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更新时间：2026-06-16 11:49:17
《Nature Communications》2026年5月最新成果：通过样品组成与制备工艺的系统优化，研究人员成功将超极化代谢MRI核心探针——[1-¹³C]丙酮酸的T₁弛豫时间延长至超过4分钟（≥242 s），是传统方案的3倍以上，体外HeLa细胞实验显示代谢信号灵敏度提升超过133%。CIL超极化级[1-¹³C]丙酮酸（Cat. No. CLM-8077）正是本研究所用核心底物。
超极化代谢磁共振成像（Hyperpolarized ¹³C MRI）是当下最前沿的分子影像技术之一。通过溶解动态核极化（dDNP）将¹³C探针的磁共振信号增强1万倍以上，研究者可以实时、无创、无辐射地追踪活体内的代谢途径——肿瘤的Warburg效应、心肌代谢、神经胶质瘤代谢异常……种种以往只能"推测"的生理过程，如今得以在MRI扫描仪中清晰呈现。
然而，这一技术有一个与生俱来的"天敌"——弛豫时间T₁。
超极化信号是转瞬即逝的。探针制备完成后，需经过质检、转运、注射，最终才能在扫描仪中采集图像。这整个过程通常需要60秒以上。如果T₁太短，信号在到达靶器官之前就已经大量衰减，既浪费昂贵的同位素原料，又损失了宝贵的成像时间窗口。
如何延长T₁，是该领域数十年来的核心挑战。
文章标题：Over four minutes of pyruvate T₁ using chemically and physically induced deceleration of relaxation
发表期刊：Nature Communications，2026年5月21日
DOI：10.1038/s41467-026-73214-w
作者团队：Josh P. Peters, Florin Teleanu, Andrey N. Pravdivtsev 等（德国、美国多个机构联合攻关）
本研究通过磁场循环（NMRD）技术对超过4300个FID信号进行系统分析，首次定量解析了[1-¹³C]丙酮酸弛豫的全部贡献来源，并提出了"化学与物理联合减速"策略：
| 优化措施 | T₁提升效果（低场） |
|---|---|
| 基准（纯水，标准dDNP样品） | ~77 s |
| + Tris缓冲液（CIDER效应） | ~100 s |
| + EDTA（螯合金属离子） | ~103 s |
| H₂O → D₂O溶剂替换 | ~150 s |
| + 脱气处理（去除O₂） | ~188 s |
| + 甲基氘代丙酮酸（Pyr-d4） | >240 s（>4分钟） |
最终结论：在0.512 T处实现T₁ = 242.1 ± 9.4 s，刷新全球纪录。
假设从极化完成到扫描注射共需60秒转运时间：
| 样品类型 | 保留极化率 | 图像SNR对比 |
|---|---|---|
| 标准H₂O样品（T₁≈77s） | 27.4% | 基准 |
| D₂O优化样品（T₁≈178s） | 70.4% | ↑2.6倍 |
体外实验（HeLa细胞）验证：乳酸代谢产物最大SNR：
研究中使用的**[1-¹³C]丙酮酸**，正是来自美国剑桥同位素实验室（Cambridge Isotope Laboratories, CIL）——全球稳定同位素标记化合物的行业标杆。
CIL专为dDNP超极化代谢MRI应用提供全系列¹³C标记底物，严格保障同位素纯度与化学纯度，支撑从基础研究到临床前/临床转化的全链条需求：
| 产品名称 | 目录号 | 同位素纯度 | 主要应用 |
|---|---|---|---|
| 丙酮酸（1-¹³C，99%） | CLM-8077 | ≥99% ¹³C | 超极化代谢MRI核心探针，肿瘤/心脏/脑代谢成像 |
| 丙酮酸（2-¹³C，99%） | CLM-9021 | ≥99% ¹³C | TCA循环代谢追踪 |
| 乙酸（1-¹³C，99%） | CLM-116 | ≥99% ¹³C | 心肌代谢、前列腺癌成像 |
| 富马酸（1,4-¹³C₂，99%） | CLM-4454 | ≥99% ¹³C | 细胞坏死成像，pH敏感探针 |
| 尿素（¹³C，99%） | CLM-1641 | ≥99% ¹³C | 肿瘤灌注成像，肾脏功能评估 |
| α-酮戊二酸（1-¹³C，99%） | CLM-317 | ≥99% ¹³C | TCA循环、IDH突变肿瘤研究 |
| 碳酸氢盐（¹³C，99%） | CLM-441 | ≥99% ¹³C | 体内pH成像 |
CLM-8077 [1-¹³C]丙酮酸：正是本次Nature Communications突破性研究所采用的核心原料。CIL提供研究级与临床试验材料（CTM）双规格，支持从机制探索到GMP级药物制备的全过程。
以[1-¹³C]丙酮酸为代表的超极化¹³C MRI技术，已完成多项人体临床试验，覆盖领域包括：
T₁延长至4分钟以上这一突破，意味着未来的临床扫描可以在更宽裕的时间窗口内完成质控、转运与成像，极大降低了实验失败率，为超极化代谢MRI走进更多临床中心扫清了重要障碍。
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参考文献：Peters, J.P. et al. Over four minutes of pyruvate T₁ using chemically and physically induced deceleration of relaxation. Nature Communications, 17, 4561 (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-73214-w
