Opis projektu
Postępy w dziedzinie rezonansu magnetycznego mogą pomóc w ujawnieniu metabolicznych objawów chorób
Naukowcy zajmujący się badaniem jądrowego rezonansu magnetycznego i obrazowania metodą rezonansu magnetycznego dają przykład korzyści, jakie współpraca interdyscyplinarna może przynieść nauce i społeczeństwu. Techniki te doprowadziły do znacznego postępu w wielu dziedzinach, od chemii po nauki przyrodnicze. Niska czułość uniemożliwia jednak ich rozszerzenie do nanoskali, a tym samym obserwację procesów metabolicznych. Aby odpowiedzieć na to wyzwanie, finansowany przez Unię Europejską projekt HyperQ będzie poświęcony opracowaniu pionierskich metod kontrolowania spinów ciała stałego w temperaturze pokojowej. Zwiększy to polaryzację spinów jądrowych o kilka rzędów wielkości powyżej równowagi termicznej, a tym samym zrewolucjonizuje rezonans magnetyczny. Technologia HyperQ umożliwi diagnostykę objawów metabolicznych wielu chorób, w tym raka, choroby Alzheimera i innych schorzeń neurodegeneracyjnych.
Cel
Many of the most remarkable contributions of modern science to society have arisen from the interdisciplinary work of scientists enabling novel methods of imaging and sensing. Outstanding examples are nuclear magnetic resonance (NMR) and magnetic resonance imaging (MRI) which have enabled fundamental insights in a broad range of sciences extending from Chemistry to the Life Sciences. However, the key challenge of NMR and MRI is their very low inherent sensitivity due to the weak nuclear spin polarisation under ambient conditions. This makes the extension of magnetic resonance to the nanoscale (small volumes) and to the observation of metabolic processes (low concentrations) impossible.
HyperQ will address this challenge with the development of room-temperature quantum control of solid-state spins to increase nuclear spin polarisation several orders of magnitude above thermal equilibrium and thereby revolutionise the state-of-the-art of magnetic resonance. Essential for this development is the synergy of an interdisciplinary team of world leaders in quantum control and hyperpolarised magnetic resonance to enable the development of quantum control theory (“Quantum Software”), quantum materials (“Quantum Hardware”), their integration (“Quantum Devices”) and applications to biological and medical imaging (“Medical Quantum Applications”). HyperQ will target major breakthroughs in the field of magnetic resonance, which include chip-integrated hyperpolarisation devices designed to operate in combination with portable magnetic resonance quantum sensors, unprecedented sensitivity of bio-NMR at the nanoscale, and biomarkers of deranged cellular metabolism.
The HyperQ technology will provide access to metabolic processes from the micron to the nanoscale and thereby insights into metabolic signatures of a broad range of disease such as cancer, Alzheimer and the mechanisms behind neurodegenerative disease. This will enable fundamentally new insights into the Life Sciences.
Dziedzina nauki
- natural sciencescomputer and information sciencessoftware
- medical and health sciencesbasic medicineneurologydementiaalzheimer
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringsensors
- medical and health sciencesclinical medicineoncology
- engineering and technologymedical engineeringdiagnostic imagingmagnetic resonance imaging
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-SyG - Synergy grantInstytucja przyjmująca
89081 Ulm
Niemcy