Novo Nordisk - Interdisciplinary Synergy Programme 2025 har bevilget Professor Sune Jespersen 19.450.066 kr. til at lede projektet: ”Quantum-sensed Magnetic Resonance Imaging (QuantuMRI): Imaging beyond the voxel”.
En kvanteforbedret MR-platform til udlæsning på cellulært niveau.

MR er et minimalt invasivt værktøj til billeddannelse af dybtliggende væv i levende organismer, men dens typiske rumlige opløsning (0,1–1 mm) er utilstrækkelig til at opfange vigtige cellulære og subcellulære forandringer, såsom dem der ligger til grund for kræft, inflammation og neurodegeneration. QuantuMRI løser denne kritiske begrænsning ved at integrere nanoskala kvantesensorik (quantum sensing)  med makroskopisk MR, hvilket muliggør udlæsning af metabolske, morfologiske og funktionelle vævsegenskaber med en hidtil uset opløsning.

For at opnå dette foreslår vi en ny billeddannelsesplatform, hvor kvanteinformation fra nitrogen-vacancy (NV)-centre i funktionaliserede nanodiamanter (ND'er) – som kan registrere vigtige cellulære parametre, herunder pH, temperatur, ionkoncentration og membranpermeabilitet – forstærkes og overføres til omgivende vandprotoner via magnetiserings overførsel. Denne brobygning mellem NV's nano/mikroskopiske sensing og MR's voxel-skala signaler vil blive realiseret ved lave magnetfelter og forbedret gennem AI-baseret støjdæmpning og miniaturiserede detektionsteknologier, som i øjeblikket transformerer lavfelt-MR.

Projektet bygger på flere foreløbige forskningsresultater fra vores egen og andre gruppers forskning, der viser, at QuantuMRIs vigtigste byggesten – NV-baseret sensing, elektronhyperpolarisering, kerneresonansskift, funktionaliseret targeting, magnetization transfer og avanceret billedudlæsning – kan implementeres på en robust måde. Integrationen i en skalerbar platform til kvanteforbedret MR er et højrisiko/højgevinst-aspekt.

Ved at etablere denne nye klasse af billeddannelses teknikker vil QuantuMRI give dyb, specifik indsigt i vævsmikrostruktur og metabolisme i levende systemer, fundamentalt fremme vores forståelse af sygdomme, muliggøre tidligere og mere præcis diagnostik på tværs af biomedicinske discipliner og definere et nyt paradigme for dyb-vævs kvantesensorik.

Team:

PI: Professor Sune Jespersen, CFIN, Aarhus Universitet

Co-PIs:

Amit Finkler - Weizmann Institute of Science - Kemisk og biologisk fysik, Israel

(https://www.weizmann.ac.il/chembiophys/finkler/group)

Lucio Frydman - Weizmann Institute of Science - Institut for Kemisk og Biologisk Fysik, Israel

(https://www.weizmann.ac.il/chembiophys/Frydman_group/home)

Gonzalo Agustín Álvarez - Comision Nacional de Energia Atomica - Centro Atomico Bariloche & Instituto Balseiro, CONICET, CNEA, Argentina

(https://www.famaf.unc.edu.ar/~galvarez/main.html)

Kontakt

Sune Jespersen

https://www.au.dk/en/sune@cfin.au.dk

E-mail: sune@cfin.au.dk

Telefon: +45 60 89 66 42

Læs mere om Novo Nordisk - Interdisciplinary Synergy Programme