Nature子刊介绍全新MRI技术 克服现有技术缺点

由著名纳米研究科学家Jinwoo Cheon教授领导的1个研究组研发出了1种新型磁共振成像（MRI）技术：Nano MRI Lamp，这类技术平台能现有MRI造影剂的局限性问题，仅在靶标疾病存在的情况下才会显现磁共振成像信号。

这1研究成果公布在2月6日的Nature Materials杂志上，文章的通讯作者Cheon教授在生物学利用，和无机纳米粒子的设计合成等领域做出了有重要影响的工作，已在国际著名刊物上发表上百余篇文章，援用近8000次。

MRI最早于1977年用于人体，已成了愈来愈受欢迎的非侵入性诊断技术，这类技术的1大优势在于采取的不是有害辐射。通过MRI能看到1些组织的天然对照，但是在1些特殊类型的成像中，需要向患者施用MRI造影剂，才能增加靶标区域与身体其余部份之间的差异。

“典型的MRI造影剂，如钆，是通过注射进入人体，会散布到全部生物系统中，具有相对较大的背景信号，”Cheon教授说，“我们发现了1种新的方法，能只针对靶标位置开启MRI造影信号。”

这类新的技术Nano MRI Lamp（纳米MRI灯）由两种磁性材料组成：猝灭剂（磁性纳米颗粒）和增强剂（MRI造影剂）。信号开启还是关闭取决于这二者之间的距离，当这两种材料之间的临界距离大于7nm时，MRI信号是“ON”，而当距离小于7nm近时，MRI信号是“OFF”。研究人员将这类现象称为磁共振调谐（Magnetic REsonance Tuning，MRET），这就类似于荧光共振能量转移（FRET）的光学传感技术。

研究人员在癌症诊断中检测了这类新技术平台，他们在癌症小鼠中检测1种可以引诱肿瘤转移的酶：MMP⑵（基质金属蛋白酶2），通过由MMP⑵天然切割的接头连接上述两种磁性材料，当两种材料彼此靠近时，MRI信号为“OFF”；而在有癌症的时候，这个接头会被MMP⑵切断，致使两种材料分离，MRI信号就切换为“ON”。

因此，MRI信号能唆使MMP⑵和肿瘤的位置，另外，科学家们还发现MRI信号的亮度与癌组织中MMP⑵的浓度相干。

更重要的是，Nano MRI Lamp在遇到与特定疾病相干的生物标志物时才会打开，因此灵敏度更高，“目前的造影剂就像在阳光普照的日子里使用手电筒，效果有限，而这类新技术就像在晚上使用闪光灯，因此更有用，”Cheon解释说。

除癌症诊断以外，Nano MRI Lamp 理论上还可以用于研究各种生物学事件，例如酶解作用，pH值变化，蛋白-蛋白相互作用等，研究人员希望它未来可以用于体外和体内诊断。

“虽然我们还有很长的路要走，但目前我们建立了这个理论，并且我们相信MRET和Nano MRI Lamp 可以作为1种新的传感原理，扩大对生物学系统的探索。”这1研究组目前正在开发更安全和更智能的多任务造影剂，可以同时记录和解释多个生物靶标，并终究帮助我们更好地了解生物进程，更准确的诊断疾病。

编译自：Distance-dependent magnetic resonance tuning as a versatile MRI sensing platform for biological targets.Nat Mater 2017 Feb 6.