在生命科学研究领域，对活体动物体内生物学过程的深入了解至关重要。
小动物光学成像系统作为一种先进的研究工具，正逐渐成为科研人员探索生命奥秘的得力助手。它能够让研究人员直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为，为生命科学研究带来了新的突破和发展。
一、原理与技术
小动物光学成像主要采用生物发光与荧光两种技术。生物发光是利用荧光素酶基因标记细胞或DNA，当荧光素酶底物存在时，会产生生物发光信号，通过高灵敏度的光学检测仪器捕捉这些信号，从而实现对生物体内细胞活动和基因表达的监测。荧光技术则是使用荧光蛋白、荧光染料等荧光类探针标记目标分子，通过激发荧光探针发出荧光信号来进行成像。
这两种技术各有优势，生物发光具有较高的灵敏度和特异性，能够检测到低至个位数级别的细胞信号，可用于监测肿瘤的生长、转移以及特定基因的表达等。荧光技术则具有丰富的探针选择，可以对不同的生物分子进行标记，实现多靶点的成像检测。
二、特点与优势
1、高灵敏度成像
实现对以萤火虫荧光素酶、海肾荧光素酶、细菌荧光素酶等多种荧光素酶为报告探针的发光信号进行快速准确的成像检测。这种超灵敏的检测能力，使研究者能够在活体动物水平观测到低至个位数级别的细胞信号，进而帮助研究者尽早地对疾病的发展进行监测和分析。
2、多模式成像功能
具备二维及三维断层水平的生物发光、荧光、切伦科夫辐射成像功能。二维成像可以实现对光学信号的相对定位和定量，而三维成像则能够对动物体内的光学信号进行断层扫描，并通过先进的模型算法对成像结果进行三维重建，解决了二维成像只能进行相对定位和定量的问题，为研究者提供更全面、准确的信息。同时，系统还能够和其它模式的三维影像系统联合使用，将不同模式的三维影像进行融合，实现功能性成像与结构性成像的结合。
3、解决深层荧光成像问题
大多数活体光学成像系统采用反射照明激发体内荧光信号，存在激发光能量分散且全身组织自发背景荧光强的缺陷，对体内深层荧光信号的检测效果较差。
4、强大的光谱分离功能
配置了丰富且优质的荧光滤光片，光谱覆盖包括从蓝光至近红外光波段的全部区域。同时，系统配套的成像和分析软件内置了功能强大的光谱分离算法，凭借该算法，研究者在基于多光谱成像结果的基础上，可以对不同探针信号的光谱信息进行绘制和拆分，实现组织自发背景荧光去除及多探针成像。这有效提高了荧光成像的灵敏度和准确性，并满足多探针成像的需求。
三、应用领域
1、肿瘤研究
在肿瘤研究中，光学成像系统可以实时监测肿瘤的生长、转移过程，观察肿瘤细胞的活动情况。通过标记肿瘤细胞，研究人员可以直观地看到肿瘤在体内的发展变化，评估不同治疗方法的效果，为肿瘤的早期诊断和治疗提供重要依据。
2、药物研发
在药物研发过程中，该系统可以用于观察药物在体内的分布、代谢情况，评估药物的疗效和安全性。通过标记药物分子或药物作用的靶点，研究人员可以了解药物在体内的作用机制，优化药物的设计和研发方案。
3、基因治疗研究
基因治疗是现代医学的一个重要研究方向，小动物光学成像系统可以用于监测基因治疗过程中基因的表达和调控情况。通过标记基因载体或目标基因，研究人员可以观察基因在体内的传递和表达效果，评估基因治疗的有效性和安全性。
4、神经科学研究
在神经科学研究中，该系统可以用于观察神经细胞的活动和神经信号的传递。通过标记神经细胞或神经递质，研究人员可以了解神经系统的发育、功能和疾病机制，为神经疾病的治疗提供新的思路和方法。
小动物光学成像系统作为生命科学研究的重要工具，具有高灵敏度、多模式成像、解决深层荧光成像问题和强大的光谱分离功能等优势，在肿瘤研究、药物研发、基因治疗研究和神经科学研究等领域发挥着重要作用。随着技术的不断发展和创新，相信光学成像系统将为生命科学研究带来更多的突破和发展，为人类健康事业做出更大的贡献。同时，国内也应加大在该领域的研发投入，提高自主创新能力，推动国内光学成像系统产业的发展。
更新时间：2025-05-13
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辐照系列