Новые фуллерены могут значительно повысить чёткость МРТ-снимков

Исследователи из Токийского университета впервые продемонстрировали использование молекул фуллеренов в качестве поляризующих агентов для метода динамической ядерной поляризации (DNP). Этот метод позволяет повысить чувствительность магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Лазер (зелёный) воздействует на фуллерен (синий) с модификациями (оранжевый). Это поляризует встроенные электроны (жёлтые), которые, в свою очередь, передают свою ориентацию соседним протонам (красные). Именно это позволяет датчикам МРТ-аппарата видеть то, что ранее было недоступно. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-66211-y

Стандартная МРТ эффективно работает только с образцами, богатыми водой. Техника DNP позволяет визуализировать и другие молекулы, но требует сложных условий: сверхнизких температур и мощных магнитных полей. Японские учёные предложили более простой подход.

Они создали специальные модифицированные фуллерены (также известные как «бакиболы» — сферические молекулы углерода). При облучении светом электроны этих фуллеренов поляризуются и передают своё состояние ядрам атомов в целевых молекулах, например, в пирувате или противоопухолевых препаратах. Это усиливает сигнал, который улавливает МРТ-сканер.

«Наша работа показывает, что с помощью специально разработанных фуллеренов мы можем повысить уровень поляризации до 14,2% в образце неупорядоченного, стеклообразного материала. Этот уровень достаточно высок для биологических применений, где минимальный желаемый порог составляет 10%», — пояснил профессор Нобухиро Янай.

Ключевое преимущество новой методики, названной триплет-DNP, — отказ от жидкого гелия для охлаждения. Это позволяет использовать более простое и дешёвое оборудование. Поляризация целевых молекул происходит вне организма, после чего потенциально вредный фуллерен удаляется, а сам образец может быть введён пациенту.

Следующая цель исследователей — создать биосовместимые матрицы для гиперполяризации медицински значимых молекул и протестировать технологию на животных моделях. По оценкам учёных, внедрение метода в реальную клиническую практику может занять от 10 до 20 лет.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.