最近、中国科学院精密測定科学技術革新研究院は武漢大学などと協力して水溶液中のガス磁気共鳴信号を増強する新方法を発展させ、この方法は水溶液中でガスの磁気共鳴信号を著しく増強し、それによって磁気共鳴分子の検出感度を高めることができる。関連する研究結果は『アメリカ国立科学アカデミージャーナル』（PNAS）に発表された。
磁気共鳴スペクトルとイメージング（NMR/MRI）は重要な分析と医学映像技術として、液体、固体、生体状態で人体の構造と機能を表示する映像学技術として広く応用されており、実体臓器にイメージングでき、放射性がなく、イメージング深度の制限がない。しかし肺にとって、伝統的な磁気共鳴イメージング（1 HMRI）技術は肺胞内のガスイメージングを実現することが難しく、そのため肺は伝統的な磁気共鳴検出の「盲点」となった。
ガス磁気共鳴エネルギーは伝統的な磁気共鳴の不足を補うことができる。精密測定院の周欣課題グループは超分極技術を通じて129 Xeガス磁気共鳴信号を50000倍以上増強し、人体肺部の構造と機能の検査に応用し、肺部を「点灯」することに成功した。この技術は侵襲性がなく、肺の重大疾患の診断と治療評価において、他の技術*の優位性がある。しかし、129 Xe磁気共鳴を直接生物系検出に用いることには特異性はない。近年、一連の分子「ケージ」が開発され、129 Xe原子を結合することができ、超分極129 Xe磁気共鳴特異的検出能力を付与した。しかし、これらの分子の「ケージ」にはいずれも水溶性が悪く、「ケージ」内の129 Xe信号が弱いという問題があり、「ケージ」内の129 Xe信号強度を高めることはこの分野が直面している大きな課題である。
この研究では、研究者*は水安定性のある金属有機骨格材料（MOF）であるZIF-8を129 Xeのナノ「ケージ」として129 Xeを搭載し、水溶液中の「ケージ」内129 Xeの濃度を効果的に高めることができ、課題グループが自主的に開発した超分極ガス磁気共鳴科学機器を利用して、水溶液中の「ケージ」内129 Xeの磁気共鳴信号を著しく増強し、従来の分子「ケージ」内129 Xeの磁気共鳴信号より200倍向上し、超分極129 Xe磁気共鳴分子映像分野の重要な突破を実現した。また、「ケージ」内のXe信号強度の障壁を突破したため、生物検査においてこの信号と血液中の信号との化学的交換を利用して、血液中の微弱な信号を増幅することができ、それによって血液中の分子検出の感度を高めることができる。
この方法は「Hyperpolarized Xe Signal Advancement by Metal-organic framework Entrapment（Hyper-SAME）」と命名された。Hyper−SAMEは、著者らが以前に発明したHyper−SAGE技術（PNAS、2009）と結合し、129 Xeの磁気共鳴信号をさらに最適化、増幅することができる。この研究は水溶液中のガス磁気共鳴の感度と分解能を著しく向上させ、ガス磁気共鳴が生物医学の主要ツールとして高感度ターゲットの検出に一歩前進したことを代表している。
精密測量院博士の曽慶斌氏と武漢大学博士の別秉林氏は共同著者であり、精密測量院研究員の周欣氏、郭茜旎氏、武漢大学教授の鄧鶴翔氏は共同通信著者である。この研究は科学技術部、国家自然科学基金委員会、中国科学院の支持を得た。