응용

과학 연구에서 꽃가루는 다양한 용도로 사용됩니다. 중국과학원 난징지질고생물학연구소 리미마오(Limi Mao) 박사에 따르면, 토양에 쌓인 다양한 꽃가루를 추출하고 분석함으로써 각각 어느 모식물에서 유래했는지 파악하고 이를 통해 환경과 기후를 유추할 수 있다고 합니다. 그때에. 식물 연구 분야에서 꽃가루는 주로 체계적인 분류를 위한 미세한 참고 증거를 제공합니다. 더욱 흥미롭게도 꽃가루 증거는 범죄 수사 사건에도 적용될 수 있습니다. 법의학 수학적 분석은 용의자의 옷과 범죄 현장에서 꽃가루 스펙트럼 증거를 사용하여 범죄 사실을 효과적으로 확증할 수 있습니다. 지질 연구 분야에서 꽃가루는 식생 역사, 과거 생태 재구성 및 기후 변화 연구에 널리 사용되어 왔습니다. 초기 인간 농업 문명과 서식지를 탐구하는 고고학 연구에서 꽃가루는 과학자들이 초기 인간의 식물 재배 역사, 어떤 식량 작물이 재배되었는지 등을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.    그림 1 3D 꽃가루 모델 사진(Dr. Limi Mao 촬영, 올리버 윌슨 박사 개발 제품)   꽃가루의 크기는 수 마이크론에서 200 마이크론 이상까지 다양하며 이는 육안 관찰의 해상도를 넘어서 관찰 및 연구를 위해 현미경을 사용해야 합니다. 꽃가루는 크기, 모양, 벽 구조 및 장식의 변화를 포함하여 다양한 형태로 나타납니다. 꽃가루의 장식은 꽃가루를 식별하고 구별하는 핵심 기반 중 하나입니다. 그러나 광학생물현미경의 해상도는 물리적인 한계가 있어 서로 다른 꽃가루 장식의 차이를 정확하게 관찰하기 어렵고 일부 작은 꽃가루의 장식도 관찰할 수 없습니다. 따라서 과학자들은 꽃가루 형태학적 특징에 대한 명확한 그림을 얻기 위해 고해상도와 깊은 피사계 심도를 갖춘 주사전자현미경(SEM)을 사용해야 합니다. 화석 꽃가루 연구에서는 꽃가루가 속한 특정 식물을 식별할 수 있어 당시의 식생, 환경, 기후 정보를 보다 정확하게 이해할 수 있다.     꽃가루의 미세구조   최근  연구자들은 CIQTEK Tungsten Filament SEM3100과 CIQTEK Field Emission SEM5000을 사용하여 다양한 꽃가루를 현미경으로 관찰했습니다 .  그림 2 CIQTEK 텅스텐 필라멘트 SEM3100 및 전계 방출 SEM5000   1. 벚꽃 꽃가루 알갱이는 구형-직사각형입니다. 세 개의 기공 홈(처리된 꽃가루가 없으면 모공이 명확하지 않음)이 있어 홈이 양쪽 극에 도달합니다. 줄무늬 장식이 있는 외벽.     2. 중국제비꽃(Orychophragmus violaceus) 유채꽃 꽃가루의 형태는 타원형으로 3개의 홈이 있고, 표면에 그물무늬가 있고, 그물눈

약물분말은 대부분의 약물제제의 주체이며 그 효능은 약물의 종류뿐만 아니라 약물을 구성하는 분말의 입자크기, 형태, 표면성질, 다른 종류의 매개변수. 약물 분말의 비표면적 및 기공 크기 구조는 입자 크기, 흡습성, 용해도, 용해 및 압축과 같은 분말 입자의 특성과 관련되며, 이는 약물의 정제, 가공, 혼합, 생산 및 포장 능력에 중요한 역할을 합니다. 의약품.   또한 약물의 유효성, 용해율, 생체 이용률 및 효능도 물질의 비표면적에 따라 달라집니다. 일반적으로 말하면, 특정 범위 내에서 의약품 분말의 비표면적이 클수록 용해 및 용해 속도가 그에 따라 가속화되어 약물 함량의 균일한 분포가 보장됩니다. 그러나 비표면적이 너무 크면 더 많은 물이 흡착되어 약효의 보존과 안정성에 도움이 되지 않습니다. 