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仪表网 研发快讯】近日，厦门大学化学化工学院高锦豪教授课题组在发展多通道19F
核磁共振技术进行成像和信息编码方面取得重要进展。相关成果以“Super-multiplexed imaging and coding in the range of radio frequency”为题，发表在Nature Communications。
成像是人类获取信息的核心方式之一，人类约80%的信息来源于裸眼视觉的成像感知。因此，提升成像技术对于提高信息感知和处理能力至关重要。其中，多通道成像因能同时采集多个独立信号，能够显著提升信息获取密度，在生物医学成像、遥感探测等领域已得到广泛应用。然而，受限于物理原理，许多现有成像技术的通道数仍较为有限。开发具有更高通道数的成像技术，不仅能提升信息密度，还能在信息爆炸的时代提供更高效的数据获取手段，具有重要的应用价值。
磁共振成像(MRI)是一种依赖磁性原子核在射频波段的发射信号来进行成像的技术。因其深层穿透能力，1H磁共振成像(1H MRI)已广泛应用于生物医学领域，用于获得生物体内的解剖学信息。相比之下，19F磁共振成像(19F MRI)以19F原子核为信号源，具有独特的优势。首先，19F具有超过350 ppm的宽化学位移范围，理论上可提供70多个独立信号通道；其次，19F的生物本底信号极低，使得其成像信号专一性高。然而，当前19F MRI的应用主要集中在生物示踪，如细胞追踪和生物靶标监测，且目前最多仅实现了9通道成像。19F MRI在多通道成像和信息编码方面的潜力尚未被充分挖掘。
高锦豪教授课题组选择22种具有不同化学位移的含氟砌块，并引入季铵盐结构，设计合成了22种氟化胆碱衍生物(FCho)作为19F MRI信号源，成功验证了22通道19F MRI的可行性(如图)。选择其中16个通道进行了二进制16位编码，实现了19F MRI信息编码的概念性验证。基于FCho的独特离子性质，结合氟化酰胺(FAm)，构建了氟化深共熔溶剂(FDES)，表现出MRI信号双组分可调控特性。FDES是一种高效的信息存储介质，适用于多重二维码加密、双色水印等应用。在此基础上，课题组开发了基于FDES的氟化离子凝胶，既保留了FDES的高氟含量和双组分特性，又克服了液态FDES的流动性限制，使其具备固定形状，可附着于物体表面或内部。得益于MRI的高穿透能力，离子凝胶可作为隐蔽的防伪标签，通过19F MRI在不破坏物品结构的情况下无损读取隐藏信息。此外，课题组还开发了一种基于肉眼视觉和19F MRI感知的空间信息加密策略，实现了更高级的信息加密方式。该研究不仅拓展了磁共振成像的应用边界，还展示了多通道19F MRI在信息编码、存储和加密中的潜在价值，为成像技术与信息技术的结合提供了新的可能性。
该项研究工作主要在高锦豪教授和林泓域教授的共同指导下完成，2021级博士生江宇航为第一作者。该论文得到国家自然科学基金(22125702、22077107、22477104)和福建省自然科学基金(2023J06002)等项目资助。
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