精密测量院拥有两个国家重点实验室，一个国家大型科学仪器中心，一个国家台站网等4个国家级平台，各类省部级重点平台基地20余个。 现有职工600余人，其中院士4人、杰青13人，各类国家、科学院、省部级人才占比60%以上。2017年至今，在精密测量领域承担了数十项重大重点项目，其中，国家战略先导专项（2.5亿元）1项、重点研发计划12项、各类重大仪器研制专项10余项。精密探测技术和仪器已成为精密测量院满足国家需求和社会经济发展的优势领域方向。 ...
中国科学院精密测量科学与技术创新研究院（以下简称精密测量院）是由中国科学院武汉物理与数学研究所（始建于1958年）、中国科学院测量与地球物理研究所（始建于1957年）融合组建而成，是湖北省首个中国科学院创新研究院。 回望来时路，峥嵘六十载。在方俊、王天眷、张承修、李钧、李国平、丁夏畦、许厚泽、叶朝辉等老一辈科学家的带领下，精密测量院历经几代科技工作者的辛勤努力和开拓创新，解决了一系列事关国家全局的重...
近日，精密测量院超灵敏磁共振研究团队发展了“彩磁”编码标记新方法，可用于活体肺部的超灵敏“彩色”磁共振成像（MRI）。相关研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。
荧光分子种类繁多，在蛋白标记、荧光示踪、免疫荧光等领域发挥着重要的作用。根据荧光分子发射波长的不同，对不同底物进行不同的颜色标记，进而实现不同底物的同时检测。对其进行功能化修饰后，可用于细胞、组织的多靶标颜色编码成像。然而，荧光的组织穿透深度有限，在活体分析方面具有局限性。磁共振成像无穿透深度限制，广泛应用于临床疾病检测。化学位移作为重要的磁共振参数，在分子结构鉴定和底物检测方面起着重要的作用。和荧光标记分子不同的发射波长对应不同的荧光颜色类似，构建磁共振分子探针作为“彩磁”标记分子，可根据其化学位移的不同对被测目标进行“彩磁”编码，即可实现不同目标的活体“彩色”MRI分析。但是传统质子探针化学位移变化范围窄，有背景信号干扰，且检测灵敏度较低。
周欣研究员带领的超灵敏磁共振研究团队发展超极化技术，能将惰性气体129Xe磁共振信号增强100000倍以上。自主研制的全球首套“人体肺部气体MRI系统”，已获批国家三类创新医疗器械注册证，实现了人体“结构+功能偶联同步成像”，在全国十余家三甲医院开展了广泛的临床应用，为慢阻肺、肺癌等肺部重大疾病的无创评估提供了全球领先的技术。129Xe对化学环境敏感，化学位移变化范围大，适合作为化学位移探针用于分析检测。将超极化129Xe气体吸入肺部并进行气血交换以后，气态129Xe（129Xe@gas）、肺组织中的溶解态129Xe（129Xe@TP）、与血红蛋白作用的结合129Xe（129Xe@RBC）会产生不同的化学位移。而当129Xe与作为“彩磁”标记分子的功能化“分子笼”相结合，又可产生新的特异性“笼”内129Xe化学位移。结合MRI方法对不同的化学位移进行“彩磁”编码，即可实现肺部多个不同目标的“彩色”MRI，为肺部疾病的精准分型提供活体无创病理检测手段。然而，此前发展的“分子笼”内129Xe信号弱，难以在活体应用中同时标记不同化学位移的信号，极大地限制了基于超极化129Xe化学位移编码的分子影像在活体中的应用。因此，构建能结合超极化129Xe气体的“分子笼”，并增强其“笼”内129Xe化学位移信号，是实现活体“彩色”MRI的关键。
NiZn-ZIF-8“彩磁”标记分子在溶液以及活体中的多化学位移成像效果
在活体中可明确编码气态129Xe@gas、组织溶解态129Xe@TP、血红蛋白结合态129Xe@RBC以及笼内129Xe@ NiZn-ZIF-8，实现大鼠肺部活体“彩色”MRI
周欣研究团队前期发现金属有机框架（MOF）材料ZIF-8对Xe具有较高的亲和力，可用于捕获Xe原子，进行超极化129Xe磁共振成像（PNAS，2020）。本研究中，该团队基于前期研究基础，首次将多组分MOF构建策略引入到超极化129Xe磁共振领域。通过在ZIF-8骨架中引入多种金属，调节ZIF-8孔道与Xe的相互作用，有效提高水溶液中MOF笼内129Xe的信号强度。应用该策略构建的NiZn-ZIF-8孔道内信号相对于溶解态129Xe信号增强210倍以上，将其作为“彩磁”标记分子注入大鼠肺部，可获得较强的NiZn-ZIF-8“笼”内129Xe（129Xe@NiZn-ZIF-8）信号。对大鼠活体肺部四种不同化学位移的129Xe（129Xe@gas、129Xe@TP、129Xe@RBC以及129Xe@ NiZn-ZIF-8，如图1）进行编码标记，可获得四种不同化学环境的129Xe影像，且不同化学位移的129Xe信号可有效区分，互不干扰，即实现了活体多化学位移编码的“彩色”MRI。该MOF“彩磁”标记分子与荧光标记分子功能类似，后续可根据需求，对其进行功能化修饰，用于多种生物靶标的超灵敏彩色MRI。
相关研究以“Multivariate metal-organic frameworks enable chemical shift-encoded MRI with femtomolar sensitivity for biological systems”为题，发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。精密测量院副研究员曾庆斌与博士乐曲儿为共同第一作者，研究员周欣、郭茜旎为共同通讯作者。