따라서 의약품 분말의 비표면적에 대한 정확하고 신속하며 효과적인 테스트는 항상 의약품 연구에 없어서는 안 될 중요한 부분이었습니다.   의약품 분말에 CIQTEK 적용 사례 연구   우리는 다양한 약물 분말 재료의 실제 특성 분석 사례를 결합하여 이 기술의 방법과 적용 가능성을 명확하게 보여 다양한 약물 표면의 물리적 특성을 특성화한 다음 약물의 유효 기간, 용해 속도 및 효능에 대한 몇 가지 기본 분석을 수행합니다. 제약산업이 고품질로 발전할 수 있도록 돕습니다.    V-Sorb X800 시리즈 비표면적 및 기공 크기 분석기는 들어오고 나가는 완제품의 비표면적에 대한 신속한 테스트, 기공 크기 분포 분석, 품질 관리, 공정 매개변수 조정을 실현할 수 있는 높은 처리량, 빠르고 경제적인 장비입니다. , 약물 성능 예측 등   자동 BET 표면적 및 다공도 측정 분석기 CIQTEK EASY-V 시리즈     CIQTEK SEM   1, 몬모릴로나이트 분산액의 주사전자현미경과 비표면 및 기공 크기 분석기   몬모릴로나이트는 벤토나이트의 정제 및 가공을 통해 얻어지며, 이는 흡착 능력, 양이온 교환 능력 및 수분 흡수 및 팽윤 능력이 좋은 특수 결정 구조로 인해 약리학에서 독특한 이점을 가지고 있습니다. 예: API, 약물 합성, 제약 부형제 등   몬모릴로나이트는 층상 구조와 큰 비표면적을 가지고 있어 독성 물질에 대한 강력한 흡착 효과를 가질 수 있습니다. 이는 소화관 점액 단백질과 정전기적으로 결합되어 소화관 점막을 보호하고 회복시키는 역할을 합니다.   SEM5000은 몬모릴로나이트 표면에 부착된 미세한 라멜라 결정괴를 관찰하였다.   SEM5000은 100,000의 고배율에서도 개별 층상 결정을 명확하게 식별하고 기공 크기를 분석�

스핀 트랩핑 전자 상자성 공명(EPR) 방법은 스핀 트랩 기술과 EPR 기술을 결합하여 수명이 짧은 자유 라디칼을 검출하는 방법입니다.     스핀 트래핑 기술을 사용하는 이유는 무엇입니까? 자유 라디칼은  열이나 빛과 같은 외부 조건 하에서 화합물 분자의 공유 결합에 의해 형성된 짝을 이루지 않은 전자를 가진 원자 또는 그룹입니다. 그들은 자연에서 널리 발견됩니다. 생물학, 화학, 의학 등 학제간 학문의 발전으로 과학자들은 많은 질병이 활성산소와 연관되어 있음을 발견했습니다. 그러나 활성 및 반응성 특성으로 인해 반응에서 생성된 자유 라디칼은 종종 실온에서 불안정하며 기존 EPR 분광학 방법을 사용하여 직접 검출하기 어렵습니다.    수명이 짧은 자유 라디칼은 시간 분해 EPR 기술이나 저온 급속 냉동 기술로 연구할 수 있지만 생물학적 시스템에서 대부분의 자유 라디칼 농도가 낮기 때문에 위 기술의 구현이 제한됩니다. 반면에 스핀 트랩 기술은 간접적인 방법을 통해 실온에서 수명이 짧은 자유 라디칼을 검출할 수 있습니다.     스핀 트래핑 기술의 기초   스핀 트랩 실험에서는 스핀 트랩(자유 라디칼을 트랩할 수 있는 불포화 항자성 물질)이 시스템에 추가됩니다. 스핀 트랩을 추가한 후 불안정한 라디칼과 트랩은 보다 안정적이거나 수명이 긴 스핀 부가물을 형성합니다. 스핀 부가물의 EPR 스펙트럼을 검출하고 데이터를 처리 및 분석함으로써 라디칼 유형을 반전시켜 불안정한 자유 라디칼을 간접적으로 검출할 수 있습니다.     그림 1 스핀 포착 기술의 원리(예: DMPO)     스핀 트랩 선택   가장 널리 사용되는 스핀 트랩은 주로 니트론 또는 니트로소 화합물이며, 일반적인 스핀 트랩에는 MNP(2-methyl-2-nitrosopropane dimer), PBN(N-tert-부틸 α-페닐 니트론), DMPO(5,5-디메틸- 1-피롤린-N-옥사이드), 구조는 그림 2에 나와 있습니다. 