2026年3月2日——在芯片实验室技术取得重大进展的背景下，欧洲BLOC项目框架下的西班牙生物工程研究所（IBEC）研究人员首次实现了台式核磁共振（NMR）光谱仪与微流体细胞培养平台的集成。该平台通过采用量子增强核磁共振技术显著提高信号灵敏度，实现了实时代谢监测功能。

体外活细胞代谢分析是理解细胞生理学、疾病机制和治疗反应的核心。传统代谢监测方法多依赖离线检测或昂贵的高场强仪器，且需要大量样本。核磁共振波谱技术虽具有非侵入性区分化学物质的独特优势，但其固有低灵敏度限制了其在微观尺度的应用，这一挑战在样本量极微且代谢过程动态变化的微流体平台中尤为突出。

该研究近期发表于《分析化学》期刊，展示了一款适配溶解动态核极化（dDNP）技术的台式核磁共振波谱仪。这种超极化技术能将核自旋极化度提升至远超热平衡状态，使核磁共振信号强度增强数个数量级。通过这种增强效应，该团队克服了紧凑型核磁共振硬件固有的灵敏度限制，成功实时检测流经定制微流体装置的细胞培养物代谢变化。此项技术开发是欧盟资助项目BLOC（2020年1月至2023年12月）的主要目标，该项目由IBEC精准医学分子成像组首席研究员Irene Marco-Rius协调。

台式核磁共振与微流体的集成涉及检测系统和流体处理的精密设计，使研究人员能观测被细胞摄取和转化的超极化代谢物。这种方法无需中断培养过程或大量细胞样本，即可获得代谢反应的动力学数据，对稀有或珍贵生物样本研究具有关键优势。该团队证实可连续观测关键代谢转化过程，为研究细胞的生化状态提供时间分辨窗口。

该研究第一作者Marc Azagra表示，这项成果标志着芯片代谢组学的里程碑：一个紧凑、经济高效的核磁共振平台实现了微流体系统动态代谢流的直接观测。通过超极化技术，该技术弥合了高场核磁共振性能与芯片实验室实际需求之间的鸿沟。

展望未来，这项研究为生命科学、药物研发和精准医学领域开辟了广阔应用前景。在微型平台上实时追踪代谢路径的能力将改变实验设计与解读方式，支持细胞反应的纵向研究、代谢调节剂的高通量筛选，以及与器官模拟组织等其他芯片实验室模块的集成。

项目负责人Irene Marco-Rius总结指出，随着台式核磁共振技术日趋成熟，其与微流体和超极化技术的结合可能成为动态生物分析的主流工具，将丰富的光谱信息直接带到细胞微环境尺度。