小動物活體成像技術(shù)是在不損傷動物的前提下對其進行長期縱向研究的技術(shù)之一。成像技術(shù)可以提供的數(shù)據(jù)有精確定量和相對定量兩種。在樣本中位置而改變，這類技術(shù)提供的為精確定量信息，如CT、MRI和PET提供的為精確定量信息；圖像數(shù)據(jù)信號為樣本位置依賴性的，如可見光成像中的生物發(fā)光、熒光、多光子顯微鏡技術(shù)屬于相對定量范疇，但可以通過嚴(yán)格設(shè)計實驗來定量。其中可見光成像和核素成像特別適合研究分子、代謝和生理學(xué)事件，稱為功能成像；超聲成像和CT則適合于解剖學(xué)成像，稱為結(jié)構(gòu)成像，MRI介于兩者之間。
動物模型是現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究中重要的實驗方法與手段，有助于更方便、更有效地認(rèn)識人類疾病的發(fā)生、發(fā)展規(guī)律和研究防治措施，同時大鼠、天竺鼠、小鼠等小動物由于諸多優(yōu)勢在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究及藥物開發(fā)等多個領(lǐng)域應(yīng)用日益增多。近年來各種影像技術(shù)在動物研究中發(fā)揮著越來越重要的作用，涌現(xiàn)出各種小動物成像的專業(yè)設(shè)備，為科學(xué)研究提供了強有力的工具。
動物活體成像技術(shù)是指應(yīng)用影像學(xué)方法，對活體狀態(tài)下的生物過程進行組織、細(xì)胞和分子水平的定性和定量研究的技術(shù)。動物活體成像技術(shù)主要分為光學(xué)成像 (optical imaging)、核素成像（PET/SPECT）、核磁共振成像（magnetic resonance imaging ，MRI）、計算機斷層攝影（computed tomography，CT）成像和超聲（ultrasound）成像五大類。
1 可見光成像
體內(nèi)可見光成像包括生物發(fā)光與熒光兩種技術(shù)[2]。生物發(fā)光是用熒光素酶基因標(biāo)記DNA，利用其產(chǎn)生的蛋白酶與相應(yīng)底物發(fā)生生化反應(yīng)產(chǎn)生生物體內(nèi)的光信號；而熒光技術(shù)則采用熒光報告基因（GFP、RFP）或熒光染料（包括熒光量子點）等新型納米標(biāo)記材料進行標(biāo)記，利用報告基因產(chǎn)生的生物發(fā)光、熒光蛋白質(zhì)或染料產(chǎn)生的熒光就可以形成體內(nèi)的生物光源。前者是動物體內(nèi)的自發(fā)熒光，不需要激發(fā)光源，而后者則需要外界激發(fā)光源的激發(fā)。
1.1 生物發(fā)光：哺乳動物生物發(fā)光，一般是將螢火蟲熒光素酶（Firefly luciferase）基因整合到需觀察細(xì)胞的染色體DNA上，以表達(dá)熒光素酶，培養(yǎng)出能穩(wěn)定表達(dá)熒光素酶的細(xì)胞株，當(dāng)細(xì)胞分裂、轉(zhuǎn)移、分化時，熒光素酶也會得到持續(xù)穩(wěn)定的表達(dá)[4]。標(biāo)記后的熒光素酶只有在活細(xì)胞內(nèi)才會產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象，并且發(fā)光強度與標(biāo)記細(xì)胞的數(shù)目呈線性相關(guān)。
