在生命科學研究領域，對活體動物體內生物學過程的深入了解至關重要。
小動物光學成像系統作為一種先進的研究工具，正逐漸成為科研人員探索生命奧秘的得力助手。它能夠讓研究人員直接監控活體生物體內的細胞活動和基因行為，為生命科學研究帶來了新的突破和發展。
一、原理與技術
小動物光學成像主要采用生物發光與熒光兩種技術。生物發光是利用熒光素酶基因標記細胞或DNA，當熒光素酶底物存在時，會產生生物發光信號，通過高靈敏度的光學檢測儀器捕捉這些信號，從而實現對生物體內細胞活動和基因表達的監測。熒光技術則是使用熒光蛋白、熒光染料等熒光類探針標記目標分子，通過激發熒光探針發出熒光信號來進行成像。
這兩種技術各有優勢，生物發光具有較高的靈敏度和特異性，能夠檢測到低至個位數級別的細胞信號，可用于監測腫瘤的生長、轉移以及特定基因的表達等。熒光技術則具有豐富的探針選擇，可以對不同的生物分子進行標記，實現多靶點的成像檢測。
二、特點與優勢
1、高靈敏度成像
實現對以螢火蟲熒光素酶、海腎熒光素酶、細菌熒光素酶等多種熒光素酶為報告探針的發光信號進行快速準確的成像檢測。這種超靈敏的檢測能力，使研究者能夠在活體動物水平觀測到低至個位數級別的細胞信號，進而幫助研究者盡早地對疾病的發展進行監測和分析。
2、多模式成像功能
具備二維及三維斷層水平的生物發光、熒光、切倫科夫輻射成像功能。二維成像可以實現對光學信號的相對定位和定量，而三維成像則能夠對動物體內的光學信號進行斷層掃描，并通過先進的模型算法對成像結果進行三維重建，解決了二維成像只能進行相對定位和定量的問題，為研究者提供更全面、準確的信息。同時，系統還能夠和其它模式的三維影像系統聯合使用，將不同模式的三維影像進行融合，實現功能性成像與結構性成像的結合。
3、解決深層熒光成像問題
大多數活體光學成像系統采用反射照明激發體內熒光信號，存在激發光能量分散且全身組織自發背景熒光強的缺陷，對體內深層熒光信號的檢測效果較差。
4、強大的光譜分離功能
配置了豐富且優質的熒光濾光片，光譜覆蓋包括從藍光至近紅外光波段的全部區域。同時，系統配套的成像和分析軟件內置了功能強大的光譜分離算法，憑借該算法，研究者在基于多光譜成像結果的基礎上，可以對不同探針信號的光譜信息進行繪制和拆分，實現組織自發背景熒光去除及多探針成像。這有效提高了熒光成像的靈敏度和準確性，并滿足多探針成像的需求。
三、應用領域
1、腫瘤研究
在腫瘤研究中，光學成像系統可以實時監測腫瘤的生長、轉移過程，觀察腫瘤細胞的活動情況。通過標記腫瘤細胞，研究人員可以直觀地看到腫瘤在體內的發展變化，評估不同治療方法的效果，為腫瘤的早期診斷和治療提供重要依據。
2、藥物研發
在藥物研發過程中，該系統可以用于觀察藥物在體內的分布、代謝情況，評估藥物的療效和安全性。通過標記藥物分子或藥物作用的靶點，研究人員可以了解藥物在體內的作用機制，優化藥物的設計和研發方案。
3、基因治療研究
基因治療是現代醫學的一個重要研究方向，小動物光學成像系統可以用于監測基因治療過程中基因的表達和調控情況。通過標記基因載體或目標基因，研究人員可以觀察基因在體內的傳遞和表達效果，評估基因治療的有效性和安全性。
4、神經科學研究
在神經科學研究中，該系統可以用于觀察神經細胞的活動和神經信號的傳遞。通過標記神經細胞或神經遞質，研究人員可以了解神經系統的發育、功能和疾病機制，為神經疾病的治療提供新的思路和方法。
小動物光學成像系統作為生命科學研究的重要工具，具有高靈敏度、多模式成像、解決深層熒光成像問題和強大的光譜分離功能等優勢，在腫瘤研究、藥物研發、基因治療研究和神經科學研究等領域發揮著重要作用。隨著技術的不斷發展和創新，相信光學成像系統將為生命科學研究帶來更多的突破和發展，為人類健康事業做出更大的貢獻。同時，國內也應加大在該領域的研發投入，提高自主創新能力，推動國內光學成像系統產業的發展。
更新時間：2025-05-13
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