小动物活体成像
仪器一：小动物活体光学成像系统
仪器一：小动物活体光学成像系统（一）具体参数要求1、系统性能*具备高灵敏度的生物发光二维成像功能：*具备高性能的荧光二维成像功能：*具备荧光分子断层成像技术，能够实现真实三维断层扫描，获取貞•实三维信息；具备基于切伦科夫辐射原理的放射性同位素成像功能：*具备高品质滤光片及光谱分禽算法，可实现自发荧光扣除及多探针成像：实验中能够实现生物发光及荧光成像模式的联合使用，并能将影像融合叠加：具备国际公认的光学信号定量方法：2、应用领域广泛应用于癌症、干细胞、感染、炎症、免疫疾病、神经疾病、心血管疾病、代谢疾病、基因治疗等多种疾病分子机理及相关药物研发的临床前研究。
3、主要技术参数3.1仪器硬件部分3.1.1二维成像部分*采用背照射、背部薄化科学一级CCD：*CCD采用电制冷方式，工作温度达到绝对-90°C,温度可视化；♦CCD 量子效率大于85% （500-700nm）；*最小检测光子数可达100光子/秒/弧度/平方厘米：采用泄焦镜头，最大光圈可达fA95,可自动聚焦；成像视野范国可调，最大视野能够满足至少3只小鼠同时成像：动物载物台温度可控（20-40°C）,且即时温度可通过软件显示；*生物发光灵敏度达到可检测小鼠皮下少于100个生物发光细胞（需提供证明文献）：荧光光源采用高效金属卤素灯，功率不低于150瓦；*激发光滤片标配数量不少于19个，发射光滤片标配数量不少于7个：*所有滤片均为高品质滤光片，透光率可达95%,滤片表而采用多层硬性涂料防护，防止因长期照射导致的滤片退化或损伤，使用寿命长：具备高品质成像暗箱，避免仪器背景信号的过多产生：仪器出厂前经过国际标准的NIST光学校准：仪器具备左时自检功能，可自动去除仪器本身产生的背景信号。
3.1.2三维成像部分具备反射照明方式，以获取小动物体表轮娜结构；*具备透射照明方式，并通过底部多点透射扫描，获取三维重建所需的断层信息：*具备荧光分子断层成像技术，能够实现小动物体内任意深度的信号探测：*透射激发光源为长寿命固态激光器，能满足体内有效激发深度＞2cm；*具备超声传感器，用以获取三维重建所需的深度信息：具备高精度XY激光扫描电动平台，扫描范用达65 mm X 50 mm。
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。
小动物活体成像的原理
小动物活体成像的原理X射线成像是一种常见的医学成像技术，它利用X射线的穿透能力，将小动物的内部结构投影到X射线片上。
X射线片上的图像显示出不同组织的不同程度的吸收能力，从而形成清晰的图像。
这种技术特别适用于骨骼成像，可以帮助医生诊断骨折、畸形和其他骨骼问题。
然而，X射线成像对软组织的成像效果相对较差，因为软组织对X射线的吸收能力较低。
MRI（磁共振成像）是一种基于磁场和无线电波的成像技术，它可以生成高分辨率的图像，显示出小动物的内部结构和组织。
MRI利用磁场和无线电波与人体内的氢原子核相互作用，进而生成图像。
不同组织中的氢原子核会以不同的方式响应磁场和无线电波，从而形成不同的信号。
通过对这些信号的分析，可以得到高质量的图像，可以清晰地显示出小动物的内部结构。
PET（正电子发射断层成像）是一种核医学成像技术，它利用放射性同位素的分布来成像。
在PET扫描中，小动物被注射一种含有放射性同位素的物质，这种物质会发射出正电子。
当正电子与负电子相遇时，会产生两个相互运动的光子，这两个光子沿着相反的方向飞行。
PET仪器能够探测到这两个光子，并利用它们的信息来重建出小动物内部的三维图像。
PET扫描特别适用于研究小动物的代谢和功能活动，如脑部活动和肿瘤发展等。
除了以上介绍的成像技术，还有许多其他的小动物活体成像技术，如超声成像、光学成像和多光子显微镜等。
这些技术各有特点，可以用于不同类型的研究和临床应用中。
例如，超声成像是一种通过声波的反射和传播来成像的技术，可以实时观察小动物内部的结构和运动。
光学成像则利用光的散射和吸收特性来成像，适用于观察小动物的血流和氧合情况。
多光子显微镜则结合了光学和激光技术，可以实现高分辨率的三维成像。
小动物活体成像技术为科学家们提供了一种非侵入性的手段，可以深入了解小动物的内部结构和功能。
这些技术在医学研究、药物开发和疾病诊断等方面都有重要的应用价值。
随着科技的不断进步，相信小动物活体成像技术将会越来越先进，为科学家们带来更多的发现和突破。