除螢火蟲熒光素酶外，有時也會用到海腎熒光素酶（renilla Luciferase）[5]。二者的底物不一樣，螢火蟲熒光素酶的底物是熒光素（D-luciferin），海腎熒光素酶的底物是腔腸素（coelentarizine）。二者的發(fā)光波長不一樣，前者所發(fā)的光波長在540~600nm，后者所發(fā)的光波長在460~540nm左右。前者所發(fā)的光更容易透過組織，在體內(nèi)的代謝較后者慢，而且特異性好。所以，大部分活體實驗使用螢火蟲熒光素酶基因作為報告基因，如果需要雙標(biāo)記或特殊的實驗，也可采用后者作為備選方案。
新問世的PpyRed紅色漂移熒光素酶，把以前的熒光素酶的發(fā)光峰從562nm漂移到612 nm。隨著發(fā)光波長的增加，PpyRed紅色漂移熒光素酶穿透性大大提高，被皮膚吸收的比例顯著降低，且光的漫射現(xiàn)象減少，提高了分辨率。總的說來，PpyRed紅色漂移熒光素酶提高了活體生物發(fā)光成像的靈敏度和分辨率。
對于細(xì)菌標(biāo)記，一般利用發(fā)光酶基因操縱子luxABCDE或luxCDABE，其由控制的編碼熒光素酶的基因和編碼熒光素酶底物合成酶的基因組成。利用這種辦法進行標(biāo)記的細(xì)菌會持續(xù)發(fā)光，不需要外源性底物。但是一般細(xì)菌標(biāo)記需要轉(zhuǎn)座子的幫助把外源基因插入到細(xì)菌染色體內(nèi)穩(wěn)定表達(dá)。通過熒光素酶基因標(biāo)記的細(xì)菌進行的胃腸道排空的實驗可以把活體成像的研究應(yīng)用擴展到藥物動力學(xué)、胃腸道功能學(xué)等領(lǐng)域。
1.2熒光：熒光成像技術(shù)發(fā)展迅速，主要表現(xiàn)在成像探針的不斷更新；光學(xué)成像系統(tǒng)不僅提供定量信息，還能提供三維立體圖像和多項復(fù)雜的數(shù)據(jù)；紅外線斷層掃描重建、光譜分離、圖像融合和多通道成像技術(shù)已經(jīng)在許多成像系統(tǒng)常規(guī)應(yīng)用。
隨著小動物成像技術(shù)的發(fā)展，成像探針種類越來越多，功能越來越強大。量子點(quantum dots，QDs)熒光標(biāo)記是納米技術(shù)和體內(nèi)熒光成像技術(shù)結(jié)合的一種新技術(shù)，除了能對活細(xì)胞實時長時間動態(tài)熒光觀察與成像，對細(xì)胞間、細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞器間的各種相互作用的原位實時動態(tài)示蹤外，還可以標(biāo)記在其他需要研究的物質(zhì)上，如藥物、特定的生物分子等，示蹤其活動及作用，其在長時間生命活動監(jiān)測及活體示蹤方面具有*的應(yīng)用優(yōu)勢。
小動物活體成像實驗服務(wù)超高靈敏度的發(fā)光成像
Xtreme采用高靈敏度的CCD相機，該相機的最小檢測光子數(shù)<50photons>95%（峰值)，不僅能夠進行深層腫瘤、腫瘤轉(zhuǎn)移位點的生物發(fā)光檢測，還能進行微弱髓過氧化物酶(MPO)活性檢測,檢測炎癥的發(fā)生和發(fā)展以及cherenkov成像。
熒光光源,全波段熒光染料應(yīng)用Bruker Xtreme系統(tǒng)多模式成像系統(tǒng)具備市場上*的最佳的熒光成像模塊，整個模塊圍繞優(yōu)質(zhì)的信噪比進行設(shè)計。
( 1 )1600萬像素超高分辨率CCD，極大提高圖像的質(zhì)量;
(2) 400W氬燈光源——發(fā)光效率高的氤燈光源，增加信號檢測深度;穩(wěn)定連續(xù)的全波段光譜，*泛的熒光應(yīng)用;
(3）發(fā)射濾光片一—具有去除光暈的效果，提高圖像信噪比;
(4)多張濾光片的配置——熒光染料任您選擇;(5)光場校正功能——整個激發(fā)光場均勻化，實驗結(jié)果不受動物放置位置影響;
(6）高通量成像——5只小鼠同時成像，適合高通量實驗。
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