小动物活体成像技术的原理及操作方法
小动物活体成像技术
小动物活体成像技术一、世界正在步入分子影像的时代分子影像学是运用影像学手段显示组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子,反映活体状态下的分子水平变化,对其生物学行为在影像方面进行定性和定量研究的科学。
从1998年到2008年期间,采用分子影像技术的论文呈现逐年大幅增长的趋势.分子影像技术为生命科学研究翻开了崭新的一页!二、活体动物成像技术的优势1、实现实时、无创的在体监测2、发现早期病变,缩短评价周期3、评价更科学,准确、可靠4、获得更多的评价数据5、降低研发的风险和开支6、更好的遵守3R原则三、应用领域癌症与抗癌药物研究免疫学与干细胞研究细胞凋零病理机制及病毒研究基因表达和蛋白质之间相互作用转基因动物模型构建药效评估药物甄选与预临床检验药物配方与剂量管理肿瘤学应用生物光子学检测食品监督与环境监督等相关实验图片：全身转基因鼠 细胞瞬时转染的检测移植人转荧光素酶鼻咽癌细胞 G F P转基因鼠分子马达实验对比 小鼠体表近红外荧光检测四、具有独立自主知识产权的非匀质算法--贴近真实 减少误差目前,在分子影像的活体光学成像领域,国际上众多知名品牌都有自己的专利产品,然而这些产品都各有不足.一部分品牌无法实现自发荧光断层成像,且其假定生物组织为均匀介质,从而在光源确定上造成了较大的定位误差,而有部分产品只能提供二维成像,且分辨率较低,无法实现高精度探测。
因此,在体光学成像技术的应用潜力依赖于光学成像逆向问题算法的新进展.为了解决复杂生物组织中的非匀质问题,中国科学院自动化研究所田捷教授带领的团队基于多水平自适应有限元方法,可行光源区域优化重建方法和多光谱自适应有限元等方法,创建了全新的非匀质算法,一举解决了复杂生物组织中的非匀质问题,从而使光源重建精度大大提高。
某产品假设为匀质 光源重建误差较大对形成图像的影响 对组织的不同假设。
小动物活体成像技术原理及常见问题分析
小动物活体成像技术原理及常见问题分析活体成像技术是指应用影像学方法，在不损伤动物的前提下，对活体状态下的生物过程进行组织、细胞和分子水平的定性和定量研究的技术。
通过这项技术可以非侵入式、直观地观测活体动物体内肿瘤的生长，转移、疾病的发展过程、基因的表达变化等生物学过程。
与传统剥瘤称重测量的方法相比，活体成像能够对同一种实验对象在不同时间点进行观察，跟踪同一观察目标(标记细胞及基因)，数据更加真实可信，成本更低，灵敏度更高。
目前活体成像技术主要采用生物发光（Bioluminescence）与荧光（Fluorescence）两种技术，生物发光技术是用荧光素酶（Luciferase）基因标记细胞或者DNA，而荧光技术则是应用荧光蛋白（如GFP,RFP,Mcherry等）标记细胞或是蛋白等研究对象。
其中生物发光技术因其操作简单，反应灵敏，在肿瘤，分子互作及信号传导等研究中得到了广泛应用。
LUC荧光素酶（Luciferase）是自然界中能够产生生物荧光的酶的统称，其中最有代表性的是来自北美萤火虫（Photinus pyralis）体内的荧光素酶。
萤火虫荧光素酶属于加氧酶（oxygenase），其发光反应需要O2和Mg2+参与；有辅酶A（CoA）存在时能提高反应效率，增加发光时间。
萤火虫荧光素酶无需翻译后修饰，即可表现出荧光素酶活性。
将萤火虫荧光素酶的基因插入慢病毒介导的载体中，通过CAG启动子过表达从而作为报告基因，在细胞中表达。
常用于细胞标记后小动物细胞移植活体成像追踪，从而评估移植后细胞的归巢以及治疗效果等。
