项目来源：中国科学院

项目名称：3T 动态核极化-核磁共振波谱/成像仪

项目负责人：刘买利

项目摘要：

    实时全面获取肿瘤的理化性质和标志物（蛋白质和代谢物等）是肿瘤精准诊疗的基础，杂核（13C，31P 等）磁共振成像(MRI)是获取上述代谢信息的有效手段之一。然而，受灵敏度瓶颈制约，常规杂核成像异常困难。另一方面，蛋白质正确折叠形成的三维结构是其行使功能的基础，而错误折叠则是很多疾病的原因。核磁共振（NMR）能在原子水平上定量研究蛋白质的折叠和化学修饰，能同时获得折叠及化学修饰的动力学速率和结构信息，具有独特的优势。受较低灵敏度的制约，常规的NMR 技术难以探测蛋白质较快的折叠和化学修饰过程。因此，突破常规NMR 固有灵敏度限制是当前磁共振领域面临的首要挑战。动态核极化（DNP）是一种基于电子-核的自旋极化转移技术，可提高各种分子（离子）的核磁共振信号2～5 个数量级。一方面，利用DNP 使得每个核磁实验的时间缩短，提高了时间分辨率，使得研究蛋白质折叠和较快化学修饰动态过程成为可能。另一方面，利用动态核极化-核磁共振分子影像实现活体肿瘤内外分子（离子）原位时-空信息的同步可视化，从而提供肿瘤发生、发展和治疗过程中分子代谢、理化性质变化等重要信息，为肿瘤精确诊断和治疗提供信息。本项目从自主创新研发的温度控制系统、高频微波发射系统、多共振探头等核心技术入手，研制一台具有完全自主知识产权溶融型动态核极化（Dissolution DNP）装置并开展生物大分子和肿瘤的应用研究，实现活体的实时分子成像。该谱仪的建立有望为完成武汉物理与数学研究所“一三五”规划中三个重大突破之一“先进磁共振谱仪技术与方法”和五个重点培育方向之一“超灵敏磁分子探针与分子影像”提供重要保障；为本所创新研究群体项目“生物核磁共振波谱学”中有关分子影像研究提供重要的研究手段。同时该谱仪的建立将为国内开展DNP-NMR 研究提供一个重要平台。