그리고 우수한 스핀 트랩은 세 가지 조건을 만족해야 합니다.   1. 불안정한 자유 라디칼을 포함하는 스핀 트랩에 의해 형성된 스핀 부가물은 본질적으로 안정적이어야 하며 수명이 길어야 합니다. 2. 스핀 트랩과 다양한 불안정 라디칼에 의해 형성된 스핀 부가물의 EPR 스펙트럼은 쉽게 구별되고 식별 가능해야 합니다. 3. 스핀트랩은 다양한 활성산소와 특이적으로 반응하기 쉽고, 부반응이 없습니다. 위의 조건을 바탕으로 다양한 산업분야에서 널리 사용되는 스핀트랩은 DMPO이다.     그림 2 MNP, PBN, DMPO의 도식적 화학 구조   표 1 일반적인 스핀 트랩 비교

스핀 트랩핑 기술은 수명이 짧은 라디칼을 검출할 수 있기 때문에 생물학 및 화학 분야에서 널리 사용되었습니다. 스핀 트래핑 실험의 경우 트래핑제 추가 시간, 트래핑제 농도, 시스템 용매 및 시스템 pH와 같은 많은 요소가 실험 결과에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 다양한 라디칼의 경우 최상의 실험 결과를 얻으려면 포획제를 선택하고 실험 계획을 합리적으로 설계해야 합니다.   1.트랩핑제 및 용매 선택   일반적인 O 중심 라디칼은 하이드록실 라디칼, 슈퍼옥사이드 음이온 라디칼 및 단일항 산소입니다.   하이드록실 라디칼( ∙OH )   하이드록실 라디칼의 경우 일반적으로 수용액에서 검출되고 DMPO를 사용하여 포착됩니다. 이는 반감기가 수분에서 수십 분인 DMPO와 부가물을 형성합니다.   과산화물 음이온 라디칼 ( ∙O 2 - )   과산화물 음이온 라디칼의 경우 DMPO를 포획제로 선택한 경우 메탄올 시스템에서 검출을 수행해야 합니다. 이는 물과 DMPO의 결합 능력이 DMPO에 대한 과산화물 라디칼의 결합 능력보다 높기 때문입니다. 물에서 슈퍼옥사이드 라디칼이 검출되면 물과 DMPO의 결합 속도가 슈퍼옥사이드 라디칼의 DMPO 결합 속도보다 빨라져 슈퍼옥사이드 라디칼이 쉽게 포획되지 않습니다. 물론, 과산화물 라디칼이 대량으로 생성되면 DMPO에 의해 포획될 수도 있습니다. 수용액에서 초과산화물 라디칼을 포획하려는 경우, 수용액에서 초과산화물 라디칼을 포획하는 BMPO에 의해 형성된 부가물의 반감기가 최대 몇 분이 될 수 있으므로 BMPO를 포획제로 선택해야 합니다.   단일 선형 상태( 1 O 2 )   단일 선형 상태 산소 검출의 경우 일반적으로 TEMP가 포획 제로 선택되며 그 검출 원리는 그림 1에 나와 있습니다. 단일 선형 상태 산소는 TEMP를 산화하여 전자 상자성으로 검출할 수 있는 단일 전자를 포함하는 TEMPO 라디칼을 형성할 수 있습니다. 공명 분광법. TEMP는 쉽게 산화되고 배경 신호가 발생하기 쉽기 때문에 단일 선형 상태 산소를 제어 실험으로 감지하기 전에 TEMP를 테스트해야 합니다. 그림 1 일중항 산소 검출을 위한 TEMP 메커니즘     표 1 일반적인 O-센터 라디칼 검출 트래핑제 및 용매 선택   2、트랩핑제 첨가 시간         광촉매 반응에서는 빛이 촉매에 조사되면 가전자대 전자가 전도대로 여기되어 전자/정공 쌍이 생성됩니다. 이러한 실험에서는 일반적으로 광 조사 전에 포획제를 첨가해야 하며 현장 조명 시스템과 결합하여 그림 2와 같이 광 조사 시간에 따른 라디칼 신호의 변화를 다양�

