東京大学、京都大学、理化学研究所、神戸大学は、トリプレットDNPの新規偏極源分子としてフラーレン誘導体の開発を行なうことで、高効率なトリプレットDNPを実現した（ニュースリリース）。
磁気共鳴イメージング（MRI）は非侵襲的な医療診断技術として用いられているが、通常のMRIは感度が非常に低いため生体内に多く存在する水や脂質しか検出することができない。一方、DNPは電子スピンの高い偏極率を利用することでMRIの高感度化を実現する手法であり、光励起三重項電子スピンを利用したトリプレットDNPは従来法と比較して低磁場かつ極低温を必要としないことから、簡便で低コストなDNP法としての実用化が期待されている。
しかし、トリプレットDNPで高い核偏極率を得るには、偏極源分子であるペンタセンを添加した疎水性芳香族化合物からなる単結晶を作製し、その単結晶を磁場に対して厳密に配向させる必要があった。巨大な単結晶の作製や精密な配向制御は、実際の医療現場で行なうことが技術的に難しいことに加え、ピルビン酸などのプローブ分子の高感度化が困難であることが問題だった。
そのため、配向に依存しないアモルファス材料でトリプレットDNPを高効率化することが、高感度化MRIへの応用に向けて求められていた。
そこで研究グループは、ペンタセンと比較してより先鋭な三重項電子の電子スピン共鳴（ESR）スペクトルの線幅を示すフラーレンに着目した。しかし、フラーレンは擬回転という現象により、電子スピンの偏極がすぐに緩和する問題があったため、これまでトリプレットDNPでは用いられてこなかった。
擬回転はフラーレンの高い対称性に起因しているため、置換基修飾により分子の対称性を崩すことで擬回転を抑えることができると考え、置換基の数や位置の異なる複数のフラーレン誘導体の電子スピン偏極特性を解析した。
その結果、フラーレンに二つのインデン置換基を導入した誘導体（ICBA）で擬回転が効果的に抑えられることが分かった。特に、ICBA trans-3a異性体において偏極状態を大幅に長寿命化することに成功した。
先鋭なESRと長い偏極寿命を両立したフラーレン誘導体を偏極源として用いることで、ペンタセンと比較して約21倍のトリプレットDNPの高効率化を達成した。また、アモルファス材料中で初めて実用化レベルとされる10%を超える14.2%という高い偏極率を得ることに成功した。
研究グループは、今後は生体適合的なマトリクス材料と組み合わせることで、高感度化MRIを用いたがん診断への応用が期待されるとしている。
