瑞孚迪小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)的成像特點(diǎn)與應(yīng)用

來源：測(cè)試快車道

01設(shè)備核心參數(shù)和配置

核心成像部件
頂置式背照射、背部薄化科學(xué)一級(jí)CCD相機(jī)，工作溫度≤-90℃
CCD芯片尺寸≥1.3cm x 1.3cm，有效像素≥1000 x 1000，量子效率≥80% (500-700nm)
50mm定焦鏡頭，最大光圈 f/0.95

性能與靈敏度
檢測(cè)靈敏度為最小檢測(cè)光子數(shù)≤120 光子/秒/弧度/平方厘米，可檢測(cè)小鼠皮下少于50個(gè)生物發(fā)光細(xì)胞，視野范圍為最小視野 ≤ 6cm x 6cm；最大視野≥10cm x 10cm

熒光成像系統(tǒng)
光源為近紅外增強(qiáng)型金屬鹵素?zé)簦?00-1000nm全波段，單個(gè)功率≥100W。激發(fā)濾光片轉(zhuǎn)輪容量≥21位，標(biāo)配不同波段濾片數(shù)量≥18個(gè)濾片，具備18個(gè)激發(fā)通道，發(fā)射濾光片轉(zhuǎn)輪容量≥8位，標(biāo)配不同波段濾片數(shù)量≥7個(gè)濾片，濾光片工藝為離子束濺射(IBS)硬涂層，透光率>90%

軟件與分析功能
具備圖像獲取及數(shù)據(jù)分析模塊，支持自動(dòng)多模式順序成像，支持圓形、矩形、輪廓線、微孔板等多種定量模式。

具備熒光光譜分離和細(xì)胞發(fā)光曲線自動(dòng)測(cè)定功能，內(nèi)置≥90種熒光染料光譜庫（可自動(dòng)推薦濾光片），熒光定量采用國(guó)際公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)（光子數(shù)/秒/cm²/弧度/激發(fā)光強(qiáng)度）

校準(zhǔn)與質(zhì)量
儀器經(jīng)過NIST標(biāo)準(zhǔn)發(fā)光板絕對(duì)校準(zhǔn)，成像倉無光泄漏，經(jīng)高反射率半球嚴(yán)格測(cè)試

兼容性與認(rèn)證
載物臺(tái)具直接加熱功能，溫度可控（20-40℃）并軟件顯示，兼容并集成一體化氣體麻醉系統(tǒng)，含預(yù)麻醉盒，可同時(shí)麻醉≥3只小鼠。

02主要特點(diǎn)
超高的光學(xué)成像靈敏度
IVIS 成像系統(tǒng)提供了目前市場(chǎng)上最高的光學(xué)成像靈敏度。這依托于高性能的成像硬件配置，包括具有90%以上量子效率的背部薄化背照式科學(xué)一級(jí) CCD芯片，低至-90℃的 CCD制冷溫度及超低讀出噪音和暗電流，f/0.95超大光圈的大口徑優(yōu)質(zhì)定焦鏡頭，高透光率（95%） 濾光片、高品質(zhì)的成像暗箱以及迅捷的濾光片轉(zhuǎn)換技術(shù)。利用IVIS成像系統(tǒng)并結(jié)合專利的生物發(fā)光腫瘤細(xì)胞株，可在活體水平觀測(cè)腫瘤的生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移中的極微弱信號(hào)，使得研究者在腫瘤發(fā)展早期即可觀察到其體內(nèi)的微弱變化，即使少量樣本即可注入小動(dòng)物體內(nèi)進(jìn)行活體水平的觀察。

強(qiáng)大的熒光成像解決方案
為獲得足夠強(qiáng)的信號(hào)和獲得優(yōu)秀的信噪比，瑞孚迪小動(dòng)物成像系統(tǒng)采用了多種不同的硬件配置、成像方式、軟件分析技術(shù)和專利熒光探針，構(gòu)建出一整套強(qiáng)大而有效的熒光成像解決方案，如專利的光譜分離技術(shù)、背景扣除技術(shù)、三維熒光分子斷層成像技術(shù)、熒光透射成像技術(shù)、活體熒光成像試劑等，均圍繞提高熒光成像的靈敏度和信噪比而設(shè)計(jì)，確保獲得最優(yōu)質(zhì)的小動(dòng)物活體熒光成像結(jié)果。

背景扣除技術(shù)
小動(dòng)物自發(fā)熒光通常具有寬廣激發(fā)光譜的特點(diǎn)，利用這一特點(diǎn)，采用兩種不同的激發(fā)波長(zhǎng)去激發(fā)同一特異性熒光信號(hào)，并將獲得的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的扣除處理，可有效地去除大部分的自發(fā)熒光信號(hào)，從而提高熒光成像的信噪比。