GFP绿色荧光蛋白1962年在一种学名Aequoreavictoria的水母中发现。
其基因所产生的蛋白质，在蓝色波长范围的光线激发下，会发出绿色萤光。
这个发光的过程中还需要冷光蛋白质Aequorin的帮助，且这个冷光蛋白质与钙离子（Ca2+）可产生交互作用。
将绿色荧光蛋白的基因插入慢病毒介导的载体中，通过flap-Ub启动子过表达从而作为报告基因，在细胞中表达。
小动物活体成像技术的原理及操作方法
⼩动物活体成像技术的原理及操作⽅法2、⽣物发光成像活体⽣物荧光成像技术就是指在⼩的哺乳动物体内利⽤报告基因-荧光素酶基因表达所产⽣的荧光素酶蛋⽩与其⼩分⼦底物荧光素在氧、Mg2+离⼦存在的条件下消耗ATP发⽣氧化反应,将部分化学能转变为可见光能释放。
然后在体外利⽤敏感的CCD设备形成图像。
荧光素酶基因可以被插⼊多种基因的启动⼦,成为某种基因的报告基因,通过监测报告基因从⽽实现对⽬标基因的监测。
⽣物荧光实质就是⼀种化学荧光,萤⽕⾍荧光素酶在氧化其特有底物荧光素的过程中可以释放波长⼴泛的可见光光⼦,其平均波长为560 nm(460—630 nm),这其中包括重要的波长超过600 nm的红光成分。
在哺乳动物体内⾎红蛋⽩就是吸收可见光的主要成分,能吸收中蓝绿光波段的⼤部分可见光;⽔与脂质主要吸收红外线,但其均对波长为590—800 nm的红光⾄近红外线吸收能⼒较差,因此波长超过6 00 nm的红光虽然有部分散射消耗但⼤部分可以穿透哺乳动物组织被⾼灵敏的CCD检测到。
⽣物发光成像的优点可以⾮侵⼊性,实时连续动态监测体内的各种⽣物学过程,从⽽可以减少实验动物数量,及降低个体间差异的影响;由于背景噪声低,所以具有较⾼的敏感性;不需要外源性激发光,避免对体内正常细胞造成损伤,有利于长期观察;此外还有⽆放射性等其她优点。
然⽽⽣物发光也有⾃⾝的不⾜之处:例如波长依赖性的组织穿透能⼒,光在哺乳动物组织内传播时会被散射与吸收,光⼦遇到细胞膜与细胞质时会发⽣折射,⽽且不同类型的细胞与组织吸收光⼦的特性也不尽相同,其中⾎红蛋⽩就是吸收光⼦的主要物质;由于就是在体外检测体内发出的信号,因⽽受到体内发光源位置及深度影响;另外还需要外源性提供各种荧光素酶的底物,且底物在体内的分布与药动⼒学也会影响信号的产⽣;由于荧光素酶催化的⽣化反应需要氧⽓、镁离⼦及ATP等物质的参与,受到体内环境状态的影响。
⼆、⼩动物活体成像1、制作动物模型可根据实验需要通过尾静脉注射、⽪下移植、原位移植等⽅法接种已标记的细胞或组织。
小动物活体荧光成像生物发光实验步骤
小动物活体荧光成像生物发光实验步骤随着生物学技术的不断发展，活体荧光成像技术已经成为了研究生物体内生物学过程的重要手段之一。
通过活体荧光成像技术，研究人员可以实时观察到小动物体内的生物发光信号，揭示生物体内的分子过程和疾病发生的机制。
以下是一般小动物活体荧光成像生物发光实验的步骤，供感兴趣的研究人员参考。
实验材料准备1. 小动物：选择适合的实验小动物，例如小鼠或斑马鱼等。
2. 荧光成像仪：选择适合的活体荧光成像仪器，以保证实验成像的清晰度和准确性。
3. 示踪剂：根据实验需要选择合适的荧光示踪剂，例如荧光蛋白或荧光染料等。
4. 外源激发源：准备合适的外源激发源，用于激发小动物体内的荧光信号。
实验操作步骤1. 实验前准备：将实验用小动物按照规定的操作流程进行麻醉或固定，以保证实验操作的安全性和准确性。
2. 示踪剂注射：根据实验设计，将选定的荧光示踪剂通过适当的途径注入小动物体内，可以是静脉注射、腹腔注射等。
3. 示踪剂激发：在示踪剂注射后，根据实验需要，使用外源激发源对小动物体内的荧光示踪剂进行激发，激发的光源要根据示踪剂的激发波长进行选择。
