福建省等离子体与磁共振研究重点实验室

依托多项国家自然科学基金，开展了电化学－核磁共振联用装置、高场核磁共振波谱仪软件工程化、磁共振关节成像仪和9.4TMRI动物成像仪阵列线圈等方面的磁共振仪器软硬件攻关。 各项任务按计划执行，进展顺利。硬件方面：建立了液相常温EC-NMR实验装置，实现了液相常温EC-NMR实验，设计了固相原位EC-NMR电化学电解池，分析影响固相EC-NMR检测信号灵敏度的主要因素， 开展了魔角旋转STRAFI探头的初步设计，完成了关节成像仪多种线圈的研制，开展和测试了多种阵列线圈的去耦方法，完成了多个线圈附属电路的研制，初步建立射频匀场线圈的磁场分布模型，并进行了仿真分析。 软件方面：扩展和完善了高场核磁共振波谱仪软件系统的功能，深入研究了自动匀场新方法新技术，完成了关节成像仪基本软件的研发，包括：连接仪器进行采样、脉冲序列设计和DICOM图像处理等功能。 发表了3篇论文，授权一项发明专利和一项软件著作权，公开一项发明专利。新增一项国家自然科学基金项目。

本年度主要研究空间编码激发和采样特点，设计超快速MRI和MRS脉冲序列；利用压缩传感等技术，解决MRI图像和MRS谱图信噪比和分辨率较低等问题。 (1) 对空间编码超快速采样方法进行了深入的研究，在此基础上结合我们在多量子相干方面的研究基础，建立了一系列不均匀场下超快速高分辨NMR谱方法。 (2) 提出了利用Hadamard编码技术与分子间单量子相干技术的不均匀场下一维高分辨谱方法，以及利用Hadamard编码技术获得常规单量子相干高分辨定域二维相关谱方法。 (3) 提出了利用分子间双量子相干和多重聚脉冲提高化学交换饱和转移(CEST) MRI成像对比度的方法。 (4) 基于正交时空编码，提出了无需额外扫描，通过迭代超分辨重构就能实现对单扫描时空编码MRI图像的几何畸变进行校正的方法，以及在单次扫描中能够对视野中多个感兴趣区域同时成像的灵活成像方法。

磁共振波谱在化合物和蛋白质结构分析中有着重要应用，高维磁共振波谱采样时间较长是制约该技术的一个瓶颈之一。非均匀采样可以显著加速高维磁共振波谱的采集，但采样点数低于奈奎斯特采样定理的要求， 因此需要合理的先验信息来重建高质量的波谱。利用磁共振波谱时间域信号的矩阵低秩特性建立了欠采样下非参数化信号重建模型，再通过最优化计算方法重建出高质量的谱图。 该方法可以克服利用谱图稀疏性的压缩感知方法造成的谱峰丢失和宽峰丢失问题，有利于提高磁共振波谱的灵敏性，为加速磁共振波谱采集和提高谱图质量提供了一种重要的方法，有望在蛋白质和化合物结构分析中获得重要应用。

本年度主要发展基于磁共振技术的代谢组学检测方法和数据处理方法，用于研究代谢性疾病发生发展过程、功能材料的生物安全性评价和饮食营养和质量控制研究。 (1) 优化体液和组织萃取液的NMR波谱技术、离体组织HR-MAS技术和活体组织定域谱技术，获取生物样品的高分辨代谢轮廓。发展代谢组学的数据预处理、多源多平台数据融合、 多变量统计分析和非线性建模等数据挖掘方法，搭建完善的代谢组学数据分析平台；(2) 建立以肥胖症、2型糖尿病为代表的代谢性疾病NMR波谱数据库，获取疾病发生发展过程中不同阶段的特征代谢物， 并结合HMDB、KEGG等数据库，建立病理相关的代谢子网络模型；(3) 完善功能生物材料体内功效性评价方法，发展多尺度和多层次生物体系代谢组学分析技术，应用于其生物安全性评价，并提出生物医学应用的新方向和新需求； (4) 研究与人们生活密切相关的饮食（如牛奶和乳制品、功能饮料、蜂蜜、酒精饮料等）的营养成份构成、品牌和地域差异及质量控制的代谢组学分析。

放电等离子体拥有自由电子、正离子、多种应性成分以及独特的光电性质 无论在科学研究还是工业应用领域都有着重要的意义。 当等离子体在液体内部产生而与液体发生相互作用时，在等离子体–液体界面、 等离子体以及液体内部会发生一系列物理和化学过程，这些过程可被应用于多种国民生产领域。我们实验室从目前国家经济发展的“发展基础科学研究”及“低消耗、 高效治理环境污染”的重大需求出发，以液体内部放电等离子体为研究对像，从基础原理上理解等离子体–液体相互作用的运作机制， 最终期望应用此等离子体–液体系统于实际的国民生产中，如高效率污染控制、可控纳米材料合成、植物生长增殖等。

本年度我们利用等离子体电化学，在纳米材料合成方面取得了一定的成绩。已经合成了可控CuO和Cu 纳米颗粒，目前结果正在整理中。 因为我们在液相等离子体方面的工作，最近受邀为IOP杂志J. Phys. D撰写了一篇综述文章 “Review on plasma-liquid interactions for nanomaterial syntheses （In press）”。另外有一篇关于等离子体源设计的文章，已被接受，将在国际著名等离子体杂志Plasma Sources Science and Technology上发表。

大气低温等离子体内的活性成分、激发态粒子、甚至荷电粒子具有较高能量能够完成常温下难以实现的化学反应，这样就可以将等离子体引入反应区， 通过较高能量的粒子实现某些化学过程。此外实验室已经成功将活性粒子导出放电空间区域，这样就可以实现放点区域与工作区域的分离，使这种放电等离子体发生器具有更大的实用性。 目前，实验室已经将大气低温等离子体用于表面清洗，表面处理，细胞处理，杀菌，止血，废气废水处理等方面。