小动物活体成像的影响因素
小动物活体成像的影响因素小动物活体成像是一种非侵入性的医学成像技术，用于观察和研究小动物的生理和病理过程。
这项技术能够提供活体动物的解剖、生理和代谢信息，对于疾病的早期诊断和治疗研究具有重要意义。
小动物活体成像的结果受多种因素的影响，本文将重点讨论这些影响因素。
1.动物的物种和品系：不同物种和品系的动物对活体成像的结果可能存在差异。
这是因为不同动物的解剖结构和生理特征各异，影响了成像结果的质量和可读性。
因此，选择合适的物种和品系对于研究和结果的可靠性至关重要。
2.动物的年龄和体重：年龄和体重是影响活体成像结果的重要因素。
年龄和体重的差异可能导致不同年龄和体重的动物在成像上存在差异，比如成像信号的强度和分辨率。
因此，在活体成像研究中应该尽量选择相似年龄和体重的动物。
3.麻醉的方式和剂量：麻醉是进行小动物活体成像的必要步骤，麻醉方式和剂量的选择对成像结果具有重要影响。
不同的麻醉药物和剂量可能对动物的生理状态产生不同的影响，进而影响成像结果的质量和可读性。
因此，在活体成像实验中应该选择合适的麻醉方式和剂量。
4.成像设备和技术：成像设备和技术是影响活体成像结果的关键因素之一、不同的成像设备和技术具有不同的成像原理和参数，对成像结果的质量和分辨率有直接影响。
因此，在活体成像实验中应该选择适合的成像设备和技术，并合理控制成像参数以获得更好的成像效果。
5.染料和探针的选择：染料和探针在活体成像中扮演着重要的角色，它们能够标记和突出特定的生物过程和分子靶点。
不同的染料和探针具有不同的理化性质和生物分布特征，对成像结果的质量和可读性有直接影响。
因此，在活体成像实验中应该选择适合的染料和探针，并合理控制其使用和浓度。
6.环境条件和动物处理：环境条件和动物处理是影响活体成像结果的关键因素之一、不适合的环境条件和不合理的动物处理可能导致动物应激反应和体内代谢变化，从而影响成像结果的质量和可读性。
因此，在活体成像实验中应该为动物提供适宜的环境条件和合理的处理方法。
仪器一：小动物活体光学成像系统
仪器一：小动物活体光学成像系统(一)具体参数要求1、系统性能*具备高灵敏度的生物发光二维成像功能；*具备高性能的荧光二维成像功能；*具备荧光分子断层成像技术，能够实现真实三维断层扫描，获取真实三维信息；具备基于切伦科夫辐射原理的放射性同位素成像功能；*具备高品质滤光片及光谱分离算法，可实现自发荧光扣除及多探针成像；实验中能够实现生物发光及荧光成像模式的联合使用，并能将影像融合叠加；具备国际公认的光学信号定量方法；2、应用领域广泛应用于癌症、干细胞、感染、炎症、免疫疾病、神经疾病、心血管疾病、代谢疾病、基因治疗等多种疾病分子机理及相关药物研发的临床前研究。
3、主要技术参数3.1仪器硬件部分3.1.1二维成像部分*采用背照射、背部薄化科学一级CCD；*CCD采用电制冷方式，工作温度达到绝对-90℃，温度可视化；*CCD 量子效率大于85%（500-700nm）；*最小检测光子数可达100光子/秒/弧度/平方厘米；采用定焦镜头，最大光圈可达f/0.95，可自动聚焦；成像视野范围可调，最大视野能够满足至少3只小鼠同时成像；动物载物台温度可控（20-40℃），且即时温度可通过软件显示；*生物发光灵敏度达到可检测小鼠皮下少于100个生物发光细胞（需提供证明文献）；荧光光源采用高效金属卤素灯，功率不低于150瓦；*激发光滤片标配数量不少于19个，发射光滤片标配数量不少于7个；*所有滤片均为高品质滤光片，透光率可达95%，滤片表面采用多层硬性涂料防护，防止因长期照射导致的滤片退化或损伤，使用寿命长；具备高品质成像暗箱，避免仪器背景信号的过多产生；仪器出厂前经过国际标准的NIST光学校准；仪器具备定时自检功能，可自动去除仪器本身产生的背景信号。
3.1.2三维成像部分具备反射照明方式，以获取小动物体表轮廓结构；*具备透射照明方式，并通过底部多点透射扫描，获取三维重建所需的断层信息；*具备荧光分子断层成像技术，能够实现小动物体内任意深度的信号探测；*透射激发光源为长寿命固态激光器，能满足体内有效激发深度>2cm；*具备超声传感器，用以获取三维重建所需的深度信息；具备高精度XY激光扫描电动平台，扫描范围达65 mm ×50 mm。
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。
