熒光小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)是一種在生物學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)與公共衛(wèi)生學(xué)等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的醫(yī)學(xué)科研儀器。以下是對(duì)熒光小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)的詳細(xì)解析：
一、系統(tǒng)概述
熒光小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)利用生物發(fā)光與熒光技術(shù)，通過(guò)靈敏的光學(xué)檢測(cè)儀器，直接監(jiān)控活體生物體內(nèi)的細(xì)胞活動(dòng)和基因行為。該系統(tǒng)可以觀測(cè)活體動(dòng)物體內(nèi)腫瘤的生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移、感染性疾病發(fā)展過(guò)程、特定基因的表達(dá)等生物學(xué)過(guò)程，具有非侵入性、實(shí)時(shí)連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、高敏感性等優(yōu)點(diǎn)。
二、系統(tǒng)組成與原理
1.組成：熒光小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)通常由光源、成像子系統(tǒng)、實(shí)驗(yàn)臺(tái)和控制系統(tǒng)等組成。光源提供成像所需的光線(xiàn)，成像子系統(tǒng)負(fù)責(zé)捕捉和記錄熒光圖像，實(shí)驗(yàn)臺(tái)用于放置和調(diào)整小動(dòng)物的位置，控制系統(tǒng)則負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行和參數(shù)設(shè)置。
2.原理：生物發(fā)光成像利用熒光素酶基因標(biāo)記細(xì)胞或DNA，在氧、Mg2?離子存在的條件下消耗ATP發(fā)生氧化反應(yīng)，將部分化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)光能釋放。熒光成像則采用熒光報(bào)告基團(tuán)（如GFP、RFP等）進(jìn)行標(biāo)記，通過(guò)激發(fā)光激發(fā)熒光基團(tuán)到達(dá)高能量狀態(tài)，產(chǎn)生發(fā)射光。系統(tǒng)利用高靈敏度的CCD設(shè)備捕捉這些光線(xiàn)并形成圖像。
三、技術(shù)指標(biāo)與功能
1.成像面積：最大可達(dá)20cm×20cm，最小為2cm×2cm，連續(xù)可調(diào)。
2.圖像獲取：真16bit，超過(guò)65,000級(jí)灰階。
3.光源：高能氙燈或高強(qiáng)度鹵素?zé)簟?/span>
4.濾光片：標(biāo)配多位置激發(fā)濾光片輪或?yàn)V光片架，激發(fā)濾光片波長(zhǎng)覆蓋近紫外至近紅外；標(biāo)配寬角度發(fā)射濾光片，波長(zhǎng)覆蓋440nm至830nm。
5.功能：支持光譜熒光成像、生物學(xué)發(fā)光成像、同位素成像和X光成像，同時(shí)兼容體外分析。
四、應(yīng)用領(lǐng)域
熒光小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)在多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用：
1.腫瘤學(xué)研究：用于觀察腫瘤的生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移及藥物治療過(guò)程。
2.藥物研發(fā)：用于藥物篩選、藥效檢測(cè)和藥物配方與劑量管理。
3.免疫學(xué)研究：用于研究免疫細(xì)胞的遷移、分布和功能。
4.干細(xì)胞研究：用于觀察干細(xì)胞的分化、增殖和遷移過(guò)程。
5.基因治療研究：用于監(jiān)測(cè)基因治療的效果和安全性。
6.炎癥與感染研究：用于觀察感染性疾病的發(fā)展過(guò)程和炎癥反應(yīng)。
五、操作與維護(hù)
1.操作：
制作動(dòng)物模型：根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要通過(guò)尾靜脈注射、皮下移植等方法接種已標(biāo)記的細(xì)胞或組織。
活體成像：將小動(dòng)物麻醉后放入成像暗箱平臺(tái)，調(diào)整視野并拍攝背景圖，然后關(guān)閉照明燈拍攝由小動(dòng)物體內(nèi)發(fā)出的特異光子。
數(shù)據(jù)處理：利用小動(dòng)物活體成像圖像處理軟件對(duì)圖像進(jìn)行處理和分析，計(jì)算發(fā)光面積、總光子數(shù)等參數(shù)。
2.維護(hù)：
定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行清潔和校準(zhǔn)，確保成像質(zhì)量。
檢查光源和濾光片的性能，及時(shí)更換損壞的部件。
保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境的無(wú)菌狀態(tài)，避免污染和交叉感染。
六、發(fā)展趨勢(shì)與挑戰(zhàn)
1.發(fā)展趨勢(shì)：
隨著NIR-II光致發(fā)光探針的開(kāi)發(fā)及配套相機(jī)等設(shè)備的發(fā)展，NIR-II熒光活體功能成像成為研究熱點(diǎn)。
光片熒光顯微成像等三維成像技術(shù)被引入小動(dòng)物活體成像領(lǐng)域，提高了成像分辨率和深度。
2.挑戰(zhàn)：
目前的NIR-II活體成像系統(tǒng)仍以平面成像為主，無(wú)法反映三維深度信息。
成像分辨率受到組織散射和自發(fā)熒光的影響。
不同熒光物質(zhì)的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜存在差異，需要選擇合適的激發(fā)與發(fā)射濾片。
總結(jié)
熒光小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)是一種功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛的醫(yī)學(xué)科研儀器。通過(guò)不斷優(yōu)化和升級(jí)，該系統(tǒng)有望在生物醫(yī)學(xué)研究中發(fā)揮更加重要的作用。