4. 荧光成像：使用荧光成像仪器对小动物体内的荧光信号进行实时观测和成像，在观测过程中要注意调节成像仪器的参数，以保证成像的清晰度和信号的准确性。
5. 数据分析：实时观测并记录荧光成像的数据，根据实验设计进行数据分析和结果统计，揭示小动物体内的生物发光信号的分布和强度变化。
注意事项1. 实验操作要严格按照规定的操作流程进行，确保实验的准确性和可重复性。
2. 在注射示踪剂和激发荧光信号的过程中，需要注意对小动物的生理状况和实验操作的影响，以减少对小动物的伤害和干扰。
3. 荧光成像过程中要注意对成像仪器的参数进行调节，以获得清晰准确的荧光信号成像数据。
4. 在数据分析过程中，要根据实验设计进行结果的统计和分析，确保实验结果的科学性和可信度。
5. 实验结束后要对小动物进行恢复和护理，确保小动物的健康和安全。
小鼠活体成像实验步骤
小鼠活体成像实验步骤引言小鼠活体成像是一种非侵入性的技术，可以用于研究小鼠的生理和疾病过程。
该技术结合了光学、荧光和成像学等多种技术，通过对小鼠进行荧光成像或生物发光实验，可以观察和定量评估小鼠内部器官的功能和病变情况。
本文将介绍小鼠活体成像实验的步骤和常用技术。
实验步骤步骤一：准备工作在进行小鼠活体成像实验前，需要进行一些准备工作：1.小鼠选择：选择适合实验的小鼠株系和个体。
要考虑小鼠的年龄、性别、体重等因素。
2.药物和探针准备：根据实验需求选择合适的药物和探针，并按照说明书进行准备。
3.仪器和设备准备：确保实验所需的成像仪器和设备正常工作，如荧光显微镜、全身小动物成像仪等。
4.实验环境准备：保持实验环境的清洁和稳定，控制温度、湿度和光照等因素。
步骤二：小鼠麻醉和固定1.麻醉小鼠：根据实验需求选择适当的麻醉方法。
常用的麻醉方法有全身麻醉和局部麻醉。
全身麻醉常用的药物包括异氟醚、七氟醚等；局部麻醉常用的药物包括利多卡因等。
根据药物的剂量和给药途径麻醉小鼠。
2.固定小鼠：将麻醉后的小鼠固定在成像台上，可使用专用的小动物固定装置。
固定小鼠的目的是为了减少动物活动对成像结果的影响。
步骤三：探针给药和荧光探针成像1.探针给药：根据实验需求选择适当的荧光探针，并根据药物说明书的建议给予小鼠给药。
常用的探针有荧光染料、荧光蛋白等。
探针给药的剂量和给药途径根据实验需要确定。
2.荧光探针成像：根据实验需求选择合适的成像仪器和设备进行荧光探针成像。
常用的成像仪器有荧光显微镜、全身小动物成像仪等。
根据实验要求选择合适的成像方式，如单光子或多光子成像。
步骤四：数据分析和结果呈现1.数据分析：将荧光成像得到的数据导入相应的数据分析软件进行分析。
根据实验目的和假设选择合适的统计方法和分析技术，如图像分割、定量分析等。
将得到的荧光信号定量化，得到所需的数据结果。
2.结果呈现：根据数据分析得到的结果，可以使用图表、统计分析等方式进行结果呈现。
EYFP 活体成像
EYFP 活体成像活体成像技术主要是利用一套非常灵敏的光学检测仪器，能够直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为。
通过这个系统，可以观测活体动物体内肿瘤的生长及转移，感染性疾病发展过程、特定基因的表达等生物学过程。
其优点为较传统屠宰动物相比，该技术能够对同一种实验对象在不同时间点进行记录，跟踪同一观察目标（标记细胞及基因）的移动及变化，所得的数据更加真实可信。
目前主要采用生物发光（bioluminescence ）与荧光（fluorescence ）两种技术。