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。
小动物活体成像常见问题及分析
小动物活体成像常见问题及分析小动物活体成像常见问题及分析1.荧光素酶的发光是否需要激发光？底物荧光素(Luciferin) 是如何进入小鼠体内的？需要多少？荧光素酶的发光是生物发光，不需要激发光，但需要底物荧光素(D-Luciferin)。
荧光素酶有554个氨基酸，约50KD。
荧光素酶的底物荧光素，约280道尔顿。
荧光素的水溶性和脂溶性都非常好，很容易穿透细胞膜和血脑屏障。
荧光素是腹腔注射或尾部静脉注射进入小鼠体内的，约一分钟就可以扩散到小鼠全身。
大部分发表的文章中，荧光素的浓度是150mg/kg。
20克的小鼠需要3毫克的荧光素。
常用方法是腹腔注射，这种方法扩散较慢、开始发光慢、持续发光长。
若进行荧光素静脉注射，这种方法扩散快、开始发光快，但发光持续时间很短。
2.有几种常用的荧光素酶？特性如何？常用的有两种荧光素酶，Luciferase 和Renilla 荧光素酶，二者的底物不一样，前者的底物是D-luciferin，后者的底物是coelentarizine 。
二者的发光颜色不一样，前者所发的光波长在540-600nm，后者所发的光波长在460-540nm 左右。
前者所发的光更容易透过组织，后者在体内的代谢比前者快。
大部分的发表文章通常使用前者用作报告基因，也有一些文章使用两者进行双标记。
3.能标记病毒吗？能标记病毒的某一个基因吗？可以标记病毒，由于病毒在核酸结构上的特性，每个病毒标记的方法不一样，具体的可以参见有关文献。
还没有看到标记病毒某一个基因的报道，但理论上讲，将荧光素酶基因与想标记的基因平行表达，可以标记任何基因。
交通大学的专家已经标记了腺病毒、腺相关病毒进行了基因治疗方面的活体成像实验。
4.细菌标记问题对于细菌标记，一般利用发光酶基因操纵子luxABCDE 控制的编码荧光素酶的基因和编码荧光素酶底物合成酶的基因组成。
利用这种办法进行标记的细菌会持续发光，不需要外源性底物。
但是一般细菌标记需要转座子的帮助把外源基因插入到细菌染色体内稳定表达。
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。
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（In vivo Imaging）是一种非侵入性的影像学检测方法，能够实时观察小动物体内生物过程的变化。
这种技术被广泛应用于药物研发、疾病研究、肿瘤学以及神经科学等领域。
以下将详细介绍小动物活体成像技术的原理及操作方法。
原理：小动物活体成像技术主要依赖于生物标记物的发光或吸收特性，将其转化为可见光、近红外光或射线信号进行成像。
常见的活体成像方法包括生物发光成像（Bioluminescence Imaging, BLI）、荧光成像（Fluorescence Imaging, FLI）、放射性同位素成像（Radionuclide Imaging）以及磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）等。
生物发光成像是应用广泛的一种小动物活体成像技术。
其基本原理是使用生物荧光标记物的荧光发射来观察对象的生物过程。
一般情况下，研究者将荧光标记物（例如荧光蛋白）合成到感兴趣的生物分子（例如蛋白质或细胞）中，然后用荧光成像仪观察荧光发射。
这种方法由于操作简便、解析度高以及成本相对较低而得到广泛应用。
操作方法：1.设计实验：在进行活体成像前，研究者需要设计合适的实验方案。
这包括选择适合的动物模型、确定使用的荧光或射线标记物、考虑成像时间点以及确定成像区域等。
2.准备动物：在进行成像前，需要准备适当的小动物（如小鼠或兔子）并保证其健康状态。
动物应该经过严格的饲养和管理，以确保成像结果可靠。
3.注射标记物：根据实验设计，将合适的标记物注射到小动物体内。
标记物可以是荧光蛋白、放射性同位素或磁性荧光探针等。
注射可以通过尾静脉注射、腹腔注射或皮下注射等方式进行。
4.成像操作：根据实验需求使用相应的成像设备进行成像。
不同的成像技术有不同的操作要求，例如生物发光成像需要使用荧光成像仪，而放射性同位素成像则需要使用放射性同位素摄像机。
5.数据获取与分析：进行成像后，需要对获得的数据进行分析和解释。