專利的光譜分離技術(shù)
在配備足夠多的窄帶寬、高透光率濾光片的基礎(chǔ)上， 復(fù)雜而科學(xué)的光譜分離算法是去除小動(dòng)物自發(fā)熒光和識(shí)別多色熒光的技術(shù)核心。復(fù)雜而精準(zhǔn)的光譜分離算法引入IVIS的光譜分離技術(shù)平臺(tái)。智能而友好的操作界面讓復(fù)雜的光譜分離算法在后臺(tái)運(yùn)行，操作大幅度簡(jiǎn)化，并最大限度減少人為因素影響，使得光譜分離結(jié)果準(zhǔn)確、穩(wěn)定而可靠，達(dá)到去除小動(dòng)物自發(fā)熒光噪音和區(qū)分多種熒光標(biāo)記的效果。

03主要應(yīng)用
腫瘤癌癥相關(guān)研究

研究實(shí)例 ：觀測(cè)藥物靶向、分布及代謝
瑞孚迪小動(dòng)物活體成像系統(tǒng)（原PerkinElmer分拆而來）廣泛應(yīng)用于藥物靶向、分布及代謝的研究。科學(xué)家利用熒光探針直接標(biāo)記藥物本身，通過跟蹤熒光信號(hào)從而反映藥物在體內(nèi)的分布情況。通過肺傳遞核酸，可以直接治療肺疾病，如纖維化、癌癥和感染。上圖可以看出，通過水凝膠將AF750-siRNA遞送到肺后，在腎臟和膀胱中也觀察到熒光信號(hào)，表明腎臟排泄了AF750-siRNA。（International Journal of Pharmaceutics 525 (2017) 359‒366）

納米材料研究

研究實(shí)例 ：納米顆粒的疾病靶向研究
科學(xué)家發(fā)現(xiàn)手性納米顆粒具有特異性剪切DNA的效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞以及活體水平DNA的精確剪切。通過瑞孚迪的活體光學(xué)成像系統(tǒng)可以進(jìn)行體內(nèi)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。通過兩個(gè)熒光基團(tuán)來標(biāo)記DNA鏈段，剪切成功后淬滅抑制會(huì)發(fā)出熒光。把DNA鏈段轉(zhuǎn)到Hela細(xì)胞中并構(gòu)建小鼠腫瘤模型，通過光學(xué)成像可以追蹤納米顆粒的靶向情況以及體內(nèi) DNA的剪切，為基因編輯領(lǐng)域開辟了新的思路。（Nature Chemistry 2018, 10: 821-830 ）

代謝性疾病治療

研究實(shí)例 ：監(jiān)測(cè)葡萄糖攝取
葡萄糖是大多數(shù)生物體能量的主要來源，其異常攝取與許多病理?xiàng)l件有關(guān)，如腫瘤、糖尿病、神經(jīng)退行性疾病、非酒精性脂肪性肝炎等。到目前為止，基于18FDG 的正電子發(fā)射斷層成像（PET）仍然是測(cè)量葡萄糖攝取的金標(biāo)準(zhǔn)。還沒有光學(xué)成像技術(shù)能夠很好的檢測(cè)該指標(biāo)。文中作者設(shè)計(jì)了一種可以可視化和定量葡萄糖吸收的光學(xué)探針。（Nature Methods 16, p526‒532(2019)）

免疫相關(guān)研究

研究實(shí)例 ：宿主免疫排斥相關(guān)研究
再生醫(yī)療的臨床研究中宿主對(duì)外來移植物的免疫排斥是轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)路上面臨的主要挑戰(zhàn)之一。研究團(tuán)隊(duì)利用 CRISPR-Cas9 基因編輯技術(shù)，破壞掉部分人類白細(xì)胞抗原以防止細(xì)胞毒T細(xì)胞的攻擊，同時(shí)保留了指示體內(nèi)自然殺傷細(xì)胞不要攻擊的部分HLA標(biāo)志物。通過體外和體內(nèi)小鼠實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)該技術(shù)可使血細(xì)胞繞開細(xì)胞毒性T細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞的攻擊，從而將移植排斥反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。（Cell Stem Cell, 2019,24, 566-578）

（本文中引用的文獻(xiàn)均已標(biāo)注出處，如內(nèi)容存在版權(quán)問題，請(qǐng)后臺(tái)聯(lián)系我們進(jìn)行修改或刪除。如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)后臺(tái)聯(lián)系獲取授權(quán)并注明來源）