美科學(xué)家開(kāi)發(fā)出納米級(jí)磁共振成像儀

摘要: 美國(guó)IBM公司研究中心和斯坦福大學(xué)納米探索中心的科學(xué)家們共同開(kāi)發(fā)出一種磁共振成像儀（MRI），其分辨率要比常規(guī)MRI高出1億倍。 通過(guò)將MRI的分辨率擴(kuò)展到如此精細(xì)的程度，科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種顯微鏡，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該顯微鏡最終也許足以揭示蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和相互作用，為個(gè)性化醫(yī)療和靶標(biāo)藥物的開(kāi)發(fā)取得更新進(jìn)......

美國(guó)IBM公司研究中心和斯坦福大學(xué)納米探索中心的科學(xué)家們共同開(kāi)發(fā)出一種磁共振成像儀（MRI），其分辨率要比常規(guī)MRI高出1億倍。發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院報(bào)》的這項(xiàng)研究成果，標(biāo)志著為在納米級(jí)研究復(fù)雜3D結(jié)構(gòu)提供分子生物學(xué)和納米技術(shù)工具方面邁出了重大一步。
    
    通過(guò)將MRI的分辨率擴(kuò)展到如此精細(xì)的程度，科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種顯微鏡，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該顯微鏡最終也許足以揭示蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和相互作用，為個(gè)性化醫(yī)療和靶標(biāo)藥物的開(kāi)發(fā)取得更新進(jìn)展鋪平道路。該成就也將對(duì)從蛋白質(zhì)到集成電路等材料研究產(chǎn)生影響，此類材料的研究對(duì)詳細(xì)了解原子結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。
    
    IBM研究中心戰(zhàn)略與運(yùn)營(yíng)副總裁馬克戴恩表示，該項(xiàng)技術(shù)有望提供非侵入的方式來(lái)展示諸如蛋白質(zhì)等生物結(jié)構(gòu)的三維細(xì)節(jié)，將給人們觀察病毒、細(xì)菌、蛋白及其他生物分子的方法帶來(lái)革命性變化。
    
    這項(xiàng)成果的取得得益于一種稱為磁共振力顯微鏡（MRFM）技術(shù)，該技術(shù)依賴于超細(xì)磁力的探測(cè)，除了高分辨率，該成像技術(shù)還有更進(jìn)一步的化學(xué)特性優(yōu)勢(shì)，可“看到”表面下的東西。而且與電子顯微鏡不同的是，該技術(shù)不會(huì)對(duì)敏感的生物材料造成破壞。
    
    十多年來(lái)，IBM科學(xué)家在MRFM領(lǐng)域一直占據(jù)著領(lǐng)軍的地位?，F(xiàn)在，IBM領(lǐng)導(dǎo)的研究小組已大幅提升了MRFM的靈敏度，并將其與先進(jìn)的三維圖像重建技術(shù)相結(jié)合，這使得他們首次能揭示納米尺寸生物體的MRI。該技術(shù)應(yīng)用于煙草花葉病毒樣本時(shí)，獲得的分辨率可低至4納米（煙草花葉病毒的寬為18納米）。
    
    該新技術(shù)與使用梯度和成像線圈的常規(guī)MRI不同。研究人員使用MRFM來(lái)檢測(cè)置于顯微懸臂下樣品的微小磁力，這個(gè)懸臂是一個(gè)狀如跳板的薄硅片。當(dāng)樣本氫原子中的磁自旋與周圍納米級(jí)磁尖發(fā)生作用時(shí)，激光干涉就可跟蹤懸臂的運(yùn)動(dòng)。對(duì)磁尖進(jìn)行三維掃描，就可對(duì)懸臂的震動(dòng)進(jìn)行分析，從而建立起一個(gè)三維圖像。
    
    IBM研究中心納米技術(shù)部主任丹?路加爾說(shuō)，作為醫(yī)療成像領(lǐng)域眾所周知的有力工具，MRI顯微能力一直非常有限，而納米MRI技術(shù)能夠展現(xiàn)出個(gè)別蛋白質(zhì)分子與分子化合物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這是人們了解生物功能的關(guān)鍵。研究人員接下來(lái)將努力增強(qiáng)MRFM的靈敏度，希望能在半導(dǎo)體或是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，顯示單個(gè)分子與原子的影像。