1：技术原理活体生物发光技术是指在小的哺乳动物体内利用报告基因（如荧光素酶基因）表达所产生的荧光素酶蛋白与其小分子底物荧光素在氧、Mg2+离子存在的条件下消耗ATP发生氧化反应，将部分化学能转化为可见光能释放，然后在体外利用敏感的CCD设备形成图像。
荧光素酶报告基因质粒可以被插入多种基因的启动子，成为某种基因的报告基因，通过检测报告基因从而实现对目标基因的监测。
生物荧光其本质为化学荧光，荧光素被荧光素酶氧化的过程中可以释放波长广泛的可见光光子，其波长范围为460-630nm（平均波长为560nm）。
在哺乳动物体内血红蛋白是吸收可见光的主要成分，能吸收蓝绿光波段中的大部分可见光；水和脂质主要吸收红外线，但其均对波长为590-800nm的红光近红外线吸收能力较差，因此波长超过600nm的红光虽然有部分散射消耗但大部分可以穿透哺乳动物组织被高灵敏的CCD检测到。
2：应用范围癌症与抗癌药物研究；免疫学与干细胞的研究；细胞凋亡；病理机制及病毒研究；基因表达和蛋白质之间相互作用；转基因动物模型构建；药效评估；药物甄选与预临床检验；药物配方与剂量管理；肿瘤学应用；生物光子学检测；视频监督与环境监督等。
1：肿瘤学活体成像技术可以在近无创条件下对活体组织或小动物体内的生物学行为进行成像跟踪，已被广泛应用于肿瘤研究中。
活体生物发光成像技术能够让研究人员能够直接快速的测量各种癌症模型中肿瘤的生长、转移以及对药物的反应。
小动物活体成像技术的原理及操作方法
小动物活体成像技术的原理及操作方法小动物活体成像技术是一种用于非侵入性的观察小动物体内活动的技术。
它可以通过显影小动物的生物分子、细胞、组织、器官以及整体结构，从而获取关于它们的形态、功能和代谢信息。
在医学研究、药物研发和临床诊断中，小动物成像技术具有重要的应用价值。
1.光学成像：光学成像是利用光线通过生物组织时的散射和吸收特性来观察和记录组织的形态和功能。
这种技术包括荧光成像、双光子显微镜、光声成像等。
其中，荧光成像是利用特定的分子标记物与目标分子结合后的荧光信号进行成像，而双光子显微镜则采用长波长激光来更深入地穿透生物组织进行成像。
2. 核磁共振成像（MRI）：MRI利用静磁场和脉冲磁场来获取生物组织的形态和功能信息。
其原理是通过对核自旋在静磁场中的预cession以及脉冲磁场的激发和接收来获取信号，并通过计算重建成图像。
3.正电子发射断层扫描（PET）：PET利用放射性同位素标记的生物分子来观察和记录生物组织的代谢、功能和分布情况。
其原理是标记荧光物质与目标分子发生放射性衰变并释放正电子，然后通过正电子与电子相遇并发生湮灭反应，产生两个光子，再通过和PET仪器接收器相遇并形成探测信号，最终通过计算重建出成像。
1.选择合适的动物模型：根据实验目的和需要，选择适合的小动物模型，例如小鼠、大鼠等。
确保动物的健康和生理状况符合实验要求。
2.准备适当的标记物：根据研究需求，选择合适的标记物。
标记物可以是荧光染料、放射性同位素、磁共振对比剂等，用于标记目标分子或组织。
3.标记物注射或给药：将选择的标记物进行注射或给药，使其能够与目标分子或组织结合。
4.成像设备设置：根据实验要求，将成像设备进行适当的设置，例如调整光源、控制磁场强度等。
5.成像操作：对标记物注射或给药后的小动物进行成像操作。
操作过程中可以根据需要调整成像参数，如曝光时间、扫描时间等。
6.数据分析和解释：对成像结果进行数据分析和解释，提取关键信息，评估实验效果，并与其他实验数据进行比较和验证。
小鼠活体成像实验步骤
小鼠活体成像实验步骤一、引言小鼠活体成像是一种非侵入性的技术，可以用于研究小鼠的生理和病理过程。