小动物活体成像仪检测指标_概述及解释说明
小动物活体成像仪检测指标概述及解释说明1. 引言1.1 概述随着科学技术的不断进步，小动物活体成像仪逐渐成为生物医学研究领域中一项重要的工具。
该技术通过非入侵性、实时和定量的方式，对小动物进行全身或局部的影像检测，可用于研究许多疾病的发展、治疗效果以及药物生物分布等方面。
为了准确评估小动物体内各个指标的状态和功能，我们需要了解和理解这些检测指标的含义，并掌握它们在不同场景下的应用。
1.2 文章结构本文将从整体上介绍小动物活体成像仪检测指标的概念和意义。
首先，我们将简要介绍小动物活体成像技术的背景和原理，以帮助读者了解该技术的基本工作原理。
然后，我们会探讨小动物活体成像仪检测指标在生物医学研究中所起到的重要作用，并阐述其在不同场景下的应用价值。
接下来，我们将详细介绍一些常见的小动物活体成像仪检测指标，并从解剖学参数、生理学参数和细胞学参数这三个方面进行分类和阐述。
此外，我们还将探讨小动物活体成像仪检测指标的测量方法与技术进展，包括图像处理技术、分子探针应用以及其他新兴技术等。
最后，我们将对小动物活体成像仪检测指标进行总结和归纳，并给出未来发展的展望和建议。
1.3 目的本文的目的在于系统地介绍小动物活体成像仪检测指标及其意义，帮助读者更好地了解该领域，并为相关研究提供参考。
通过概述现有的研究情况和技术进展，我们也希望能够呼吁更多的研究人员投入到这一领域中，并为其发展提供新的思路和方法。
随着小动物活体成像仪检测指标的不断完善与创新，相信它将在生物医学研究中发挥越来越重要的作用，并为我们揭示更多关于疾病机制以及药物治疗策略方面的信息。
2. 小动物活体成像仪检测指标的重要性2.1 小动物活体成像技术简介小动物活体成像技术广泛应用于生命科学研究中，以非侵入性、实时观察小动物内部结构和功能的方式，为疾病诊断、药效评估和治疗策略制定提供了便利。
这种技术可以基于多样化的成像模态（如X射线放射、计算机断层扫描、核磁共振成像等）对小动物进行全身或局部的活体成像，并通过对特定检测指标的分析解释来获取相关信息。
小动物活体成像仪
小动物活体成像仪小动物活体成像仪是一种用于观察和记录小动物内部结构和生理活动的科学仪器。
它采用先进的成像技术，结合特定的软件和硬件设备，能够实时观察和记录小动物的血液循环、呼吸、消化等生理表现，以及在不同疾病状态下的变化过程。
小动物活体成像仪的主要原理是利用现代成像技术，如光学成像、磁共振成像、超声成像等，对小动物进行非侵入性的观察和记录。
通过激光、红外线和超声波等不同的物理信号，可以获取小动物不同器官和组织的图像信息，并将其转化为数字信号进行分析和处理。
小动物活体成像仪具有多项重要的功能和应用。
首先，它可以用于研究不同疾病的发生机制和治疗效果。
科研人员可以通过观察小动物的生理表现，了解疾病的发展过程，评估不同治疗方法的有效性，并为临床治疗提供参考。
其次，小动物活体成像仪也可以用于药物研发和药效评估。
科研人员可以观察小动物在接受不同药物治疗时的生理变化，评估药物的疗效和副作用，并为进一步的药物研发提供参考。
此外，小动物活体成像仪还可以用于基因表达分析和细胞定位研究。
科研人员可以将荧光标记的基因或细胞注入小动物体内，通过成像仪观察这些标记物的分布和活动情况，从而了解基因功能和细胞互作的机制。
在使用小动物活体成像仪时，我们需要注意一些问题。
首先，要确保小动物的安全和舒适。
在进行观察和记录时，应尽量减少对小动物的干扰，以免给它们造成不必要的压力和伤害。
其次，我们需要选择合适的实验动物和样本数量。
不同的实验动物和不同的疾病模型可能需要不同的观察参数和样本大小，我们需要根据具体的研究目的和实验要求进行选择。
最后，小动物活体成像仪在实际应用中还存在一些技术挑战和局限性。
例如，成像深度和分辨率可能受限于仪器的性能，对于一些深层结构的观察可能存在困难。
此外，不同成像技术的应用范围和成本也存在差异，需要综合考虑实际需求和经济条件。
总之，小动物活体成像仪是一种重要的科学仪器，它能够为生命科学研究和临床医学提供多项实用功能。
小动物活体成像的原理及区别
小动物活体成像的原理及特点小动物活体成像主要采用生物发光（bioluminescence）与荧光（fluorescence）两种技术。
生物发光是用荧光素酶（Luciferase）基因标记细胞或DNA，而荧光技术则采用荧光报告基团（GFP、RFP, Cyt及dyes等）进行标记。
