超极化核磁共振与微流控的协同作用：一篇综述

超极化核磁共振与芯片实验室微流控是两个充满活力但直至近期仍相当独立的研究领域。两个领域的近期进展增加了它们的协同重叠。通过微流控集成，许多复杂的实验步骤可被整合到单一平台之上。因此，微流控器件正日益在医学诊断、法医分析和生物医学研究中找到应用。特别是，它们提供了培养细胞、细胞聚集体乃至完整器官功能性模型的崭新且强有力的途径。核磁共振是一种非侵入式、高分辨率的光谱技术，可实现具有化学特异性的实时过程监测。它非常适合于观测微流控系统中的代谢及其他生物和化学过程。然而，其固有的低灵敏度限制了它的应用。核磁共振超极化技术的近期进展可能改变这一状况：在特殊条件下，核磁共振信号可增强多达5个数量级，这极大拓展了核磁共振在微流控系统中的效用。与此同时，超极化需要复杂的化学和/或物理操作，这反过来可能受益于微流控实现。事实上，许多超极化方法依赖于在微尺度上更高效的过程，例如分子扩散、电磁辐射对样品的穿透，或表面上受限的分子流动性。本综述考察了超极化增强核磁共振与微流控领域之间的交汇，并评估了这些研究领域如何相互裨益且将持续如此。