尺度微观世界的奥秘,诸如DNA如何在细胞内折叠、药物如何作用、细菌如何代谢金属等。至关重要的是,量子显微镜可以给溶液中的离子单独成像,揭示正在发生的生物化学反应,而不干涉反应过程。2月14日,研究这种系统的一个团队在ArXiv服务器上发布预印本阐述了他们的研究成果。

如同医用磁共振成像(MRI)设备可以揭示人体内部结构而不造成伤害一般,可以用于分子结构的类似成像系统一直是科研人员的向往。利用电子自旋形成量子级成像的量子磁共振成像技术的目标,正是为化学反应、包括含金属离子的化学反应进行成像。现有的磁共振成像技术只能展示10微米或以上的结构。如果要探测细胞中的金属离子,唯一的方法是加入可与之反应的化学物质,或者冷冻细胞以便可以在高倍显微镜下进行成像——这些过程都将杀死细胞。

Nature:科学家用钻石打造磁共振影像显微镜

该新型显微镜,能够提供铜离子的量子磁共振影像。David Simpson/University of Melbourne

医用磁共振设备的原理是:将病人置于磁场中,人体内原子的质子会与设备内磁场的磁力线对齐;然后设备向人体待成像区域发射射频脉冲,使得质子脱离对齐状态;当脉冲结束时,质子重新对齐并释放特定频率的电磁波;如果人体组织释放的电磁波频率与设备中探测器的频率合拍,两个频率会产生共振,就像调至同一音调的吉他琴弦一样;此类设备利用这一共振重构人体影像。

在澳大利亚墨尔本大学,由物理学家Lloyd Hollenberg和David Simpson带领的团队希望通过这个技术探测细胞内的金属离子。某些金属离子对细胞有害,而另一些则为生物化学反应所需,比如参与新陈代谢的金属离子。问题是,核磁共振探头需要与待成像物体大致为同等尺寸。而对于观测单一原子,这个要求目前还无法满足。

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责任编辑:Finn
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