【儀表網 儀表研發】數百年來，科學家們一直在使用光來研究活細胞。但由于生物材料對光的吸收和散射，只允許科學家觀察細胞內部和薄片組織，在深層組織和其他不透明環境中對光進行成像非常困難。
近期，麻省理工學院和紐約大學的研究團隊，聯合開發了一種新型傳感器克服了這一障礙，其通過將光信號轉換為磁共振成像(MRI)可以檢測到的磁信號，實現腦組織深處光分布的表征。研究成果發表在《Nature Biomedical Engineering》期刊，標題為“Mapping light distribution in tissue by using MRI-detectable photosensitive liposomes”。
研究人員首先制造了光敏MRI探針，具體方法是將磁性顆粒包裹在稱為脂質體的納米顆粒中，該脂質體由先前開發的特殊光敏脂質制成。
進一步的研究表明，入射光引起脂質的光異構化，并改變跨膜的流體動力學交換，從而影響MRI中的縱向弛豫加權對比度。當這些脂質暴露在紫外光下時，脂質體變得更容易滲透水，從而使內部的磁性顆粒與水進行相互作用，并產生可通過MRI檢測到的信號。當其再次暴露在藍光下時變得不透水，則無可檢測的信號產生。
接下來，研究人員將納米顆粒注射到存活大鼠的大腦中，并使用核磁共振成像來繪制對光照分布的反應，這是廣泛使用的光刺激，光度學和光療應用的特征。
研究結果表明，在光敏納米顆粒探針存在的情況下，可以使用MRI來繪制腦組織中光的空間分布。這些響應偏離了簡單的光子傳播模型，揭示了光散射和非線性響應的特征。順磁性脂質體納米顆粒可以使MRI能夠繪制深層組織和其他不透明環境中的各種光學現象。
這項研究設計的新型MRI傳感器，實現了大腦光子檢測，為光子和質子驅動的神經影像學研究開辟了一條新的途徑。
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