该技术可以通过对小鼠进行荧光成像、放射性成像和磁共振成像等方式来观察小鼠内部的生物学活动和分子信号。
本文将介绍小鼠活体成像实验的步骤。
二、实验前准备1. 小鼠准备：选择符合实验要求的小鼠，如性别、年龄、体重等。
2. 设备准备：根据实验需要准备相应的设备，如荧光显微镜、放射性仪器或磁共振成像仪。
3. 样品制备：根据实验需要制备样品，如荧光探针或放射性标记物。
4. 实验环境：保持实验环境稳定，如温度、湿度和气味等。
三、荧光成像实验步骤1. 选择适当的荧光探针：根据要研究的生物学过程选择适当的荧光探针。
2. 注射荧光探针：将选定的荧光探针注射到小鼠体内，通常是通过静脉注射或皮下注射。
3. 荧光成像：将小鼠放在荧光显微镜中进行荧光成像，观察荧光信号的强度和分布情况。
四、放射性成像实验步骤1. 选择适当的放射性标记物：根据要研究的生物学过程选择适当的放射性标记物。
2. 注射放射性标记物：将选定的放射性标记物注入小鼠体内，通常是通过静脉注射或皮下注射。
3. 放射性成像：将小鼠放在放射性仪器中进行放射性成像，观察放射性信号的强度和分布情况。
五、磁共振成像实验步骤1. 选择适当的磁共振对比剂：根据要研究的生物学过程选择适当的磁共振对比剂。
2. 注入磁共振对比剂：将选定的磁共振对比剂注入小鼠体内，通常是通过静脉注射或皮下注射。
3. 磁共振成像：将小鼠放在磁共振成像仪中进行磁共振成像，观察磁共振信号的强度和分布情况。
六、实验注意事项1. 小鼠的选择要符合实验要求，如性别、年龄、体重等。
2. 实验设备要保持稳定，特别是在荧光成像和放射性成像实验中。
3. 样品制备要严格按照操作规程进行，以确保实验结果的准确性和可靠性。
4. 实验环境要保持清洁卫生，以避免外界干扰对实验结果的影响。
5. 实验过程中要注意小鼠的福利和健康，如给予足够食物和水，并定期检查小鼠的健康状况。
ivis小动物活体成像原理
ivis小动物活体成像原理IVIS小动物活体成像技术是一种非常先进的体内活体成像技术，通过利用进阶成像技术，可以观察小动物体内的生物过程，对小动物模型的生理状况等进行研究，从而为治疗疾病的研发提供基础支持。
IVIS小动物活体成像技术的原理IVIS小动物活体成像技术的原理是利用各种光源激发小动物体内的荧光信号，通过荧光信号的强度或荧光成像分析来诊断或分析小动物的整体或某一组织器官的代谢。
荧光成像可以用于实时监测小动物模型的生理过程，观察细胞、分子和肿瘤的病理学表现，评估药品的治疗效果。
在IVIS小动物活体成像技术中，有三个主要的成像原理：1. 荧光素生物成像原理荧光素在小动物体内氧化成荧光素酶，荧光素酶可以将D-luciferin转化成氧化荧光素（Luciferase）。
Luciferase反应会放出能量以荧光形式发射，产生很强的荧光信号。
2. 量子点生物成像原理量子点是一种可以发光的半导体纳米粒子，由于量子点在空间和时间的分辨率非常细致，在感受器官、观察分子生物学过程方面得到了广泛的应用。
因此，量子点被广泛地应用在活体成像领域。
3. 彩色化学成像原理彩色化学成像采用与荧光素和量子点相比更加分散，但是可以通过化学发光实现成像，例如X荧光素染料（X-gal）是一种产生蓝色信号的底物，可以用来检测beta-加氧酶活性。
IVIS小动物活体成像技术的应用IVIS小动物活体成像技术已经成功地应用于心血管和内分泌疾病研究、生物感应和疫苗研发、神经退行性疾病、血液学、癌症和肿瘤治疗等方面。
其中，荧光素生物成像技术在肿瘤研究方面得到了广泛的应用。
