규슈대학대학원공학연구원과 이화학연구소의 공동연구그룹은 다공성 금속 착체(MOF)를 이용하여 MOF 골격의 ¹H핵을 실온에서 고편극화하는 데 성공했다.
물질이나 신체를 파괴하지 않고 비침습적으로 내부 분석을 하는 기술은 화학 분야에서는 '핵자기공명(NMR) 분광법', 의료 현장에서는 '자기공명이미지법(MRI)'으로 빠뜨릴 수 없는 툴이 되고 있다.그러나 이들은 다른 분석법과 비교할 때 매우 민감하지 않습니다.예를 들어, MRI에서는 주로 생체 내에 방대하게 존재하는 수분자의 1H핵의 화상화에 한정되어 있지만, 각 스핀의 편극률이 매우 낮기 때문에 감도가 나오지 않는 것이다.
그래서 이 연구 그룹은 다공성 재료로서 최근 주목을 받는 MOF와 핵 스핀 편극률을 실온에서 대폭 향상시킬 수 있는 Triplet-DNP법이라는 기술에 주목하여 생체분자의 고감도 MRI 관측으로 이어진다. 나노다공성 물질의 핵 편극화를 시도하였다.
편극이 유지되는 시간을 길게 하기 위해, 부분적으로 중수소화를 실시한 MOF에, 새롭게 설계한 편극원(펜타센 유도체)을 도입하여, 얻어진 복합체에 대해서 Triplet-DNP 처리를 실시했다.그 결과, 복합체의 NMR 신호 강도에 명확한 증강이 보였고, MOF 골격의 ¹H핵이 약 50배 고편극화된 것이 확인되었다.
MOF는 구성 분자나 금속 이온의 종류를 선택하면 쉽게 세공 크기나 표면 특성을 제어 가능하기 때문에, 본 연구에서 처음으로 입증된 Triplet-DNP에 의한 MOF의 고편극화는 앞으로 고감도 MRI 관측을 가능하게 하는 시스템의 개척으로 이어질 것으로 기대된다.