1950년대 왓슨(Watson)과 크릭(Crick)이 DNA의 고전적인 이중나선 구조를 제안한 이후 DNA는 생명과학 연구의 중심이 되어 왔습니다. DNA의 4개 염기 수와 배열 순서에 따라 유전자가 다양해지고, 염기의 공간 구조가 유전자 발현에 영향을 준다. 전통적인 DNA 이중나선 구조 외에도, 연구에서는 인간 세포에서 특별한 4가닥의 DNA 구조인 G-사중체(G-quadruplex)가 확인되었습니다. 이 구조는 구아닌(G)의 직렬 반복이 풍부한 DNA 또는 RNA의 접힘에 의해 형성됩니다. ), 빠르게 분열하는 G-사중체는 특히 빠르게 분열하는 세포(예: 암세포)에서 풍부합니다. 따라서 G-quadruplexes는 항암 연구에서 약물 표적으로 사용될 수 있습니다. G-quadruplex의 구조와 결합제에 대한 결합 모드에 대한 연구는 암세포의 진단 및 치료에 중요합니다.   G-quadruplex의 3차원 구조를 도식적으로 표현한 것입니다. 이미지 출처: 위키피디아   전자-전자 이중 공명(DEER)   펄스 쌍극 EPR(PDEPR) 방법은 구조 및 화학 생물학의 구조 결정을 위한 신뢰할 수 있고 다양한 도구로 개발되었으며 PDEPR 기술을 통해 나노 규모의 거리 정보를 제공합니다. G-quadruplex 구조 연구에서 SDSL(site-directed spin labeling)과 결합된 DEER 기술은 다양한 길이의 G-quadruplex 이량체를 구별하고 이량체에 대한 G-quadruplex 결합제의 결합 패턴을 밝힐 수 있습니다. 거리 측정을 위한 스핀 라벨로 Cu(pyridine)4를 사용하는 DEER 기술을 사용하여 서로 다른 길이의 G-4중체 이합체 구별 정방형 평면 Cu(pyridine)4 복합체는 G-4중체와 두 상자성 Cu2+ 사이의 거리에 공유 결합되었습니다 . π-적층 G 4차 단량체에서 이량체 형성을 연구하기 위해 쌍극자-쌍극자 상호작용을 검출함으로써 측정되었습니다. [Cu2+@A4](TTLGGG) 및 [Cu2+@B4](TLGGGG)는 서로 다른 서열을 갖는 두 개의 올리고뉴클레오티드입니다. 여기서 L은 리간드를 나타냅니다. [Cu2+@A4]2 및 [Cu2+@B4]2의 DEER 결과는 그림 1과 그림 2에 나와 있습니다. DEER 결과로부터 [Cu2+@A4]2 이량체에서 단일의 평균 거리를 얻을 수 있습니다. Cu2+ -Cu2+는 dA=2.55nm이고, G-사중체 3' 말단은 tail-tail stacking에 의해 G-사중체 이량체를 형성하며, G-사중체 이량체에 있는 2개의 Cu2+ 스핀 라벨의 gz축은 평행하게 정렬됩니다. [Cu2+@A4]2 π 적층 거리는 [Cu2+@A4]2 이량체에 비해 더 깁니다(dB-dA = 0.66 nm). 각 [Cu2+@B4] 단량체가 추가 G 사량체를 포함하는 것으로 확인되었으며, 이는 예상 거리와 완전히 일치하는 결과입니다. 따라서 DEER 기술에 의한 거리 측정은 서로 다른 길이의 G-quadruplex 이량체를 구별할 수 있습니다.     그림 1(A) [Cu2+@A4]2 이합체의 펄스 EPR 차동 스펙트럼(검은색 선) 및 해당 시뮬레이션(빨간색 선)(34GHz, 19K); (B) 배경 보정 후 필드 위치(검은색 선)의 광고 DEER 시간 영역 맵과 PeldorFit(빨간색 선)에서 얻은 최상의 피팅 결과의 4단계; (C) PeldorFit(빨간색 선) 및 MD 시뮬레이션(회색 선)을 사용하여 얻은 거리 분포; (D) @A4] 단량체와 [Cu2+@A4]2 이량체 사이의 [Cu2+ 평형. (Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 4939-4947)     그림 2(A) [Cu2+@B4]2 배경 보정 후 4개 필드 위치의 DEER 시간 영역 다이어그램(검은색 선) 및 PeldorFit(빨간색 