研究人员可以使用体内植入的荧光素表达载体，作为标志基因，导入肿瘤细胞中，通过活体成像技术观察肿瘤初次出现、生长、扩散等现象，从而为治疗癌症提供了宝贵的信息和基础支持。
IVIS小动物活体成像技术的优势IVIS小动物活体成像技术比传统的动物实验更加高效和拥有更强的伦理意义。
传统的动物实验需要大量的动物和时间来获得有效的实验结果，还需要对动物进行不同层次的观察，而IVIS小动物活体成像技术不仅可以在同一小动物体内进行多个实验，而且需要的动物数量只有传统实验的十分之一，从而大大减少了对小动物的伦理影响。
五种常见的小动物活体成像技术
五种常见的小动物活体成像技术01前言动物活体成像技术是指应用影像学方法，在不损伤动物的前提下，对活体状态下的生物过程进行组织、细胞和分子水平的定性和定量研究的技术。
随着小动物成像技术的发展，活体小动物非侵袭性成像在临床前研究中发挥着越来越重要的作用，涌现出了各种小动物成像的专业设备，为科学研究提供了强有力的工具。
小动物活体成像技术主要分为五大类：可见光成像(Optical)、核素成像(PET/SPECT)、计算机断层摄影成像 (CT)、核磁共振成像(MRI)、超声成像（Ultrasound)。
02小动物活体成像设备特点、应用及优缺点1.可见光成像设备体内可见光成像包括生物发光与荧光两种技术。
前者是动物体内的自发荧光，不需要激发光源，而后者则需要外界激发光源的激发。
1.1生物发光设备：生物发光是用荧光素酶基因标记DNA，利用其产生的蛋白酶与相应底物发生生化反应产生生物体内的光信号。
标记后的荧光素酶只有在活细胞内才会产生发光现象，并且发光强度与标记细胞的数目呈线性相关。
1.2荧光设备：荧光技术则采用荧光报告基因（GFP、RFP）或荧光染料（包括荧光量子点）等新型纳米标记材料进行标记，利用报告基因产生的生物发光、荧光蛋白质或染料产生的荧光就可以形成体内的生物光源。
可见光成像优势与应用：使用低能量、无辐射、对信号检测灵敏度高、实时监测标记的活体生物体内的细胞活动和基因行为，被广泛应用到监控转基因的表达、基因治疗、感染的进展、肿瘤的生长和转移、器官移植、毒理学、病毒感染和药学研究中。
可见光成像的主要缺点：二维平面成像、不能绝对定量。
发展前景：目前仅仅停留在仿体和小动物实验阶段,尚未进入临床应用，在许多方面仍需进一步改进和完善.寻找新的高量子效率荧光团，改进重建算法、拓展新型光学成像技术、提高图像分辨率是未来的重要任务。
2.核素成像设备PET、SPECT是核医学的两种显像技术，相同之处是都利用放射性核素的示踪原理进行显像，皆属于功能显像。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2、生物发光成像
活体生物荧光成像技术就是指在小的哺乳动物体内利用报告基因-荧光素酶基因表达所产生的荧光素酶蛋白与其小分子底物荧光素在氧、Mg2+离子存在的条件下消耗ATP发生氧化反应,将部分化学能转变为可见光能释放。
然后在体外利用敏感的CCD设备形成图像。
荧光素酶基因可以被插入多种基因的启动子,成为某种基因的报告基因,通过监测报告基因从而实现对目标基因的监测。
生物荧光实质就是一种化学荧光,萤火虫荧光素酶在氧化其特有底物荧光素的过程中可以释放波长广泛的可见光光子,其平均波长为560 nm(460—630 nm),这其中包括重要的波长超过600 nm的红光成分。
在哺乳动物体内血红蛋白就是吸收可见光的主要成分,能吸收中蓝绿光波段的大部分可见光;水与脂质主要吸收红外线,但其均对波长为590—800 nm的红光至近红外线吸收能力较差,因此波长超过6 00 nm的红光虽然有部分散射消耗但大部分可以穿透哺乳动物组织被高灵敏的CCD检测到。
