數(shù)百年來，科學(xué)家們一直在使用光來研究活細(xì)胞。但由于生物材料對光的吸收和散射，只允許科學(xué)家觀察細(xì)胞內(nèi)部和薄片組織，在深層組織和其他不透明環(huán)境中對光進(jìn)行成像非常困難。近期，麻省理工學(xué)院和紐約大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合開發(fā)了一種新型傳感器克服了這一障礙，其通過將光信號轉(zhuǎn)換為磁共振成像（MRI）可以檢測到的磁信號，實(shí)現(xiàn)腦組織深處光分布的表征。研究成果發(fā)表在《Nature Biomedical Engineering》期刊，標(biāo)題為“Mapping light distribution in tissue by using MRI-detectable photosensitive liposomes”。

研究人員首先制造了光敏MRI探針，具體方法是將磁性顆粒包裹在稱為脂質(zhì)體的納米顆粒中，該脂質(zhì)體由先前開發(fā)的特殊光敏脂質(zhì)制成。進(jìn)一步的研究表明，當(dāng)這些脂質(zhì)暴露在紫外光下時(shí)，脂質(zhì)體變得更容易滲透水，從而使內(nèi)部的磁性顆粒與水進(jìn)行相互作用，并產(chǎn)生可通過MRI檢測到的信號。當(dāng)其再次暴露在藍(lán)光下時(shí)變得不透水，則無可檢測的信號產(chǎn)生。接下來，研究人員將納米顆粒注射到存活大鼠的大腦中，研究結(jié)果表明，在光敏納米顆粒探針存在的情況下，可以使用MRI來繪制腦組織中光的空間分布。

研究人員展示了在存在光敏納米粒子探針的情況下，可以使用磁共振成像 (MRI) 繪制組織中光的空間分布。每個(gè)探針都由一個(gè)順磁分子儲庫組成，該儲庫被包含光敏脂質(zhì)的脂質(zhì)體膜包圍。入射光導(dǎo)致脂質(zhì)的光異構(gòu)化并改變跨膜的流體動力學(xué)交換，從而影響 MRI 中的縱向弛豫加權(quán)對比度。將納米粒子注射到活老鼠的大腦中，并使用 MRI 繪制對廣泛使用的光刺激、光度測定和光療應(yīng)用的光照分布特征的反應(yīng)。響應(yīng)偏離了簡單的光子傳播模型，并揭示了光散射和非線性響應(yīng)的特征。順磁性脂質(zhì)體納米顆?？梢允?MRI 能夠繪制深層組織和其他不透明環(huán)境中的廣泛光學(xué)現(xiàn)象。

 這項(xiàng)研究設(shè)計(jì)的新型MRI傳感器，實(shí)現(xiàn)了大腦光子檢測，為光子和質(zhì)子驅(qū)動的神經(jīng)影像學(xué)研究開辟了一條新的途徑。