该研究得到了中国科技部、国家自然科学基金委以及中国科学院等项目支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-62110-4
头条新闻
精密测量院发展“彩磁”编码新技术，实现活体肺部“彩色”MRI
近日，精密测量院超灵敏磁共振研究团队发展了“彩磁”编码标记新方法，可用于活体肺部的超灵敏“彩色”磁共振成像（MRI）。相关研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。
荧光分子种类繁多，在蛋白标记、荧光示踪、免疫荧光等领域发挥着重要的作用。根据荧光分子发射波长的不同，对不同底物进行不同的颜色标记，进而实现不同底物的同时检测。对其进行功能化修饰后，可用于细胞、组织的多靶标颜色编码成像。然而，荧光的组织穿透深度有限，在活体分析方面具有局限性。磁共振成像无穿透深度限制，广泛应用于临床疾病检测。化学位移作为重要的磁共振参数，在分子结构鉴定和底物检测方面起着重要的作用。和荧光标记分子不同的发射波长对应不同的荧光颜色类似，构建磁共振分子探针作为“彩磁”标记分子，可根据其化学位移的不同对被测目标进行“彩磁”编码，即可实现不同目标的活体“彩色”MRI分析。但是传统质子探针化学位移变化范围窄，有背景信号干扰，且检测灵敏度较低。
周欣研究员带领的超灵敏磁共振研究团队发展超极化技术，能将惰性气体129Xe磁共振信号增强100000倍以上。自主研制的全球首套“人体肺部气体MRI系统”，已获批国家三类创新医疗器械注册证，实现了人体“结构+功能偶联同步成像”，在全国十余家三甲医院开展了广泛的临床应用，为慢阻肺、肺癌等肺部重大疾病的无创评估提供了全球领先的技术。129Xe对化学环境敏感，化学位移变化范围大，适合作为化学位移探针用于分析检测。将超极化129Xe气体吸入肺部并进行气血交换以后，气态129Xe（129Xe@gas）、肺组织中的溶解态129Xe（129Xe@TP）、与血红蛋白作用的结合129Xe（129Xe@RBC）会产生不同的化学位移。而当129Xe与作为“彩磁”标记分子的功能化“分子笼”相结合，又可产生新的特异性“笼”内129Xe化学位移。结合MRI方法对不同的化学位移进行“彩磁”编码，即可实现肺部多个不同目标的“彩色”MRI，为肺部疾病的精准分型提供活体无创病理检测手段。然而，此前发展的“分子笼”内129Xe信号弱，难以在活体应用中同时标记不同化学位移的信号，极大地限制了基于超极化129Xe化学位移编码的分子影像在活体中的应用。因此，构建能结合超极化129Xe气体的“分子笼”，并增强其“笼”内129Xe化学位移信号，是实现活体“彩色”MRI的关键。
NiZn-ZIF-8“彩磁”标记分子在溶液以及活体中的多化学位移成像效果
在活体中可明确编码气态129Xe@gas、组织溶解态129Xe@TP、血红蛋白结合态129Xe@RBC以及笼内129Xe@ NiZn-ZIF-8，实现大鼠肺部活体“彩色”MRI
周欣研究团队前期发现金属有机框架（MOF）材料ZIF-8对Xe具有较高的亲和力，可用于捕获Xe原子，进行超极化129Xe磁共振成像（PNAS，2020）。本研究中，该团队基于前期研究基础，首次将多组分MOF构建策略引入到超极化129Xe磁共振领域。通过在ZIF-8骨架中引入多种金属，调节ZIF-8孔道与Xe的相互作用，有效提高水溶液中MOF笼内129Xe的信号强度。应用该策略构建的NiZn-ZIF-8孔道内信号相对于溶解态129Xe信号增强210倍以上，将其作为“彩磁”标记分子注入大鼠肺部，可获得较强的NiZn-ZIF-8“笼”内129Xe（129Xe@NiZn-ZIF-8）信号。对大鼠活体肺部四种不同化学位移的129Xe（129Xe@gas、129Xe@TP、129Xe@RBC以及129Xe@ NiZn-ZIF-8，如图1）进行编码标记，可获得四种不同化学环境的129Xe影像，且不同化学位移的129Xe信号可有效区分，互不干扰，即实现了活体多化学位移编码的“彩色”MRI。该MOF“彩磁”标记分子与荧光标记分子功能类似，后续可根据需求，对其进行功能化修饰，用于多种生物靶标的超灵敏彩色MRI。
相关研究以“Multivariate metal-organic frameworks enable chemical shift-encoded MRI with femtomolar sensitivity for biological systems”为题，发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。精密测量院副研究员曾庆斌与博士乐曲儿为共同第一作者，研究员周欣、郭茜旎为共同通讯作者。
该研究得到了中国科技部、国家自然科学基金委以及中国科学院等项目支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-62110-4