核磁共振造影剂成像分析仪

仪器信息网讯 为进一步促进我国低场核磁共振技术研究工作的开展和学术交流，并推进低场核磁共振技术在各领域中的应用，2013年10月12日，由上海理工大学主办、纽迈电子科技有限公司协办的&ldquo 第五届全国低场核磁共振技术及应用研讨会&rdquo 在上海理工大学召开，150余名来自不同专业领域的专家和学者出席了会议，仪器信息网应邀参加了此次会议。本次大会主席上海理工大学医疗器械与食品学院院长刘宝林教授主持了会议，上海理工大学副校长刘平发表了演讲，王欣博士代表庄松林院士宣读了贺词。会议现场上海理工大学教授医疗器械研究所所长聂生东教授　　代表本次会议主办方，上海理工大学的聂生东教授围绕磁共振技术中的二维谱做了主题报告，聂生东教授谈到：&ldquo 二维谱的出现是核磁共振(NMR)检测技术的一次飞跃，从二维谱中可以快速、精确地对不同组分进行区分，因而在测录井和常规实验中被广泛采用。&rdquo 聂生东教授从实验采集数据中反演出二维谱的过程，比一维反演需要解决更多、更复杂的问题. 聂生东教授带领的团队通过研究罚函数正则化和子空间正则化两大类方法，分析了不同二维反演算法的优点和不足. 根据对近年来国内外相关文献的深入分析可知，虽说目前已有的二维反演算法都存在一定的局限性，但其仍然具有很大的发展空间。中国石油大学地球物理与信息工程学院院长肖立志　　作为我国核磁共振测井的开创者之一，肖立志围绕核磁仪器的发展历程做了报告，肖立志教授表示：&ldquo 目前，全球核磁共振仪器及耗材市场规模上百亿美金，其中占份额比较高的产品有液体高分辨核磁波谱仪、固体核磁波谱仪、医用核磁成像仪，而多孔介质核磁分析仪、井下油气核磁探测仪、地表资源核磁探测仪等低场核磁共振仪器近几年则异军突起。&rdquo 　　&ldquo 因高场核磁共振仪器因体积大、价格昂贵，低场化、小磁铁、便携式、低成本、个性化和掌上化成为了核磁共振技术的发展趋势。低场核磁共振仪器的第一应用是医学诊断，第二是化学研究，第三则是方兴未艾的&lsquo 多孔介质&rsquo 领域。如果说高场核磁共振仪器是医学诊断、化学研究的实验室里的&lsquo 阳春白雪&rsquo ，那么低场核磁共振仪器将成为每个实验室里的&lsquo 下里巴人&rsquo 。&rdquo 　　最后，肖立志指出：&ldquo 技术知识的普及、价格和速度的限制、解决方案的精细化要求、行业样品的多样性和丰富性是当前核磁共振仪器面临的挑战。&rdquo 上海交通大学纳米生物医学研究中心主任古宏晨　　上海交通大学的古宏晨教授做了关于磁共振在生命科学领域应用的主题报告，古宏晨教授介绍说：&ldquo 磁共振成像成果(MRI)是八十年代发展起来的一项先进医学成像诊断成果，其性能比已有的其他成像诊断成果如X射线CT优越，主要用于软组织的检测与早期诊断，可以提高疾病早期诊断准确度。&rdquo 　　&ldquo 我目前的研究方向主要是磁共振成像造影剂。它是用来缩短成像时间，提高成像对比度和清晰度的一种磁性纳米材料。由于磁性纳米材料具有粒径小和强的可操纵性而被成功地应用于疾病的诊断与治疗以及生物物质的分离等方面，尤其是其作为造影剂在磁共振成像方面具有非常好的应用前景。&rdquo 海外华人磁共振协会主席、哈佛大学教授宋一桥　　宋一桥主要介绍了核磁共振的基本原理以及核磁共振技术在多孔介质中测量流体信息的物理机制。