九州大学大学院工学研究院と理化学研究所との共同研究グループは、多孔性金属錯体(MOF)を用い、MOF骨格の¹H核を室温で高偏極化することに成功した。

 物質や身体を破壊せずに、非侵襲的に内部の分析をする技術は、化学の分野では「核磁気共鳴(NMR)分光法」、医療の現場では「磁気共鳴画像法(MRI)」として欠かせないツールとなっている。しかし、これらは他の分析法と比較すると非常に感度が低い。例えば、MRIでは、主に生体内に膨大に存在する水分子の1H核の画像化に限定されているが、各スピンの偏極率が非常に低いため感度が出ないのだ。

 そこで、同研究グループは、多孔性材料として近年注目を集めるMOFと、核スピン偏極率を室温で大幅に向上できるTriplet-DNP法と呼ばれる技術に着目し、生体分子の高感度MRI観測に繋がるナノ多孔性材料の核偏極化を試みた。
偏極が保たれる時間を長くするため、部分的に重水素化を施したMOFに、新たに設計した偏極源(ペンタセン誘導体)を導入し、得られた複合体に対してTriplet-DNP処理を施した。その結果、複合体のNMR信号強度に明確な増強が見られ、MOF骨格の¹H核が約50倍高偏極化されたことが確認された。

 MOFは構成分子や金属イオンの種類を選べば簡単に細孔サイズや表面特性を制御可能であるため、本研究で初めて実証されたTriplet-DNPによるMOFの高偏極化は、今後、高感度MRI観測を可能にするシステムの開拓へと繋がることが期待される。

論文情報:【Journal of the American Chemical Society】Dynamic Nuclear Polarization of Metal–Organic Frameworks Using Photoexcited Triplet Electrons

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