선)에서 얻은 최상의 피팅 결과; (B) [Cu2+@B4]; (C) PeldorFit(빨간색 선) 및 MD 시뮬레이션(회색 선)을 사용하여 얻은 거리 분포. (Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 4939-4947) DEER 기술을 사용하여 G-테트라머 결합제와 이량체의 결합 모드 조사   평면 방향족 공액 시스템과 양전하를 지닌 많은 소분자와 금속 착물은 접힌 2차 구조를 결합하고 안정화할 수 있어 잠재적인 항암제가 될 수 있습니다. N,N'-비스[2-(1-피페리디닐)에틸]3,4,9,10-페릴렌테트라카르복시디카르보닐염산염(PIPER)은 잘 알려진 G-사중체 결합제로서 적층에 의해 사중체에 결합하고 안정화시킬 수 있으며, G-quadruplex에 대한 PIPER의 결합 모드는 DEER 기술로 조사할 수 있습니다. 그림 3과 그림 4는 서로 다른 PIPER 대 [Cu2+@A4]2 이합체 비율을 사용한 DEER 실험 결과를 보여줍니다. 결과는 PIPER 대 [Cu2+@A4]2 이합체 비율이 1:1(PIPER@[Cu2+@A4]2)인 경우 dP = 2.82nm임을 보여줍니다. 순수한 [Cu2+@A4]2 이합체(dA = 2.55 nm)와 비교하여 Cu2+-Cu2+ 사이의 거리가 증가한 것은 PIPER가 두 G의 3' 면 사이에 평면 유기 분자가 삽입된 이합체와 샌드위치 복합체를 형성함을 나타냅니다. 사량체 단량체. PIPER 대 [Cu2+@A4]2 이량체의 비율이 2:1(2PIPER@[Cu2+@A4]2)인 경우 d2P = 3.21nm입니다. PIPER@[Cu2+@A4]2 이량체(dP = 2.82nm)와 비교한 추가 π-스태킹 거리는 두 개의 PIPER 리간드가 꼬리에서 꼬리로 배열된 G-사량체 이량체에 삽입되었음을 나타냅니다. DEER 기술은 삽입된 복합체를 형성하기 위해 G-사량체 이량체에 G-사량체 결합제 PIPER 삽입의 새로운 결합 모드를 밝힐 수 있습니다.   그림 3(A) PIPER와 [Cu2+@A4]2 이량체의 비율이 다른 DEER 쌍극자 스펙트럼(geff =2.061); (B) PIPER와 [Cu2+@A4]2 이량체 깊이의 비율이 다른 DEER 변조; (C) [Cu2+@A4]2 이량체와 PIPER...

  심장 자기 신호 감지의 중요성 인체의 자기장은 인체 내의 다양한 조직 및 기관에 대한 정보를 반영할 수 있습니다. 인체 자기장을 측정하면 인체의 질병에 대한 정보를 얻을 수 있으며, 그 검출 효과와 편의성은 인체의 생체 전기 측정을 뛰어 넘었습니다. 심장의 자기장의 크기는 수십 pT 정도이며, 이는 뇌의 자기장과 비교하여 인간이 연구한 가장 초기의 자기장 중 하나입니다. 심장의 심방 및 심실 근육은 신체의 가장 중요한 부분입니다. 자기심장검사(MCG)는 심장의 심방 및 심실 근육의 순환 수축 및 확장기에 수반되는 복잡한 교류 생체 전류의 결과입니다. 심전도(ECG)에 비해 심장 자기장 감지는 흉벽 및 기타 조직의 영향을 받지 않으며, MCG는 다각도, 다차원 센서 어레이를 통해 심장 자기장을 감지하여 심장에 대한 더 많은 정보를 제공할 수 있습니다. 심장 심장 초점의 정확한 위치 파악이 가능합니다. CT, MRI 및 기타 심장 연구 기술과 비교할 때 자기심장검사에는 방사선이 전혀 없습니다. 현재 자기심장검사 기술은 점점 더 성숙해지고 있으며 100,000개 이상의 임상 적용이 이루어지고 있으며 이는 주로 다음 측면에 반영됩니다.   01 관상동맥질환 관상동맥심장병은 흔하고 자주 발생하는 질병으로 통계에 따르면 현재 중국의 관상동맥심장병 환자는 1100만 명이 넘습니다. 