Ученые из Института Вейцмана построили магнитно-резонансный томограф, работающей с нанометровым разрешением. Он нужен прежде всего для разработки материалов и тестирования лекарств.
Обычные МРТ-сканеры, например, в больницах, имеют разрешение около одной десятой миллиметра. Это позволяет врачам диагностировать заболевания. Но этого разрешения недостаточно для исследования отдельных молекул.
Технология, разработанная в лаборатории доктора Амита Финклера, позволяет проводить МРТ-сканирование с разрешением в один нанометр (одна миллионная миллиметра) или выше.
Нано-МРТ описано в журнале Communications Physics.
МРТ основана на свойстве элементарных частиц, называемом спином. Это магнитное квантовое свойство, которое можно визуализировать как вращение вокруг оси. Оно характеризуется частотой – числом «оборотов» в секунду. Это так называемая резонансная частота. Она зависит от типа частицы и силы окружающего магнитного поля. Ее и измеряет устройство МРТ.
В обычной МРТ используется градиентное магнитное поле, сила которого меняется вдоль тела пациента. Оно заставляет резонансную частоту меняться и позволяет МРТ различать срезы ткани. Более крутой градиент позволяет делать более тонкие срезы. Вопрос, который поставили исследователи: можно ли использовать градиентное магнитное поле также для различения отдельных молекул?
Ученые разработали метод магнитно-резонансного сканирования на основе синтетического алмаза. Внутри алмаза находится дефект размером с один атом. Этот дефект действует как датчик, который изменяет интенсивность испускаемого им красного света в зависимости от спина соседних частиц.
Подход на основе такого датчика очень чувствителен даже к самым слабым сигналам, но он не всегда эффективно различает соседние частицы. Но ученым удалось справиться с проблемами и увидеть свет отдельной молекулы.
Молекулярная визуализация высокого разрешения играет решающую роль при разработке материалов и лекарств. Сегодня каждое лекарство проходит МРТ-тестирование. Это необходимо, чтобы убедиться, что оно содержит только нужное вещество с правильной молекулярной структурой. Но современные методы требуют большого количеств образцов, которые трудно получить на ранних стадиях разработки. Кроме того, эти тесты нельзя проводить при комнатной температуре.
«Предлагаемый нами нано-МРТ-аппарат может работать при комнатной температуре и исследовать структуру материалов именно в тех условиях, в которых они должны использоваться», – подчеркивает Финклер.
Иллюстрация: Moneytimes.Ru
https://www.newsru.co.il/science_hitech/20may2025/mri_nano.html
