日本研究团队首次利用富勒烯分子实现医学MRI极化突破
磁共振成像（MRI）作为现代医学的重要诊断工具，尽管已在临床广泛使用，但其灵敏度仍有待提升。动态核极化（DNP）技术被认为是增强MRI图像质量的关键手段，但其通常依赖特定晶体材料和低温条件，操作复杂且成本高昂。近日，由东京大学领衔的研究团队首次成功将富勒烯分子应用于MRI中的极化剂角色，显著提高了目标分子在成像过程中的分辨率，为医学影像技术带来新的可能性。
MRI通过强磁场使水分子中的氢原子核排列，再借助射频脉冲激发这些原子核并接收其回波信号，从而生成组织图像。然而，传统MRI主要依赖水分子信号，限制了其在非水分子环境中的应用。为突破这一瓶颈，研究人员持续探索新的极化策略。东京大学化学系柳井信弘教授领导的团队提出，通过富勒烯分子对目标物质进行极化处理，可在常温常压下实现高效率的自旋极化，无需依赖超低温或强磁场环境。初步实验表明，该方法在玻璃态无定形材料中实现了14.2%的极化率，达到生物医学应用的标准要求。
富勒烯，亦称“巴基球”，是由碳原子构成的球状结构分子，因其独特的物理和化学特性，广泛用于功能材料的开发。研究团队通过化学修饰对富勒烯进行改造，使其具备稳定极化状态的能力，并通过电子自旋极化机制将信号传递至目标分子，从而增强MRI成像的对比度。研究生坂本纪太指出，极化过程可在体外完成，处理后的样品随后注入模拟人体环境中进行检测。该方法无需使用液氦等低温冷却介质，大幅降低了设备运行成本。下一步，研究团队计划开发具备生物相容性的极化基质，并针对具有临床意义的分子开展超极化研究。该技术若在动物实验中表现良好，并通过临床验证，有望在未来10至20年内进入临床应用阶段。
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