利用一套非常灵敏的光学检测仪器，让研究人员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。
传统的动物实验方法需要在不同的时间点宰杀实验动物以获得数据, 得到多个时间点的实验结果。
相比之下，可见光体内成像通过对同一组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。
另外, 这一技术对肿瘤微小转移灶的检测灵敏度极高，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、技术原理1. 标记原理哺乳动物生物发光，是将Fluc基因整合到细胞染色体DNA上以表达荧光素酶，当外源（腹腔或静脉注射）给予其底物荧光素（luciferin），即可在几分钟内产生发光现象。
这种酶在ATP 及氧气的存在条件下，催化荧光素的氧化反应才可以发光，因此只有在活细胞内才会产生发光现象，并且光的强度与标记细胞的数目线性相关。
对于细菌，lux操纵子由编码荧光素酶的基因和编码荧光素酶底物合成酶的基因组成，带有这种操纵子的细菌会持续发光，不需要外源性底物。
基因、细胞和活体动物都可被荧光素酶基因标记。
标记细胞的方法基本上是通过分子生物学克隆技术, 将荧光素酶的基因插到预期观察的细胞的染色体内，通过单克隆细胞技术的筛选, 培养出能稳定表达荧光素酶的细胞株。
目前, 常用的细胞株基本上都已标记好, 市场上已有销售。
小动物活体成像常见问题及分析
小动物活体成像常见问题及分析1.荧光素酶的发光是否需要激发光？底物荧光素(Luciferin) 是如何进入小鼠体内的？需要多少？荧光素酶的发光是生物发光，不需要激发光，但需要底物荧光素(D-Luciferin)。
荧光素酶有554个氨基酸，约50KD。
荧光素酶的底物荧光素，约280道尔顿。
荧光素的水溶性和脂溶性都非常好，很容易穿透细胞膜和血脑屏障。
荧光素是腹腔注射或尾部静脉注射进入小鼠体内的，约一分钟就可以扩散到小鼠全身。
大部分发表的文章中，荧光素的浓度是150mg/kg。
20克的小鼠需要3毫克的荧光素。
常用方法是腹腔注射，这种方法扩散较慢、开始发光慢、持续发光长。
若进行荧光素静脉注射，这种方法扩散快、开始发光快，但发光持续时间很短。
2.有几种常用的荧光素酶？特性如何？常用的有两种荧光素酶，Luciferase 和Renilla 荧光素酶，二者的底物不一样，前者的底物是D-luciferin，后者的底物是coelentarizine 。
二者的发光颜色不一样，前者所发的光波长在540-600nm，后者所发的光波长在460-540nm 左右。
前者所发的光更容易透过组织，后者在体内的代谢比前者快。
大部分的发表文章通常使用前者用作报告基因，也有一些文章使用两者进行双标记。
3.能标记病毒吗？能标记病毒的某一个基因吗？可以标记病毒，由于病毒在核酸结构上的特性，每个病毒标记的方法不一样，具体的可以参见有关文献。
还没有看到标记病毒某一个基因的报道，但理论上讲，将荧光素酶基因与想标记的基因平行表达，可以标记任何基因。
交通大学的专家已经标记了腺病毒、腺相关病毒进行了基因治疗方面的活体成像实验。
4.细菌标记问题对于细菌标记，一般利用发光酶基因操纵子luxABCDE 控制的编码荧光素酶的基因和编码荧光素酶底物合成酶的基因组成。
利用这种办法进行标记的细菌会持续发光，不需要外源性底物。
但是一般细菌标记需要转座子的帮助把外源基因插入到细菌染色体内稳定表达。
小动物活体成像技术的应用
小动物活体成像技术的应用小动物活体成像技术（Small Animal In Vivo Imaging）是一种现代的影像学方法，用于在活体动物中观察和研究生物过程的组织、细胞和分子水平的变化。
它通过小动物活体成像技术，使用各种成像技术来实时监测和量化动物体内的生物学活动，为疾病的研究和药物开发提供了重要的工具和信息。
小动物活体成像技术的发展，得益于影像学领域的不断创新与进步。
目前，常用的小动物活体成像技术主要包括可见光成像（Optical Imaging），核素成像（PET/SPECT），核磁共振成像（MRI），计算机断层扫描（CT）和超声成像（Ultrasound）等多种方法，每种方法都有其特点和适用范围。
可见光成像是小动物活体成像技术中应用较广泛的一种方法。
它包括生物发光和荧光成像两种技术。