관상동맥질환은 사망의 가장 흔한 원인이며, 사망자 수는 심지어 모든 종양으로 인한 전체 사망자 수를 초과합니다. 관상 동맥 심장 질환의 경우 MCG는 주로 심근 허혈로 인한 심근 재분극 불일치를 감지합니다. 예를 들어, Li et al. 관상동맥질환 환자 101명과 건강한 지원자 116명을 대상으로 MCG를 측정했습니다. 그 결과, 관상동맥질환 환자가 정상인에 비해 R-max/T-max, R-값, 평균각 세 가지 지표가 유의하게 높은 것으로 나타났다. 관상동맥질환 환자 101명 중 MCG, 심전도, 심장초음파로 발견된 심근허혈 비율은 각각 74.26%, 48.51%, 45.54%로 관상동맥질환 환자에서 MCG의 진단 정확도가 유의미한 것으로 나타났다. 심전도검사나 심장초음파검사보다 높습니다. 이는 관상동맥심장질환 환자에서 MCG의 진단 정확도가 ECG나 심장초음파 검사보다 훨씬 높다는 것을 보여준다. 참고문헌 ：Int. J. 클린. 특급. 메드. 8(2):2441-2446(2015) 02 부정맥 부정맥은 발생 부위의 심장 자극, 심장 박동의 빈도와 리듬, 자극 전도의 모든 부분에 이상이 있는 것으로 정의됩니다. 통계에 따르면 중국의 부정맥 환자 수는 2천만 명이 넘으며 MEG를 사용하면 부정맥 환자의 병변 위치를 정확하게 파악할 수 있습니다. Itoet al. 51명의 부정맥 환자를 연구하고 심전도의 세 가지 매개변수를 분석하여 부정맥을 유발한 다양한 병소(우심실 유출로, 대동맥동)의 위치를 ​​94%의 정확도로 확인할 수 있었습니다. 참고문헌 : Heart Rhythm, 11(9):1605-1612(2014) 03 태아심장검진 중국에서는 매년 약 10만~20만 명의 어린이가 선천성 심장병을 갖고 태어난다. 현재 태아 심전도는 태아 표면의 피지선, 양수, 양막의 영향을 받는 경우가 많아 심장 활동에 대한 정보를 정확하게 얻을 수 없습니다. 태아 심전도와 달리 자기 신호는 신체 조직을 방해하지 않으므로 태아 심전도는 태아 심장을 정확하게 반영하므로 임신 중 태아 심장 활동을 감지하는 유일한 수단입니다. Campbellet al. 2건의 단태 임신과 1건의 쌍둥이 임신이 심실상 빈맥성 부정맥으로 인정되었으며 MCG를 사용하여 임산부와 태아의 심장 부정맥을 모니터링했습니다. MCG를 활용하여 산모 및 태아 부정맥을 모니터링하고 이를 토대로 약물치료를 실시한 결과, 본 연구에서 태아 부정맥이 있는 3명의 환자 모두 효과적으로 치료되는 것으로 나타났다. 참고문헌: Obstet Gynecol, 108(3-2):767-771(2006).   자기 탐지 수단 수십 년간의 심장 자기 기술 개발을 통해 자력계는 초전도 및 비초전도 자력계로 광범위하게 분류될 수 있습니다. 초전도 자력계는 자속 양자화 기술과 초전도 조셉슨 접합 효과를 기반으로 하며 임상 응용에 사용되는 초기 자력계입니다. 현재 국내외에는 미국 Cardio Ma, 독일 SQUID AG, 핀란드 Neuromag, 중국 MANDI Medical, Cardiomag 등과 같은 성숙한 제조업체가 있습니다.   초전도 자기심장계   초전도 자기심장검사는 초전도 상태를 유지하기 위해 넓은 자기 차폐실과 다량의 액체 헬륨이 필요하며, 현재 전 세계적으로 헬륨이 부족함에 따라 액체 헬륨 가격이 상승하여 운영 비용이 극도로 높아 임상 적용이 크게 제한됩니다. . 그러나 MRI의 임상적 효과는 놀랍고 과학자들은 대안을 찾고 있습니다.   다채널 원자 자력계를 기반으로 성인 심장 자기 탐지   원자 자력계는 최근 몇 년간 개발된 초고감도 자력계입니다. 