الماس قد يكون المفتاح لمستقبل MRI / الرنين المغناطيسي تكنولوجيا التصوير

    اليكس بينس سجل فريق البحث أول قطعة في درجة حرارة الغرفة تحت حقل مغناطيسي التعسفي والتوجه وضوح الشمس،DIAMONDنوى الكربون 13 NMR في الموقع hyperpolarized.

    الكسندر بينس هو أستاذ كبير في المواد شعبة العلوم مختبر بيركلي وجامعة كاليفورنيا في بيركلي جلين سيبورج أستاذ معهد الكيمياء المقاعد، قاد الدراسة التي سجلت، الباحثون أول قطعة في درجة حرارة الغرفة تحت حقل مغناطيسي التعسفي والتوجه وضوح الشمس،DIAMONDنوى الكربون 13 NMR في الموقع hyperpolarized. الكربون 13 تدور عرض إشارة hyperpolarized حساسية إشارة NMR / MRI التي تم الحصول عليها فيما يتعلق التقليدي المغناطيس NMR / MRI في درجة حرارة الغرفة وعادة ما يكون تعدد إشارة ممكنة يتجاوز حجم تعزيز حساسية. بالإضافة إلى ذلك، ويتحقق هذا فرط استخدام الميكروويف، بدلا من الاعتماد على المجال المغناطيسي أن يكون نقل فرط دقيق.

    نشرت الصنوبر في "اتصالات الطبيعة" في مقال عن هذه الدراسة هو مؤلف المقابلة. يحق للورق "درجة حرارة الغرفة الملك شي Zhongguang في الموقع ضخ مركز شاغر النيتروجين تدور فرط النووي." وقال عضو فريق البحث JonathanKing بينس هو المؤلف الأول من هذه الورقة.

    تقرير الكتاب، لاحظ ستة في المئة من الجسم النووي الاستقطاب تدور، وهو التوازن الحراري كبير من 170،000 مرات حول النوويMRIتعزيز إشارة. ويمكن الكشف عن الدوران إشارة فرط وفق المعايير NMR الموقع التحقيق في، لا تحتاج العينة لنقل ذهابا وإيابا، أو التوجه الكريستال الدقيق. ويرى المؤلف هذه التكنولوجيا الجديدة أن تمكن حساسية فرط في درجة حرارة الغرفة لمواد صلبة وسائلة الدراسات NMR عن حجم المحسنة.

    "النتائج التي توصلنا إليها تمثل نتيجة من معهد وايزمان للعلوم وسيو فريدمان وزملاؤه الحصول على تجربتهم الرائدة في تعزيز كبير للإشارة NMR، وإنما هو في الماس الناجم عن نوى hyperpolarized ديناميكية من خلال الموجات الدقيقة، وليس يتطلب مراقبة دقيقة من الحقل المغناطيسي للأرض والتوجه الكريستال "، وقال بينس:" إن hyperpolarized غرفة الماس مفتوحة الاستقطاب NMR / MRI من خاملة وغير سامة وسهلة لفصل مصدر ينقل، إلى إمكانية أي عينة، وهو المعاصرة تكنولوجيا NMR / MRI هدف طالما سعت ".

كل من خصائص كيميائية محددة وغير مدمرة تجعل التكنولوجيا NMR / MRI في مجموعة واسعة من المجالات، بما في ذلك الكيمياء والمواد والأحياء وأصبح الطب والتكنولوجيا لا غنى عنها. ومع ذلك، لا تزال حساسيتها تحديا مستمرا. ويستند NMR / MRI إشارة على خصائص الكم الجوهرية للإلكترونات ونوى يسمى "تدور" لل. الالكترونات والنوى يمكن أن يكون مثل يتم تعيين صغير دوران المغناطيس بار باعتبارها "حتى" أو "القاعدة" دولة الاتجاه. إشارات NMR / MRI في اتجاه واحد يعتمد على استقطاب يدور النووية الأغلبية - وهذا هو، وارتفاع درجة الاستقطاب، وأقوى إشارة. الصنوبر وفريق بحثه بعد عقود من الجهد، وقد وضعت عددا من الطرق لhyperpolarized نواة تدور. في العامين الماضيين، فقد تم التركيز على بلورات الماس ودعا النيتروجين الشغور (NV) الشوائب مركز في مركز شغور النيتروجين البصرية وتدور الحرية تقترن معا.