生物发光是利用转基因技术，在实验动物体内植入荧光素酶基因，该基因与底物荧光素发生生化反应产生光信号，通过相应的成像仪器可以观察到发光信号。
荧光成像则是利用荧光探针或标记物，如荧光蛋白报告基因（如GFP、RFP）、荧光染料（如FITC、Cy5）或量子点（Quantum Dots），通过激发光和发射光的相互作用来实现成像。
生物体内的荧光信号可以被捕获和记录下来，并通过专业的成像软件进行分析和定量。
生物发光和荧光成像的步骤大致相似：在实验动物体内标记目标细胞或组织，可以通过注射荧光素酶基因、荧光蛋白报告基因等方法实现。
然后，对标记物进行筛选和鉴定，确保选择到有效的标记细胞或组织。
接下来，在适当的时间点注射相应的底物或荧光探针，观察并记录荧光信号的变化。
然后，使用相应的成像仪器进行成像，并通过图像分析软件对获得的图像进行处理和解读。
在小动物成像仪可见光成像分析中，除了生物发光和荧光成像外，还有一种常见的应用是反射式成像。
这种成像方法可以在实验动物皮肤表面捕获反射的光信号，并通过光学技术进行分析，提供组织深度、血液灌注、氧饱和度等信息。
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Genetic Marker
Label Cells Label Bacteria
Label Proteins
超高灵敏度CCD—最低的温度最少的噪 音
-90℃
-50℃
-30℃
超高灵敏度CCD—最高的量子效率
量子效率(Quantum Efficiency)—— 发射出的光子数量与检测器 光子数的比值，用以表诉CCD在不同波长下的响应值
Optical imaging showed Listeria can replicate in the murine gall bladder
感染性疾病
Effects of Antibiotics on S. aureus Biofilm Infections
Day 7 Untreated Control Day 9 Day 12 Day 16 Day 22
CCD Optics
• 透过灵敏的光学元件及CCD， 可将光学信号转成电子信号， 再转换成图像输出。
Bioluminescent Source
Imaging Basics – Reporter Molecules
Luciferase
Fluorescent dyes
+ ATP and O2 – Live cells
Precision filters
Low f-number and large diameter lens
Single cell (flux: 460528 photons/sec)
Gives high sensitivity and uniform light collection
Rabinovich et al, PNAS,2008
中草药抑制癌症 研究
粉防己碱 — TET 抑制人类结直肠癌 HCT116 — 人类结直肠癌细胞系
中医方向研究
刮痧的过程上调血红素加氧酶。 血红素加氧酶对细胞起到保护作 用，能对抗氧化压力
天津医科大学肿瘤医院 公共实验室 杨毅
从体外到体内-从实验室到临床
从侵入式到非侵入式动物实验
长时间观测 降低个体间差异 减少动物用量 Traditional Methodology = 24 animals over four treatment points
Time point 1
Time point 2
检测残余病灶
药物研究
Luc标记的前列腺肿瘤细胞株皮下模型
3 weeks of vehicle treatment
3 weeks of paclitaxel treatment a false cure by palpation
感染性疾病
No Additional Substrate Needed
5 6
medium
Radiance: Photons per second
整体解决方案
标记 技术
荧光素酶基因标记的 细胞、细菌和转基因动物
成像 检测
高灵敏度的可见光检测设备：
定量 分析
定量分析方案
Non-Invasive Detection of Micrometastases
癌症研究
5×105 4T1-luc2-1A4 cells orthotopically into the abdominal mammary fat pads