之后，宋一桥针对生物医学、石油工业以及食品工业等不同研究领域中常见的多孔介质，如红细胞、骨骼组织、储层岩石及奶酪等特定对象，如何利用核磁共振技术有效地测量出人们所关心的物理信息，利用大量的实验谱图进行了详细的阐述，并说到：&ldquo 核磁共振技术在测量奶酪等多孔介质的流体信息有着自身的独到之处。&rdquo 分会场掠影　　本次会议除了主会场主题报告外，还设置了食品农业、生命科学、地球物理与多孔介质、橡胶/材料/高分子4个分会场，来自不同专业领域的与会专家围绕着当前低场核磁共振技术发展中的一些关键问题，如短弛豫时间、微弱信号测量、分子扩散运动研究、提供成像分辨率等进行了广泛和深入的交流，并针对当前国内低场核磁共振技术应用及国产低场核磁共振仪器的发展提出建议。上海纽迈电子科技有限公司总经理杨培强　　作为此次会议的协作方负责人，杨培强表示：&ldquo 纽迈科技自第一届全国低场核磁共振技术及应用研讨会起坚持与主办方展开紧密合作，到现在已经连续合作了5届。现在这个会议的规模越来越大，从最初的50人发展到了现在的150余人，吸引了越来越多从事低场核磁共振技术开发与应用研究的国内外专家学者。随着核磁共振用户数量的扩大，我们应该吸引更多的低场核磁厂家一起推动技术的推广与应用，厂家、高校、研究院所、学会、政府等通过合作共同参与到推广应用中，使核磁共振技术能够广泛地为用户和社会创造应用和研究价值才更有意义，为此中国仪器仪表学会分析仪器分会同意成立核磁共振分析仪器专业委员会，今后将由专委会担当起主办方的职责。&rdquo 　　&ldquo 目前低场核磁共振技术的发展趋势主要有三点，一是能够测量更微弱的信号；二是对核磁信号有更快捷的有效响应速度；三是能够获得更多的有用信息。低场核磁共振仪器则主要表现在由实验室科研用发展为现场便携式、工业在线式等。作为一家专注于低场核磁共振技术及仪器开发的公司，我们希望在低场核磁共振仪器&lsquo 快弛豫、弱信号&rsquo 方面，开拓出更多的应用领域，为国内外用户创造更多的应用价值。&rdquo 合影留念

韩国基础科学研究院纳米医学研究团的科研团队日前发表了一种全新的纳米磁共振成像(MRI)造影剂技术，能够大幅度提升医学图像的可识别度。动物实验表明，使用该造影剂，实验鼠异常组织的亮度达到了周围健康组织亮度的10倍。　　新的造影剂技术具有选择性，形成的核磁共振图像对癌症等特定代谢的标志物敏感。研究人员将该造影剂命名为“核磁共振纳米灯”。　　纳米造影剂基于磁谐振技术，主要由两种磁性材料组成，包括“开关材料”(磁性纳米颗粒)和“显影材料”(顺磁性MRI造影剂)，两种材料之间的距离不同，核磁共振图像的亮度也不同。两种材料之间的临界距离大于7纳米时，开关材料对显影材料的影响消失，顺磁性造影剂在MRI图像上充分显影，此时相当于开关的“开” 当二者距离小于7纳米时，顺磁性显影材料在MRI图像上的状态则是“关”。　　研究人员制造了一种足以探测实验鼠体内癌症的造影剂。造影剂使用一种能够被癌症代谢产物MMP-2酶切断的生物材料连接“开关材料”和“显影材料”，令两种材料之间的初始距离低于7纳米。显影剂注入实验鼠组织后，如果组织中存在癌变，两种材料之间的连接将会被MMP-2酶切断，导致两种材料分离，MRI图像会将病灶区域显示为高亮度。　　使用纳米造影剂技术，MRI检查能够显示肿瘤的存在和具体分布，还可以通过图像揭示癌组织中MMP-2酶的浓度，获得癌变分期等进一步信息。　　研究人员相信，该技术作为一种全新的生物传感器，还将解决更多的生物和医学课题。现该团队正在开发更安全、更智能的多任务造影剂，以同时记录和解释多个生物学靶标。　　MRI问世至今已有近40年历史，成为一种主要的非侵入式诊断技术。MRI诊断中广泛使用造影剂，以提高图像可辨识性。

