探寻磁共振技术的更多应用场景

《Magnetic Resonance Letters》（MRL）是由中国物理学会波谱学专业委员会、中国科学院精密测量科学与技术创新研究院（原名中国科学院武汉物理数学研究所）联合主办，在ScienceDirect上发表。入选2019年中国科技期刊卓越行动计划“高起点新期刊”。

MRL围绕磁共振在医学、化学、生物学、药理学、神经科学、地球化学、食品科学及相关领域的原理、技术和应用的研究和发展所展开。出版内容包括体内磁共振成像(MRI)、功能磁共振成像(fMRI)、磁共振波谱(MRS)、高分辨率液体和固体核磁共振(NMR)、电子自旋/顺磁共振(ESR)、核四极共振(NQR)等。

目前，该杂志已发表了第一期，共六篇文章。本文仅通过对杂志中文章的摘要、结论等内容进行翻译，以展现当前磁共振技术的研究进展、研究成果以及热门研究领域。想了解更多详细内容，还请下载原文阅读。

利用多核磁共振成像评估COVID-19造成的损伤

正在持续的新冠（COVID-19）疫情对人类社会造成严重影响。胸透和CT技术在新冠诊断方面发挥着重要作用。另外，磁共振成像(MRI)，特别是多核磁共振成像(multi- nuclear MRI)，是另一项重要医学影像技术。由于它具有无电离辐射、具有良好的软组织对比度，以及结构和功能的成像能力，在COVID-19诊断和长期评估方面很有潜力，近期已经被用于评估新冠造成的器官损伤。

该文介绍了近期以来多核MRI技术新冠对多个器官（如肺部、脑部、心脏）损伤的评估研究。这些多核MRI技术既包含了传统的临床1H MRI技术，亦有新兴的超极化129Xe气体MRI技术。研究结果表明，应用多核MRI技术，尤其是超极化129Xe气体MRI技术，可对新冠造成的肺部结构和功能的改变进行定量检测。当结合使用加速采样技术和人工智能图像重建算法，杂核MRI（13C、23Na、17O、31P）亦可用于评估多个器官的新冠损伤。这意味着多核MRI技术可成为新冠损伤及预后评估的有力工具。

超极化129Xe NMR在多孔材料和催化中的应用进展

129Xe NMR已被证明是研究多孔材料结构的有力工具。Xe是一种单原子分子的惰性气体，其电子云较大，因此对所处环境极为敏感，可用作磁共振探针使用。与传统129Xe-NMR相比，超极化129Xe可通过光泵抽运技术将Xe磁共振信号提高几个数量级。该文总结了近十年来，超极化 129Xe NMR在多孔材料和多相催化方面的应用，主要涉及分子筛、金属-有机框架(MOFs)、催化过程和动力学等方面，表明了原位HP 129Xe NMR技术成为研究催化过程中吸附和反应动力学的一种高效方法。

固体核磁共振在药物递送领域的最新技术和新前景

过去一段时期，多种NMR技术被成功用于先进材料的研究中，其中一个重要应用领域就是药物递送。在该领域中，固体核磁共振(SSNMR)是一种不可替代的表征技术，为描述固体药物的化学结构、空间连通性和界面现象提供了独特而全面的视角。该文就SSNMR在药物递送领域的广泛应用进行了综述，列举了以下案例：原料药分析、聚合物基配方分析、含环糊精体系（CDs）的分析、介孔硅材料体系分析、无机辅料体系的分析、具有金属-有机框架材料（MOFs）的系统分析，并对SSNMR在药物递送领域的发展趋势进行了展望。

与粉末X射线衍射(PXRD)、X射线光电子能谱(XPS)、氮气吸附等温线、红外光谱(IR)等表征方法相比，SSNMR对化学结构、局部结晶度和动力学以及药物和基质之间复杂的分子相互作用更加敏感。高分辨率SSNMR还可以为非均相纳米晶体提供特定结构的位置和动力学信息。

不同酸度分级ZSM-5催化剂对甘油脱水制丙烯醛的影响

甘油脱水制丙烯醛的主要挑战在于克服催化剂失活和提高产物选择性。催化剂介孔孔道酸性与甘油脱水的催化表现鲜少见于报道。该文章利用固体核磁共振技术研究了分级ZSM-5催化剂介孔孔道的酸度对甘油脱水制丙烯醛的影响，得出了中孔丰富、酸度较高的样品性能更佳的结论。

用核磁共振技术表征绿色溶剂的酸碱度

溶剂酸碱度可显著影响反应产出，因此精确测量溶剂pH值对于控制反应极为重要，然而一些有机溶剂的pH值难以通过传统pH计进行测量。该文提出可利用31P-TMPO NMR和1H- pyrrole NMR来表征环境友好型绿色溶剂的酸碱度。

MRI系统中射频功率的优化设计

自20世纪70年代以来，磁共振图像质量和患者安全一直是研究的重点。在高场(或超高场)MRI系统中，B1场引发的新兴技术促进了各种解决方案的产生。该文描述了射频功率与B1+场性能的关系，以及在射频子系统设计中要考虑的总体要求；系统总结了MR系统中射频的设计，包括整个传输链、序列算法和射频脉冲的设计，并指出了系统设计中需要改进和优化的可能性。此外，还对人体7T MR和动物MR系统的射频相关问题进行了讨论，特别是射频并行传输技术展现出的广阔前景。

从MRL期刊中收录的文章来看，磁共振技术在化学、材料、药学等领域仍是极为重要的表征手段，新的技术发展亮点在超极化的灵敏度增强技术上。比如利用超极化129Xe气体MRI技术可实现肺部结构和功能的定量检测，超极化129Xe气体NMR技术则被用于介孔材料的结构与功能研究。近期来以深度学习为代表的人工智能技术方兴未艾，迅速在磁共振图像/谱图处理方面取得成功应用，成为磁共振技术发展的另一个亮点。由此可见，若想实现核磁共振技术上的重大突破，需要以科学问题为牵引，加强各学科之间的交流，从磁共振的技术源头解决问题，进而实现磁共振应用在更多场景，产生更大的作用。

为了促进和加强国内外磁共振工作者的学术交流与合作，同时探讨国产磁共振仪器及部件的研发和产业化发展路径，仪器信息网、北京波谱学会、《波谱学杂志》将于2021年11月2-3日联合举办“第五届磁共振网络会议”(iConference on Magnetic Resonance，简称iCMR 2021)”。会议将依托成熟的网络会议平台，致力于为国内外的广大磁共振工作者提供一个突破时间和地域限制的学习和交流平台。点击此处报名。