2012년에 과학자들은 알칼리 금속 기반 원자 자력계를 사용하여 채널당최대6-11fT/Hz 1/2 의 감도를 갖는 4채널 어레이의 초민감 원자 자력계를 구축했으며 성인용 심전도를 성공적으로 획득했습니다. 자기차폐실. 참고문헌 ：Phys. 메드. Biol. 57 (2012) 2619 – 2632     원자 자력계 기반 자력계는 운영 및 유지 관리 비용이 거의 없기 때문에 대규모 임상 적용 가능성이 있습니다. ㈜제네테시스는 2017년 원자 자력계 기반 자력계 연구 개발에 착수했으며, 이후 세계 최초로 제품을 출시했습니다. 원자 자력계 기반 자력계인 CardioFlux™는 현재 임상에 사용되고 있습니다. 원자 자력계 기반 자력계는 자력 측정 분야에서 중요한 개발 방향이 되었으며, 원자 자력계는 핵심 구성 요소로서 자력 측정의 감도를 더욱 향상시키는 동시에 운영 비용을 효과적으로 절감합니다. CIQTEK은 양자 정밀 측정 분야의 심도 깊은 기술 축적과 응용 사례를 바탕으로 양자 스핀 자력계(SpinMag-I)를 개발, 출시했습니다. 스핀마그-I CIQTEK이 개발한 양자스핀자력계(SpinMag-I)는 알칼리 금속 원자(Rb-87)의...

빛, 전기, 열, 자성은 모두 생명 과학 측정에 관련된 중요한 물리량이며, 광학 이미징이 가장 널리 사용됩니다. 지속적인 기술 발전으로 광학 이미징, 특히 형광 이미징은 생물 의학 연구의 지평을 크게 확장했습니다. 그러나 광학 이미징은 생물학적 시료의 배경 신호, 형광 신호의 불안정성 및 절대 정량화의 어려움으로 인해 적용이 어느 정도 제한되는 경우가 많습니다. 자기공명영상(MRI)은 좋은 대안이며 관통력이 낮고 관통력이 낮기 때문에 두개골, 신경, 근육, 힘줄, 관절 및 복부골반 장기 병변 검사와 같은 일부 중요한 생명과학 시나리오에서 폭넓게 응용됩니다. 배경 및 안정성 특성. MRI는 위에서 언급한 광학 영상의 단점을 해결할 것으로 기대되지만, 낮은 감도와 낮은 공간 해상도로 인해 마이크론에서 나노미터 해상도의 조직 수준 영상에 적용하기가 어렵습니다.    최근 새롭게 개발된 양자자기센서인 질소공극(NV) 센터는 다이아몬드의 발광점 결함인  NV 센터 기반 자기영상 기술을 통해 나노미터 수준까지의 분해능으로 약한 자기 신호를 검출할 수 있으며, -침습적 . 이는 생명 과학을 위한 유연하고 호환성이 높은 자기장 측정 플랫폼을 제공합니다. 면역 및 염증, 신경퇴행성 질환, 심혈관 질환, 생체 자기 감지, 자기 공명 조영제, 특히 광학 배경 및 광학 전송 수차를 포함하는 생물학적 조직 분야에서 조직 수준 연구 및 임상 진단을 수행하는 데 고유하며 정량적 분석.     Diamond NV 센터 자기 이미징 기술   다이아몬드 NV 중심 자기 이미징 기술에는 스캐닝 자기 이미징과 광역 자기 이미징이라는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 스캐닝 자기 이미징은 다이아몬드 단색 중심 센서를 사용하는 원자간력현미경(AFM) 기술과 결합됩니다. 이미징 방법은 단일 지점 스캐닝 유형의 이미징으로 공간 해상도와 감도가 매우 높습니다. 그러나 이미징 속도와 이미징 범위로 인해 일부 영역에서는 이 기술의 적용이 제한됩니다. 반면, 광역 자기 이미징은 단일 NV 센터에 비해 NV 센터의 집중도가 높은 테더링된 다이아몬드 센서를 사용하므로 공간 분해능은 떨어지지만 광역 실시간 이미징에 큰 잠재력을 보여줍니다. 후자가 세포 자기 영상 분야의 연구에 더 적합할 수 있습니다.   