日本科学家首次利用富勒烯分子作为极化剂推动MRI技术革新
磁共振成像（MRI）作为现代医学影像诊断的重要手段，尽管已广泛应用于临床，但仍面临灵敏度提升的挑战。动态核极化（DNP）技术被认为是增强MRI图像分辨率的关键路径之一，但其依赖于特殊晶体材料与极化剂的结合，制备过程复杂且成本较高。近日，由东京大学主导的科研团队首次在实验中成功应用富勒烯分子作为极化剂，实现了更高效的信号增强，为医学影像技术开辟了新的可能性。
MRI的基本原理是利用强磁场使人体组织中的水分子质子有序排列，随后通过无线电波激发这些质子，捕捉其回归平衡状态时释放的信号，从而生成图像。然而，这一过程主要针对含水量高的组织，限制了其在复杂生物样本中的应用范围。为解决这一瓶颈，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团队提出了一种基于富勒烯的创新方法，无需超低温或超高磁场环境，即可实现高效率的核极化。实验结果显示，富勒烯能够将玻璃态无定形材料的极化率提升至14.2%，达到了生物医学应用的要求。
富勒烯，亦称“巴基球”，是一种由碳原子构成的笼状分子结构，因其独特的物理与化学性质，在材料科学中具有广泛应用。研究团队通过化学修饰，使富勒烯具备稳定保持极化状态的能力，并通过电子自旋极化机制，将极化效应转移至目标分子，从而增强MRI信号。研究生坂本纪太表示，目标分子的极化过程可在体外完成，处理后的样品随后可被注入模拟患者体内。这种方法的优势在于无需依赖液氦等低温冷却剂，从而显著降低了设备运行成本。下一步，团队计划开发具备生物相容性的极化基质，用于对具有医学价值的分子进行超极化处理，并计划在动物模型中验证其高灵敏度MRI成像效果。若动物实验取得成功并进入临床阶段，该技术有望在未来10至20年间应用于实际医疗场景。
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