生物发光成像的优点可以非侵入性,实时连续动态监测体内的各种生物学过程,从而可以减少实验动物数量,及降低个体间差异的影响;由于背景噪声低,所以具有较高的敏感性;不需要外源性激发光,避免对体
内正常细胞造成损伤,有利于长期观察;此外还有无放射性等其她优点。
然而生物发光也有自身的不足之处:例如波长依赖性的组织穿透能力,光在哺乳动物组织内传播时会被
散射与吸收,光子遇到细胞膜与细胞质时会发生折射,而且不同类型的细胞与组织吸收光子的特性也不尽相同,其中血红蛋白就是吸收光子的主要物质;由于就是在体外检测体内发出的信号,因而受到体内发光源位置及深度影响;另外还需要外源性提供各种荧光素酶的底物,且底物在体内的分布与药动力学也会
影响信号的产生;由于荧光素酶催化的生化反应需要氧气、镁离子及ATP等物质的参与,受到体内环境状态的影响。
二、小动物活体成像
1、制作动物模型
可根据实验需要通过尾静脉注射、皮下移植、原位移植等方法接种已标记的细胞或组织。
在建模时应认真考虑实验目的与选择荧光标记,如标记荧光波长短,则穿透效率不高,建模时不宜接种深部脏器与观察体内转移,但可以观察皮下瘤与解剖后脏器直接成像。
深部脏器与体内转移的观察大多选用荧光素酶标记。
2、活体成像
小鼠经过常规麻醉(气麻、针麻皆可)后放入成像暗箱平台,软件控制平台的升降到一个合适的视野,自动开启照明灯(明场)拍摄第一次背景图。
下一步,自动关闭照明灯,在没有外界光源的条件下(暗场)拍摄由小鼠体内发出的特异光子。
明场与暗场的背景图叠加后可以直观的显示动物体内特异光子的部位与强度,完成成像操作。
值得注意的就是荧光成像应选择合适的激发与发射滤片,生物发光则需要成像前体内注射底物激发发光。
3、数据处理
小动物活体成像图像处理软件除了提供含有光子强度标尺的成像图片外,还能计算分析发光面积、总光子数、光子强度的相关参数供实验者参考。
4、实验影响因素
原则上,如预实验时拍摄出图片非特异性杂点多,需降低曝光时间;反之,如信号过弱可适当延长曝光时间。
但曝光时间的延长,不仅增加了目的信号,对于背景噪音也存在一个放大效应。
同一批实验应保持一致的曝光时间,同时还应保持标本相对位置与形态的一致,从而减少实验误差。
进行荧光成像时,实验者可选择背景荧光低不容易反光的黑纸放在动物标本身下,减少金属载物台的反射干扰。
动物体内很多物质在受到激发光激发后,会发出荧光,产生的非特异性荧光会影响到检测灵敏度。
背景荧光主要就是来源于皮毛与血液的自发荧光,皮毛中的黑色素就是皮毛中主要的自发荧光源,其发光光线波长峰值在500一520 nm左右,在利用绿色荧光作为成像对象时,影响最为严重,产生的非特异性荧光会影响到检测灵敏度与特异性。
动物尿液或其她杂质如没有及时清除,成像中也会出现非特异性信号。
由于各厂商的图像分析软件不同,实验数据分析方法也有区别。
活体成像系统使用时,实验者考虑到非特异性杂信号,以及成像图片美观等方面,可能会调节信号的阈值,因此在分析信号光子数或信号面积时,应考虑阈值的改变对实验结果的影响。
正确选择ROI区域,可提高分析实验数据的准确性。
三、展望
小动物活体成像技术具有灵敏度高、直观、操作简单、能同时观测多个实验标本,相比PET、SPECT无放射损害等优点,但也有其自身的缺陷,例如动物组织对光子吸收、空间分辨率较低等问题,因而仍需不断地完善与改进。
小动物活体成像按成像性质属于功能成像,如何能更好地与结构成像技术(microCT、超声等)相结合,使实验结果不但能够定量,而且还能精确定位,这就是活体成像技术今后的发展方向之一。