由加纳科学家约瑟夫·纳纳·盖耶在韦恩州立大学领导的研究团队,开发出一项革命性技术,旨在使先进磁共振成像(MRI)更广泛地应用于非洲各地医院。
这项名为"无液氮冷却氙气连续输送系统"的创新技术,使科学家无需依赖昂贵的液氮冷却设备,即可生产并维持超极化氙-129气体。超极化氙-129是一种特殊气体,可将MRI信号增强逾万倍,使医生能够实时观察肺部等器官的运作情况。
传统方法生产与使用该气体需复杂昂贵的低温系统,而新技术在无液氮条件下即可实现同等效果。
激光到肺部
2022年,美国食品药品监督管理局(FDA)批准超极化氙-129用于肺部成像,这一里程碑使医生能够可视化气流、氧气交换过程,并检测哮喘和肺纤维化等疾病的早期迹象。
然而,该技术在非洲等发展中国家的应用潜力长期未被充分开发。
传统超极化氙生产依赖名为"自旋交换光泵浦"的精密工艺,需使用激光激发的铷蒸气和低温冷却来对齐氙原子。新型无液氮系统同时具备环保优势:能耗更低,且避免了热带气候下低温介质储存难题。
低温技术壁垒
盖耶在接受《每日图形报》电话采访时指出:"我们希望使强大成像技术更易获取,尤其针对成本与基础设施常成阻碍的地区。"
他解释道,团队设计的无液氮连续输送系统可在室温下维持氙气极化状态长达15分钟,从而产生稳定气流,直接输入MRI扫描仪或分析设备。
"我们已证明可在室温下持续输送超极化氙气,这意味着没有低温基础设施的医院现在也能采用这项强大成像工具。"他补充说明。
盖耶强调,传统超极化氙生产需用液氮冷冻气体,"该流程不仅昂贵,在加纳等发展中国家的医院或实验室根本不具可行性。"团队将原本间歇性的分批处理转变为连续流畅的工艺,即使气体经数米管道传输后,氙原子磁化率仍保留16%以上——完全满足临床与实验室需求。
据他介绍,系统的简易性与便携性有望彻底改变资源匮乏环境中的医疗成像。
"加纳许多医院已配备MRI设备,但进口造影剂的高成本常制约其应用。这套系统提供了经济高效的替代方案,可大幅提升设备功能。"他表示。
新前沿领域
该技术对非洲医疗健康影响深远。通过消除液氮需求并降低运营成本,新系统使地区医院、大学及研究机构得以开展此前无法实现的先进成像研究。
盖耶指出:"核心在于让高科技科学在低资源环境中成为可能。这将改变我们诊断和研究肺部疾病的方式,甚至影响实验室中药物相互作用或材料吸收的监测流程。"
除医疗领域外,超极化氙可作为分子传感器,检测药物与靶点的结合情况或气体在材料中的吸收过程——这些能力将惠及加纳在环境、制药和能源领域的研究人员。
【全文结束】

