科学家开发出可检测大脑深处光线的新型传感器
- 2023/1/17 9:34:56 13175
- 来源：科技部生物中心
【仪表网 仪表研发】数百年来，科学家们一直在使用光来研究活细胞。但由于生物材料对光的吸收和散射，只允许科学家观察细胞内部和薄片组织，在深层组织和其他不透明环境中对光进行成像非常困难。
近期，麻省理工学院和纽约大学的研究团队，联合开发了一种新型传感器克服了这一障碍，其通过将光信号转换为磁共振成像(MRI)可以检测到的磁信号，实现脑组织深处光分布的表征。研究成果发表在《Nature Biomedical Engineering》期刊，标题为“Mapping light distribution in tissue by using MRI-detectable photosensitive liposomes”。
研究人员首先制造了光敏MRI探针，具体方法是将磁性颗粒包裹在称为脂质体的纳米颗粒中，该脂质体由先前开发的特殊光敏脂质制成。
进一步的研究表明，入射光引起脂质的光异构化，并改变跨膜的流体动力学交换，从而影响MRI中的纵向弛豫加权对比度。当这些脂质暴露在紫外光下时，脂质体变得更容易渗透水，从而使内部的磁性颗粒与水进行相互作用，并产生可通过MRI检测到的信号。当其再次暴露在蓝光下时变得不透水，则无可检测的信号产生。
接下来，研究人员将纳米颗粒注射到存活大鼠的大脑中，并使用核磁共振成像来绘制对光照分布的反应，这是广泛使用的光刺激，光度学和光疗应用的特征。
研究结果表明，在光敏纳米颗粒探针存在的情况下，可以使用MRI来绘制脑组织中光的空间分布。这些响应偏离了简单的光子传播模型，揭示了光散射和非线性响应的特征。顺磁性脂质体纳米颗粒可以使MRI能够绘制深层组织和其他不透明环境中的各种光学现象。
这项研究设计的新型MRI传感器，实现了大脑光子检测，为光子和质子驱动的神经影像学研究开辟了一条新的途径。
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