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小动物活体成像系统技术的原理及操作方法

编辑:广州博鹭腾仪器仪表时间:2018-01-25

活体动物体内光学成像主要采用生物发光与荧光两种技术。生物发光是用荧光素酶基因(Luciferase)标记细胞或DNA,而荧光技术则采用绿色荧光蛋白、红色荧光蛋白等荧光报告基因和FITCCy5Cy7等荧光素及量子点(quantumdotQD)进行标记。  小动物活体成像系统技术是采用高灵敏度制冷CCD配合特制的成像暗箱和图像处理软件,使得可以直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为。实验者借此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。  由于具有更高量子效率CCD的问世,使活体动物体内光学成像技术具有越来越高的灵敏度,对肿瘤微小转移灶的检测灵敏度极高;另外,该技术不涉及放射性物质和方法,非常安全。因其操作极其简单、所得结果直观、灵敏度高、实验成本低等特点,在刚刚发展起来的几年时间内,已广泛应用于生命科学、医学研究及药物开发等方面。

一、小动物活体成像概述 1. 荧光发光成像  荧光成像的标记对象较为广泛,可以是动物、细胞、微生物、基因,也可以是抗体、药物、纳米材料等。常用的有绿色荧光蛋白( GFP)、红色荧光蛋白( DsRed)及其它荧光报告基团,标记方法与体外荧光成像相似,荧光成像具有费用低廉和操作简单等优点。同生物发光在动物体内的穿透性相似,红光的穿透性在体内比蓝绿光的穿透性效率高,近红外荧光为成像观察的最佳选择。  虽然荧光信号远远强于生物发光,但非特异性荧光产生的背景噪音使其信噪比远远低于生物发光。虽然许多公司采用不同的技术分离背景光,但是受到荧光特性的限制,很难完全消除背景噪音。这些背景噪音造成荧光成像的灵敏度较低。  尽管目前大部分高水平的文章还是应用生物发光的方法来研究活体动物体内成像。但是,荧光成像有其方便,直观,标记靶点多样和易于被大多数研究人员接受的优点,在一些植物分子生物学研究和观察小分子体内代谢方面也得到应用。对于不同的研究,可根据两者的特点以及实验要求,选择合适的方法。例如利用绿色荧光蛋白和荧光素酶对细胞或动物进行双重标记,用成熟的荧光成像技术进行体外检测,进行分子生物学和细胞生物学研究,然后利用生物发光技术进行动物体内检测,进行活体动物体内研究。 荧光发光是通过激发光激发荧光基团到达高能量状态,而后产生发射光。考虑到不同荧光物质的发射光谱EXexcitation spectrum)和激发光谱EMemission 8pectrum)的不同,要选择对应的激发和发射滤片。

 

 

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