"عندما تتم إزالة نقية شعرية الماس الكريستال في اثنين من ذرات الكربون المجاورة من الكريستال المشبك، وترك اثنين من الثقوب، واحدة منها مليء ذرة النيتروجين، والآخر عقد شاغرا عند الحصول على الوظائف الشاغرة النيتروجين مركز (NV) "، وأوضح بينس. وهذا يجعل الأمر يبدو كما لو الإلكترونات غير منضم بين ذرات النيتروجين والشواغر، إنتاج الدول الاستقطاب الإلكترونات تدور فريدة واضحة. "

في دراسات سابقة، بينس وفريقه وجدوا أن المجال المغناطيسي كثافة منخفضة يمكن أن تستخدم لنقل مركز NV الإلكترون تدور الاستقطاب القريبة الكربون 13 نواة، مما أدى إلى نوى hyperpolarized. ويطلق على نقل تدور ديناميكية عملية الاستقطاب النووية في الماضي كانت تستخدم لتعزيز إشارة NMR، ولكن يقوم دائما على كثافة عالية المجالات المغناطيسية ودرجات الحرارة المنخفضة. الصنوبر وفريقه القادمة إلى الماس عن طريق وضع مغناطيس دائم يزيل هذه المتطلبات.

"وفي دراسة جديدة لدينا، ونحن نستخدم الميكروويف بدلا من المجال المغناطيسي لتتناسب مع الطاقة بين الإلكترونات والكربون 13 نواة، وبالتالي القضاء على بعض الصعوبات من القيود المفروضة على قوة المجال المغناطيسي والمحاذاة، مما يجعل تقنياتنا أسهل للاستخدام، "قال الملك:" بالإضافة إلى ذلك، في دراستنا السابقة، نستنتج وجود الاستقطاب النووي غير مباشر عن طريق قياس بصري، لأننا لا يمكن اختبار العينة ككل أو فقط قريبة جدا من استقطاب مركز NV النووي هو الاستقطاب من قبل القضاء عليها كليا. إلىالمجال المغنطيسيالاحتياجات، ونحن الآن قادرون على قياس مباشرة العينة السائبة التي كتبها NMR.

في "الاتصالات الطبيعة" في هذه المادة، بينس، الملك وغيرها من مؤلفي يقول، فإنه يمكن أن تكون متكاملة على نحو فعال في تقنيات التصنيع الحالية وإنشاء hyperpolarized الماس الماس مساحة عالية من الجهاز يجب أن تكون قادرة على توفير نقل الاستقطاب المشترك منصة.

"نحن نريد أن استخدام تقنيات نقل الاستقطاب القائمة - مثل الصلبة والسائلة الاستقطاب المتقاطع عبر الاسترخاء، أو مراكز NV ديناميكية مباشرة الاستقطاب النووي محيط النووي - أن تكون سيولة عالية وتعزيز المغناطيسي النووي الصلبة الرنين "، وقال الملك، وتجدر الإشارة إلى أن هذا تم نقلها إلى فريق البحث الاستقطاب بينس الليزر المستخدمة جادل اكس-129 قبل الاستقطاب الأسطح الصلبة ونقل السائل. واضاف "اننا التكنولوجيا أكثر قوة على أساس فرط الاستقطاب البصرية NV مراكز وفعالة، ينبغي أن تطبق على أي جزيء الهدف، بما في ذلك الحاجة إلى الحفاظ على الظروف المحيطة بالقرب من النظم البيولوجية."