近日，中山大学附属第七医院肾泌尿外科中心庞俊教授团队在载药纳米超声造影剂研究中取得成果，在国际知名期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》（IF=9.229，JCR1区）上发表研究性论文。图1｜国际知名期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》（IF=9.229，JCR1区）超声（US）由于其安全性、非放射性、实时监测和低成本而被广泛用于临床诊断成像。然而，传统的超声造影剂（UCAs）只能用于血池成像，且由于尺寸相对较大，无法实现肿瘤区域的血管外成像。此外，仅应用常规UCAs也不能达到预期的治疗目的。基于纳米粒子（NPs）的UCAs因其无创性、精确靶向、可见性和装载小分子的便利性而受到越来越多的关注。产生气体的NPs具有很高的回声敏感性，二硫键可以用于还原响应性NPs药物递送系统制备。目前，已报道的同时具有超声成像和治疗功能的医用NPs大多仅基于pH响应性药物释放，并且药物释放速率不完全。基于上述考虑，庞俊教授团队制备了包裹二硫聚合物、碳酸氢钠(NaHCO3)水溶液和化疗药物盐酸阿霉素盐(DOXHCl)的NPs(DOX@HADT-SS-NaHCO3NPs)。NaHCO3在酸性条件下能产生CO2，提供回声信息；更重要的是，双重pH/GSH响应性药物释放可以进行癌症治疗，最终实现前列腺癌US成像和治疗的一体化。图2｜制造聚合物步骤和通过产生回声CO2气泡放大超声对比度并发挥按需治疗作用的NPs示意图文章中，标记Cy5.5的HADT-SS-NaHCO3NPs在C4-2荷瘤裸鼠体内的生物分布活体实验成像，使用了博鹭腾AniView100多模式动物活体成像系统拍摄。当C4-2荷瘤裸鼠的肿瘤体积达到100mm3时，静脉给药注射游离Cy5.5和Cy5.5@HADT-SS-NaHCO3NPs溶液。活体结果显示用Cy5.5@HADT-SS-NaHCO3NPs处理的小鼠肿瘤中的荧光信号从0.5到4小时逐渐增加，并在4小时达到峰值，然后随着时间的推移逐渐减弱。相比之下，整个时期肿瘤部位未观察到明显的游离Cy5.5荧光信号，游离Cy5.5荧光信号主要出现在肝脏。定量荧光信号也证实了Cy5.5@HADT-SS-NaHCO3NPs在肿瘤和肝脏中分布的趋势，揭示了HADT-SSNaHCO3NPs通过EPR效应在肿瘤组织中的特异性积累。图3｜负载Cy5.5的HADT-SS-NaHCO3NPs(A)和具有等效Cy5.5浓度(0.2 mg/kg)的游离Cy5.5溶液(B)在C4-2荷瘤小鼠中的体内生物分布。静脉注射后0.5、1、2、4、8、12、24、48和72小时，用AniView100获得的小鼠背部和前部的体内荧光图像,一列代表同一只裸鼠的正面和背面。(C)和(D)为肿瘤组织和肝脏荧光强度的定量分析US造影剂已广泛应用于肿瘤的诊断和鉴别诊断。商业US由于体积大，成像时间短，应用受到限制；同时，仅应用常规的US造影剂并不能达到预期的治疗目的。庞俊教授团队设计的HADT-SS-NaHCO3NPs在酸性pH条件下表现出明显增强的超声对比度和抗肿瘤效果，为前列腺癌的有效超声成像诊断和治疗提供了一种有效的潜在药物。文献链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c00077