Kim et al, pLOs One et al, 2010
In vivo imaging of s.c. implanted T cells transduced with optimized firefly luciferase (left) and a ‘single’ 4T1 breast cancer cell (right)
microPET microCT
microSPECT
Optical bioluminescence
Optical fluorescence
microMRI
光学成像的优势
1.高通量 2.无辐射问题
3.操作简易
4. 功能性成像 5. 多模式成像 (生物发光 及 荧光 )
光学成像原理-活体成像
• 体内光源发出的光，经过散射 吸收後到达表面形成光斑。
Rifampin 25mg/kg
Ciprofloxacin 15 mg/kg
Tobramycin 20 mg/kg
干细胞研究
Co-registration of IVIS data with other modalities (e.g. PET) offers complementary insights into biological processes
精诺真的绝对定量功能-原始数据
Raw Signal (Counts)
Exp time: sec Binning: Day:
1600
30 sec small 1
30 sec small 2 3
60 sec small 4
60 sec small
60 sec medium 5
60
medium 6
Peak Counts
Time point 3
Time point 4
PE Methodology = the same 6 animals over four treatment points
Time point 1
Байду номын сангаас
Time point 2
Time point 3
Time point 4
光学成像 Optical imaging
1200 800 400
精诺真的绝对定量功能-绝对定量
Calibrated Signal (Photons per second)
Exp time:
30 sec
30 sec
60 sec
60 sec
60 sec
60 sec
Binning:
Day:
small
1 2
small
3
small
4
small medium
+ D-luciferin substrate
Fluorescent Proteins
Quantum dots and Nanoparticles
+ excitation light source
Transfection Transfetin labeling
Direct cell/protein labeling Direct cell/protein
Wavelength (nm)
超高灵敏度CCD-最高的体内检测灵 敏度
Cooled (absolute -90C) camera with large CCD chip area for high sensitivity light detection Most sensitive system available Resolves multiple bioluminescent reporters Detects down to even a single cell in vivo
BLI (top): ES cell viability and proliferation (biological quantitation)
PET (bottom): resolved migratory patterns and clinical translatability
干细胞研究
Bioluminescence Imaging of Neuronal Stem Cell Migration
100 90 80
Qunatum Efficiency (%)
70 60 50 40 30 20 10 0 400 500 600 700 800 900
在同一波长下QE值越高 CCD品质越好
CCD对于不同波长的光的 响 应时间的敏感度不同
背照式CCD比前照式CCD 有更好的量子效率
EEV 47-10 Kodak 2001