瑞孚迪小动物活体成像系统的成像特点与应用

来源：测试快车道

01设备核心参数和配置

核心成像部件

顶置式背照射、背部薄化科学一级CCD相机，工作温度≤-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定焦镜头，最大光圈 f/0.95

性能与灵敏度

检测灵敏度为最小检测光子数≤120 光子/秒/弧度/平方厘米，可检测小鼠皮下少于50个生物发光细胞，视野范围为最小视野 ≤ 6cm x 6cm；最大视野≥10cm x 10cm

荧光成像系统

光源为近红外增强型金属卤素灯，400-1000nm全波段，单个功率≥100W。激发滤光片转轮容量≥21位，标配不同波段滤片数量≥18个滤片，具备18个激发通道，发射滤光片转轮容量≥8位，标配不同波段滤片数量≥7个滤片，滤光片工艺为离子束溅射(IBS)硬涂层，透光率>90%

软件与分析功能

具备图像获取及数据分析模块，支持自动多模式顺序成像，支持圆形、矩形、轮廓线、微孔板等多种定量模式。

具备荧光光谱分离和细胞发光曲线自动测定功能，内置≥90种荧光染料光谱库（可自动推荐滤光片），荧光定量采用国际公认标准（光子数/秒/cm²/弧度/激发光强度）

校准与质量

仪器经过NIST标准发光板绝对校准，成像仓无光泄漏，经高反射率半球严格测试

兼容性与认证

载物台具直接加热功能，温度可控（20-40℃）并软件显示，兼容并集成一体化气体麻醉系统，含预麻醉盒，可同时麻醉≥3只小鼠。

02主要特点

超高的光学成像灵敏度

IVIS 成像系统提供了目前市场上最高的光学成像灵敏度。这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学一级 CCD芯片，低至-90℃的 CCD制冷温度及超低读出噪音和暗电流，f/0.95超大光圈的大口径优质定焦镜头，高透光率（95%） 滤光片、高品质的成像暗箱以及迅捷的滤光片转换技术。利用IVIS成像系统并结合专利的生物发光肿瘤细胞株，可在活体水平观测肿瘤的生长及转移中的极微弱信号，使得研究者在肿瘤发展早期即可观察到其体内的微弱变化，即使少量样本即可注入小动物体内进行活体水平的观察。

强大的荧光成像解决方案

为获得足够强的信号和获得优秀的信噪比，瑞孚迪小动物成像系统采用了多种不同的硬件配置、成像方式、软件分析技术和专利荧光探针，构建出一整套强大而有效的荧光成像解决方案，如专利的光谱分离技术、背景扣除技术、三维荧光分子断层成像技术、荧光透射成像技术、活体荧光成像试剂等，均围绕提高荧光成像的灵敏度和信噪比而设计，确保获得最优质的小动物活体荧光成像结果。

背景扣除技术

小动物自发荧光通常具有宽广激发光谱的特点，利用这一特点，采用两种不同的激发波长去激发同一特异性荧光信号，并将获得的信号进行相应的扣除处理，可有效地去除大部分的自发荧光信号，从而提高荧光成像的信噪比。

专利的光谱分离技术

在配备足够多的窄带宽、高透光率滤光片的基础上， 复杂而科学的光谱分离算法是去除小动物自发荧光和识别多色荧光的技术核心。复杂而精准的光谱分离算法引入IVIS的光谱分离技术平台。智能而友好的操作界面让复杂的光谱分离算法在后台运行，操作大幅度简化，并最大限度减少人为因素影响，使得光谱分离结果准确、稳定而可靠，达到去除小动物自发荧光噪音和区分多种荧光标记的效果。

03主要应用

肿瘤癌症相关研究

研究实例 ：观测药物靶向、分布及代谢

瑞孚迪小动物活体成像系统（原PerkinElmer分拆而来）广泛应用于药物靶向、分布及代谢的研究。科学家利用荧光探针直接标记药物本身，通过跟踪荧光信号从而反映药物在体内的分布情况。通过肺传递核酸，可以直接治疗肺疾病，如纤维化、癌症和感染。上图可以看出，通过水凝胶将AF750-siRNA递送到肺后，在肾脏和膀胱中也观察到荧光信号，表明肾脏排泄了AF750-siRNA。（International Journal of Pharmaceutics 525 (2017) 359‒366）

纳米材料研究

研究实例 ：纳米颗粒的疾病靶向研究

科学家发现手性纳米颗粒具有特异性剪切DNA的效应，可以实现细胞以及活体水平DNA的精确剪切。通过瑞孚迪的活体光学成像系统可以进行体内实验的验证。通过两个荧光基团来标记DNA链段，剪切成功后淬灭抑制会发出荧光。把DNA链段转到Hela细胞中并构建小鼠肿瘤模型，通过光学成像可以追踪纳米颗粒的靶向情况以及体内 DNA的剪切，为基因编辑领域开辟了新的思路。（Nature Chemistry 2018, 10: 821-830 ）

代谢性疾病治疗

研究实例 ：监测葡萄糖摄取

葡萄糖是大多数生物体能量的主要来源，其异常摄取与许多病理条件有关，如肿瘤、糖尿病、神經退行性疾病、非酒精性脂肪性肝炎等。到目前为止，基于18FDG 的正电子发射断层成像（PET）仍然是测量葡萄糖摄取的金标准。还没有光学成像技术能够很好的检测该指标。文中作者设计了一种可以可视化和定量葡萄糖吸收的光学探针。（Nature Methods 16, p526‒532(2019)）

免疫相关研究

研究实例 ：宿主免疫排斥相关研究

再生医疗的临床研究中宿主对外来移植物的免疫排斥是转化医学路上面临的主要挑战之一。研究团队利用 CRISPR-Cas9 基因编辑技术，破坏掉部分人类白细胞抗原以防止细胞毒T细胞的攻击，同时保留了指示体内自然杀伤细胞不要攻击的部分HLA标志物。通过体外和体内小鼠实验，确认该技术可使血细胞绕开细胞毒性T细胞和自然杀伤细胞的攻击，从而将移植排斥反应的风险降到最低。（Cell Stem Cell, 2019,24, 566-578）

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