Föreställ dig att fästa en ledstjärna till en läkemedelsmolekyl och följa dess resa genom vår slingrande inre, spåra precis var och hur det interagerar med kemikalierna i våra kroppar för att hjälpa till att behandla sjukdomar.

Duke-forskare kan vara närmare att göra just det. De har utvecklat en kemisk etikett som kan fästas på molekyler för att få dem att lysa upp under magnetisk resonanstomografi (MRT).

Denna tagg eller "glödlampa" ändrar sin frekvens när molekylen interagerar med en annan molekyl, potentiellt gör det möjligt för forskare att både lokalisera molekylen i kroppen och se hur den metaboliseras.

"MRT-metoder är mycket känsliga för små förändringar i den kemiska strukturen, så att du faktiskt kan använda dessa taggar för att direkt avbilda kemiska transformationer, sa Thomas Theis, en biträdande forskningsprofessor vid kemiavdelningen vid Duke.

Kemiska taggar som lyser under MRT är inte nya. 2016, Duke-teamet från Warren S. Warrens labb och Qiu Wangs labb skapade molekylära glödlampor för MRI som brinner ljusare och längre än någon tidigare upptäckt.

I en studie publicerad 9 mars i Vetenskapens framsteg , forskarna rapporterar en ny metod för att fästa taggar på molekyler, tillåta dem att indirekt tagga molekyler till ett bredare spektrum av molekyler än de kunde tidigare.

"Taggarna är som glödlampor täckta med kardborreband, sa Junu Bae, en doktorand i Qiu Wangs labb på Duke. "Vi fäster den andra sidan av kardborrbandet på målmolekylen, och när de väl hittar varandra håller de fast."

Denna reaktion är vad forskare kallar bioortogonal, vilket innebär att taggen bara kommer att fastna på det molekylära målet och inte reagerar med några andra molekyler.

Och reaktionen utformades med en annan viktig egenskap i åtanke - den genererar en sällsynt form av kvävgas som också tänds under MRT.

"Man skulle kunna tänka sig många potentiella tillämpningar för kvävgasen, men en som vi har tänkt på är lungavbildning, " sa Theis.

För närvarande är det bästa sättet att avbilda lungorna med xenongas, men denna metod har baksidan av att söva patienter. "Kvävgas skulle vara helt säker att andas in eftersom det är vad du andas in i luften ändå, " sa Theis.

Andra tillämpningar kan vara att titta på hur luft strömmar genom porösa material eller att studera kvävefixeringsprocessen i växter.

En nackdel med de nya taggarna är att de inte lyser lika länge eller lika starkt som andra MRI molekylära glödlampor, sa Zijian Zhou, en doktorand i  Warrens labb på Duke.

Teamet mixar med formeln för polarisering, eller lyser upp, molekyltaggarna för att öka deras livslängd och briljans, och att göra dem mer kompatibla med kemiska förhållanden i människokroppen.

"Vi utvecklar nu nya tekniker och nya procedurer som kan vara till hjälp för att driva polarisationsnivåerna ännu högre, så att vi kan få ännu bättre signaler för dessa applikationer, " sa Zhou.