Израелски и германски учени са разработили нов метод за магнитно-резонансна томография (МРТ), който може да различава структури с размер до една милиардна част от метъра, предаде израелската новинарска агенция ТПС.
Това означава, че устройството може да изобразява отделните атоми в молекула. Това е първият път, когато МРТ постига такава нанометрова разделителна способност при стайна температура.
Обикновените болнични МРТ апарати имат разделителна способност около 0,1 мм, което е достатъчно за изобразяване на човешкото тяло, но не и на молекули. Предишните опити за наноразделителна способност изискваха екстремно ниски температури или не можеха да различават отделни атоми.
Новият пробив е постигнат от докторантката Лиора Шейн Любомирски и Амит Финклер в Института "Вайцман". "Това устройство ни позволява да видим структурата на единични молекули - нещо, което преди беше невъзможно. Това не е просто подобрение, а ново определение на възможностите на МРТ", каза Финклер.
В проекта участват и учени от Университета в Щутгарт, Германия, и Телавивския университет.
За да постигнат това, учените създават нов тип магнитен генератор. Той използва златен проводник във формата на рибена кост, поставен на кварцов накрайник, който при подаване на ток създава много силен магнитен градиент - 1000 Тесла на метър, което е 10 000 пъти по-силно от стандартните МРТ апарати. Това позволява да се различават атоми, разделечени на милиардна част от метъра.
"Ключът не е просто да увеличим силата на магнитното поле, а да направим промените му много резки на малко разстояние. Така всеки атом получава своя уникална резонансна честота, дори ако са много близо", обясни Финклер.
Екипът също използва специални квантови сензори - азотно-ваканционни центрове в синтетичен диамант, които са изключително чувствителни. Преди те можеха само да усещат близостта на атоми, но не можеха да ги различават. Сега новият магнитен градиент им позволява да разчитат „уникалния подпис" на всеки атом.
"Рано не можехме да разделим сигналите на отделните водородни атоми в молекулата", каза Любомирски. "Сега всеки водороден атом се показва с различна честота в зависимост от мястото си, което ни позволява да създадем изображение с висока резолюция."
Освен това магнитното поле се управлява електронно и може да се включва и изключва за по-малко от 1 микросекунда. Това намалява смущенията по време на сканирането и повишава точността.
Важно е, че системата работи при стайна температура, докато други подобни технологии изискват охлаждане. "Това означава, че можем да проучваме материали в реални условия, което е голяма крачка както за науката, така и за индустрията", добави Финклер.
Технологията има голям потенциал за фармацевтиката и знанието за различните материи. Днес МРТ се използва за анализ на лекарства, но само на големи проби. Новият метод ще позволи тестване на единични молекули, което ще намали нуждата от големи количества и ще ускори разработването на нови лекарства.
В материалната наука пък устройството ще помогне да се разбере по-добре структурата на свръхпроводници, катализатори и наноматериали на атомно ниво. Също така технологията може да бъде полезна за откриване на следи от експлозиви, наркотици или токсини, което я прави подходяща за криминалистиката и сигурността.
"Това е началото на нова ера в молекулярното изобразяване. Сега можем да картографираме материята на атомно ниво - бързо, прецизно и при стайна температура", каза Финклер.
(Тази информация се разпространява по споразумение между БТА и ТПС)
