1999年,美國哈佛大學Weissleder教授提出了分子影像學(molecular imaging,MI)的概念,即應用影像學的方法對活體狀態(tài)下的生物過程進行細胞和分子水平的定性和定量研究,而活體成像便是基于分子影像學孕育而生的一種新型成像技術(shù)。
近年來,我國醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展突飛猛進?;铙w成像因其操作極其簡單、所得結(jié)果直觀、靈敏度高及測試方法安全等特點,在生命科學、醫(yī)學研究及藥物開發(fā)等重點研究領(lǐng)域,都貢獻了十分寶貴的力量。
圖1 動物活體成像模型
目前,小動物活體成像技術(shù)應用的實驗方法主要有生物發(fā)光和熒光兩種:
活體生物發(fā)光技術(shù)是指在小的哺乳動物體內(nèi)利用報告基因(如熒光素酶基因)表達所產(chǎn)生的熒光素酶蛋白與其小分子底物熒光素在氧、Mg2+離子存在的條件下消耗ATP發(fā)生氧化反應,將部分化學能轉(zhuǎn)化為可見光能釋放(這種光是由化學反應而來,不需要激發(fā)光),因為每次熒光素酶催化反應只能產(chǎn)生一個光子,這是肉眼無法觀察到的,因此需要應用一個高靈敏度的制冷CCD相機以及特別設(shè)計的先進成像系統(tǒng),才可觀測并記錄到這些光子。
熒光技術(shù)是采用熒光報告基因 (GFP、RFP等) 或熒光染料(包括熒光量子點等新型納米標記材料)進行標記,利用報告基因、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。然后通過激發(fā)光激發(fā)熒光基團到達高能量狀態(tài),而后產(chǎn)生發(fā)射光,其波長范圍為450~650nm。熒光信號一般遠強于生物發(fā)光,但非特異性熒光產(chǎn)生的背景噪聲使其信噪比非常低,需要高靈敏度的CCD相機才能檢測到穿透的光信號。
圖2 小鼠生物熒光成像圖(來源于網(wǎng)絡)
英國Raptor公司是一家總部位于北愛爾蘭的高科技公司,成立于2006年9月。其致力于設(shè)計和制造高性能、低照度科學級相機,其成熟的CCD、EMCCD、InGaAs、和X-Ray相機,在科研、監(jiān)控和天文等領(lǐng)域得到廣泛應用。
Raptor設(shè)計制造的Eagle深度制冷CCD相機,是目前靈敏的CCD相機之一。Eagle相機集合了超靈敏成像的許多關(guān)鍵因素,可適用于動物活體成像,具體產(chǎn)品如下:
1
Eagle 42-40
?CCD傳感器真空保護
?高量子效率:QE>90%@ 525nm
?極低的暗電流,可至0.0001e/p/s
?采用E2V背照式傳感器,400萬像素大視場成像
?13.5μm x 13.5μm像素,超清晰圖像分辨率
2
Eagle 47-10
?CCD傳感器真空保護
?高量子效率:QE>90%@ 525nm
?極低的暗電流,可至0.0001e/p/s
?采用E2V背照式傳感器,100萬像素大視場成像
?13μm x 13μm像素,超清晰圖像分辨率
?C-mount集成快門
西安立鼎光電是Raptor公司中國區(qū)的代理商,負責該公司EMCCD相機、CCD相機、深度制冷短波紅外相機及X射線等產(chǎn)品在中國的市場推廣和技術(shù)支持。