Кобальтовые температуры

О ядерном магнитном резонансе слышали многие, поскольку это явление используется в томографии внутренних органов, — та самая МРТ. Однако это далеко не единственное его приложение. Физики давно задумались над тем, как с его помощью извлекать детальную информацию о химии тела, например pH факторе вблизи опухолей или температурных аномалиях вокруг ран.

Для выяснения этих возможностей научная группа профессора Химического факультета Университета штата Колорадо Джозефа Задрозны (Joseph Zadrozny) провела интересные исследования. Команда специалистов по неорганической химии и квантовой физике изучала, как откликаются молекулы, содержащие металлы, на изменения окружающей среды. Это знание необходимо для того, чтобы создать высокочувствительные неинвазивные термометры. МРТ-сигнал от внедренных в тело молекул будет сообщать о мизерных сдвигах температуры внутри него. Тогда доктора смогут определить границы опухоли, чтобы затем с молекулярной точностью удалить окружающие ее ткани лазерным испарением.

Для этих экспериментов химики синтезировали новую молекулу, трехъядерный кобальтовый комплекс. Затем на ядерном магниторезонансном спектрометре ученые выяснили ее температурную чувствительность. Оказалось, что она на порядок выше средней.

Исследователи полагают, что новое вещество будет использоваться не только в медицине, но и при разработке квантовых компьютеров. Исследование вносит вклад и в фундаментальные представления о магнитных системах. Для диагностики соединения кобальта придется вводить внутрь тела. Поэтому сейчас ученые работают над повышением стабильности молекулы в водных средах, поскольку она пока не всегда может сохраняться в организме время, необходимое для ее надежной доставки к разным внутренним органам. (Journal of the American Chemical Society 144, 20, 9132, 2022)