응용  NV센터 세포 연구에서의 광시야 자기영상 기술   응용 1: 자기주성 박테리아의 자기 이미징   자기주성박테리아는 외부 자기장의 작용에 따라 방향적으로 이동할 수 있고 주로 토양, 호수 및 바다에서 몸에 자성 나노입자(자기솜)를 형성할 수 있는 박테리아 종류입니다. 박테리아를 다이아몬드 표면에 배치하고 광학적 방법을 사용하여 NV 센터의 양자 스핀 상태를 조사함으로써 연구자들은 박테리아의 마그네토솜에 의해 생성된 자기장 벡터 구성 요소의 이미지를 신속하게 재구성할 수 있습니다. 광시야 자기 이미징 현미경을 사용하면 서브미크론 해상도와 넓은 시야에서 여러 세포의 광학 및 자기 이미징을 동시에 수행할 수 있습니다. 이 연구는 높은 공간 해상도 조건에서 살아있는 세포 내의 생체 자기 구조를 이미징하는 새로운 접근 방식을 제공하며 세포 및 세포 네트워크 내의 광범위한 자기 신호 매핑을 가능하게 합니다.     그림 1. 자기친화성 박테리아의 자기 이미징   (이미지 제공: DL Stage et al. 살아있는 세포의 광학 자기 이미징 Nature, 2013, 496(7446): 486-489)   응용 2: 대식세포 철분 흡수의 자기 영상화   대식세포의 주요 기능은 고정 또는 유리 세포 형태의 세포 잔해 및 병원체를 식균작용(즉, 식균작용 및 소화)하고, 림프구 또는 기타 면역 세포를 활성화하여 병원체에 반응하는 것입니다. 대식세포는 다양한 기능을 가진 면역 세포이며 세포식작용, 세포 면역 및 분자 면역학 연구에 중요한 대상입니다. 연구진은 그림 2와 같이 서브미크론 해상도와 나노테슬라 감도를 갖춘 다이아몬드 NV 센터 기반 광역 자기 이미징을 사용하여 마우스 동물의 세포와 조직의 자기장을 이미지화했습니다. 이 기술의 유용성은 대식세포 철을 관찰하여 입증되었습니다. 마우스를 모델로 사용하여 간 조직 샘플에서 철분 섭취 및 검출. 또한 연구자들은 살아있는 세포에서 자성 입자의 세포내이입을 감지했습니다. 이 접근법은 MRI 복셀과 미세한 구성 요소 사이의 격차를 해소합니다.   그림 2. 대식세포 철분 흡수에 대한 자기영상 연구   (이미지 출처: HC Davis 등. 세포하 다이아몬드 자기측정법을 사용한 자기 공명 영상 대조의 미세 규모 기원 매핑, Nature Communications, 2018, 9:131)   응용 3: 면역자기 표지 세포의 자기 영상화   암은 현재 인간에게 가장 치명적인 질병 중 하나입니다. 암의 분자적 메커니즘에 대한 연구와 조기, 정확한 임상진단은 효과적인 치료의 기초입니다.     그림 3. 폐암 조직의 자기영상 연구   (이미지 출처: SY Chen et al. 다이아몬드의 양자 센서를 사용한 종양 조직의 면역자기 현미경, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2022,119: e2118876119)   중국 과학기술대학교(USTC)는 조직 수준의 면역자기 라벨링 방법을 개발했습니다. 초상자성 입자는 항원-항체의 특이적 인식을 통해 종양 조직에서 PD-L1과 같은 표적 단백질 분자로 특이적으로 표지되었습니다. 그런 다음 조직 시료를 다이아몬드 표면에 밀착시키고 약 100 nm의 다이아몬드 표면 근처에 분포하는 NV 중심층을 400 nm 해상도의 자기장 이미징을 위한 2차원 양자자기 센서로 사용했습니다. NV 광시야 현미경(그림 3)은 밀리미터 시야에서 미크론 수준의 공간 분해능을 달성합니다. 마지막으로, 자기장에 대응하는 자기모멘트 분포를 딥러닝 모델을 통해 재구성하여 정량적 분석의 기초를 제공했습니다.   하버드 스미스 천체물리학 센터는 NV 광시야 자기 이미징과 함...