Forskare har utvecklat ett nytt sätt att magnetisera molekyler som finns naturligt i människokroppen, banar väg för en ny generation av billig magnetisk resonanstomografi (MRI) teknik som skulle förändra vår förmåga att diagnostisera och behandla sjukdomar inklusive cancer, diabetes och demens.
Även om det fortfarande är i ett tidigt skede, forskning som rapporteras idag i tidningen Vetenskapliga framsteg har tagit betydande steg mot en ny MR-metod med potential att göra det möjligt för läkare att anpassa livräddande medicinska behandlingar och låta avbildning i realtid ske på platser som operationssalar och praktiserande läkare.
MR, som fungerar genom att detektera molekylernas magnetism för att skapa en bild, är ett avgörande verktyg för medicinsk diagnostik. Dock, nuvarande teknik är inte särskilt effektiv - en typisk sjukhusskanner kommer effektivt att detektera bara en molekyl per 200, 000, gör det svårt att se hela bilden av vad som händer i kroppen.
Förbättrade skannrar prövas nu i olika länder, men eftersom de fungerar på samma sätt som vanliga MR -skannrar - med hjälp av en superledande magnet - förblir dessa nya modeller skrymmande och kostar miljoner att köpa.
Forskargruppen, baserat vid University of York, har upptäckt ett sätt att göra molekyler mer magnetiska, och därför mer synlig - en alternativ metod som skulle kunna producera en ny generation av billiga och mycket känsliga bildtekniker.
Professor Simon Duckett från Center for Hyperpolarisation in Magnetic Resonance vid University of York sa:"Vad vi tror att vi har potential att uppnå med MR vad kan jämföras med förbättringar av datorkraft och prestanda under de senaste 40 åren. Medan de är ett viktigt diagnostiskt verktyg, nuvarande sjukhusskannrar kan jämföras med abacus, den senaste utvecklingen av mer känsliga skannrar tar oss till Alan Turings dator och vi försöker nu skapa något skalbart och billigt som skulle ta oss till surfplattan eller smarttelefonen ".
Forskargruppen har hittat ett sätt att överföra den "osynliga" magnetismen hos parahydrogen - en magnetisk form av vätgas - till en rad molekyler som förekommer naturligt i kroppen, såsom glukos, urea och pyruvat. Använda ammoniak som bärare, forskarna har kunnat "hyperpolarisera" ämnen som glukos utan att ändra deras kemiska sammansättning, vilket riskerar att de blir giftiga.
Det är nu teoretiskt möjligt att dessa magnetiserade, icke-skadliga ämnen kan injiceras i kroppen och visualiseras. Eftersom molekylerna har hyperpolariserats skulle det inte vara nödvändigt att använda en superledande magnet för att detektera dem - mindre, billigare magneter eller till och med bara jordens magnetfält skulle räcka.
Om metoden skulle utvecklas framgångsrikt skulle det kunna göra det möjligt att se ett molekylärt svar i realtid och till låg kostnad, teknikens icke -toxiska natur skulle införa möjligheten till regelbundna och upprepade skanningar för patienter. Dessa faktorer skulle förbättra läkarkårens förmåga att övervaka och anpassa behandlingar, möjligen resulterar i mer framgångsrika resultat för individer.
"I teorin, det skulle ge en bildteknik som kan användas i en operationssal, "lade till Duckett." Till exempel, när en kirurg extraherar en hjärntumör från en patient syftar de till att ta bort all cancervävnad samtidigt som man tar bort så lite frisk vävnad som möjligt. Denna teknik kan göra det möjligt för dem att exakt visualisera cancervävnad på ett mycket större djup då och då. "
Forskningen har också potential att föra MR till länder i utvecklingsländerna som inte har oavbruten strömförsörjning eller infrastruktur för att driva nuvarande skannrar.
Förutom dess tillämpningar inom medicin och allmän vård, Metoden kan också ge fördelar för den kemiska och farmaceutiska industrin utöver miljö- och molekylärvetenskap.
Dr Peter Rayner, Research Associate vid University of York, sade:"Vår metod återspeglar en av de mest betydande framstegen inom magnetisk resonans under det senaste decenniet".
Forskningsassistent, Dr Wissam Iali tillade, "Med tanke på magnetresonansspektroskopi är av avgörande betydelse för Storbritanniens kemiska och farmaceutiska industri, Jag ser stora möjligheter för dem att utnyttja vårt tillvägagångssätt för att förbättra deras konkurrenskraft. "
Använda parahydrogen för att hyperpolarisera aminer, amider, karboxylsyror, alkoholer, fosfater och karbonater publiceras i Vetenskapliga framsteg .
