突破超极化MRI信号衰减瓶颈：[1-¹³C]丙酮酸T1弛豫时间延长至4min

2026-07-10 11:16:45, 青岛腾龙青岛腾龙微波科技有限公司

[1 -13C]丙酮酸是超极化代谢磁共振成像中最广泛使用的探针，在肿瘤与炎症诊断以及治疗监测领域具有重要应用价值。然而，其面临的最根本障碍仍是极化的快速弛豫及伴随的信号衰减。本文报道了一种解决该问题的方法：通过研究[1 -13C]丙酮酸在8 μT 至9 .4 T磁场范围内随添加剂、溶剂及制备方法变化的核自旋弛豫弥散特性，实现了长达四分钟的T1弛豫时间。如此长的T1值可实现可靠的质控并近乎无极化损耗的信号传输，进一步提升超极化代谢MRI的检测效能。优化后的体外T1延长方案在代谢实验中将灵敏度提高一倍以上，充分展现了其卓越性能。

许多长寿命探针——例如具有化学和磁学隔离氮原子的15N标记分子或某些13 C分子并未发生相关的代谢转化，这限制了它们在研究灌注等生理过程中的应用。其他探针如13C标记葡萄糖虽代谢迅速，但弛豫速率同样快，因而难以应用于人体研究。部分15N分子在高场下弛豫时间较长，而在低场下弛豫时间较短。然而，[1 -13C]丙酮酸具有足够快的代谢速率和相对较慢的弛豫特性，因此已成为应用最广泛的超极化探针。但即便是对于丙酮酸而言，其许多应用仍受限于信噪比，这会影响空间与时间分辨率及灵敏度。

文章介绍了用于测量丙酮酸弛豫行为随磁场强度及样品成分变化规律的方法；其次，定量解析了各弛豫分量，并阐明如何通过调控样品成分来识别并抑制这些分量；该分析结果得到了相关弛豫参数的分子动力学模拟和密度泛函理论（DFT）模拟的支持；最后通过证明延长弛豫时间可提升代谢灵敏度，从而在体外验证了优化后的样品组成。点击查看原文

青岛腾龙微波科技有限公司作为美国剑桥同位素CIL（Cambridge Isotope Laboratories, Inc. ）中国区总代理，提供以下超极化富集底物，用于代谢研究以及PHIP和DNP实验。由于氘代消除甲基质子-¹³C偶极-偶极相互作用（dipolar-dipolar interaction），邻近13C核的氘的存在可能有助于延长T1时间。研究显示，其中一个或多个化合物超极化在同一个样本，从而同时探测多种途径。