南京神經(jīng)元光纖成像記錄技術原理

在體光纖成像記錄藥物代謝相關研究，標記與藥物代謝有關的基因，研究不同藥物對該基因表達的影響，從而間接獲知相關藥物在體內(nèi)代謝的情況。在藥劑學研究方面，可通過把熒光素酶報告基因質(zhì)粒直接裝在載體中，觀察藥物載體的靶向臟器與體內(nèi)分布規(guī)律。在藥理學方面，可用熒光素酶基因標記目的基因，觀察藥物作用的通路，免疫細胞研究：標記免疫細胞，觀察免疫細胞對壞掉的細胞的識別和殺死功能，評價免疫細胞的免疫特異性、增殖、遷移等功能。干細胞研究：標記組成性表達的基因，在轉(zhuǎn)基因動物水平，標記干細胞，若將干細胞移植到另外動物體內(nèi)，可用活的物體生物發(fā)光成像技術示蹤干細胞在體內(nèi)的增殖、分化及遷移的過程。在體光纖成像記錄集成信號采集與數(shù)字同步模塊。南京神經(jīng)元光纖成像記錄技術原理

在體光纖成像記錄和傳統(tǒng)的體外成像或細胞培養(yǎng)相比有著明顯優(yōu)點。首先，在體光纖成像記錄能夠反映細胞或基因表達的空間和時間分布，從而了解活的物體動物體內(nèi)的相關生物學過程、特異性基因功能和相互作用。由于可以對同一個研究個體進行長時間反復查看成像，既可以進步數(shù)據(jù)的可比性，避免個體差異對試驗結果的可影響，又不需要殺死模式動物，節(jié)省了大筆科研用度。第三，尤其在藥物開發(fā)方面，在體光纖成像記錄更是具有劃時代的意義。根據(jù)統(tǒng)計結果，由于進進臨床研究的藥物中大部分由于安全題目而終止，導致了在臨床研究中大量的資金浪費。南京神經(jīng)元光纖成像記錄技術原理在體光纖成像記錄可分為基于熒光的方法和基于生物發(fā)光的方法。

在體光纖成像記錄的優(yōu)點可以非侵入性，實時連續(xù)動態(tài)監(jiān)測體內(nèi)的各種生物學過程，從而可以減少實驗動物數(shù)量，及降低個體間差異的影響；由于背景噪聲低，所以具有較高的敏感性；不需要外源性激發(fā)光，避免對體內(nèi)正常細胞造成損傷，有利于長期觀察；此外還有無放射性等其他優(yōu)點。然而生物發(fā)光也有自身的不足之處：例如波長依賴性的組織穿透能力，光在哺乳動物組織內(nèi)傳播時會被散射和吸收，光子遇到細胞膜和細胞質(zhì)時會發(fā)生折射，而且不同類型的細胞和組織吸收光子的特性也不盡相同，其中血紅蛋白是吸收光子的主要物質(zhì)；由于是在體外檢測體內(nèi)發(fā)出的信號，因而受到體內(nèi)發(fā)光源位置及深度影響；另外還需要外源性提供各種熒光素酶的底物，且底物在體內(nèi)的分布與藥動力學也會影響信號的產(chǎn)生；由于熒光素酶催化的生化反應需要氧氣、鎂離子及 ATP 等物質(zhì)的參與，受到體內(nèi)環(huán)境狀態(tài)的影響。

單光纖在體光纖成像記錄與內(nèi)窺鏡結合，實現(xiàn)了超細內(nèi)窺。超細內(nèi)窺鏡在一些特殊檢測環(huán)境（如耳、鼻、心、腦等）中，可實現(xiàn)體內(nèi)無創(chuàng)傷檢查。人體耳蝸在人耳內(nèi)部深處，由于耳道的結構復雜，很難從耳外觀察內(nèi)部的結構，采用超細內(nèi)窺鏡，可以讓內(nèi)窺鏡通過耳道，直接進入耳朵內(nèi)部，然后對內(nèi)部結構進行觀察。對于人體的細小腔道結構（如血管、乳管和支氣管等），以前無法從腔道內(nèi)部進行檢查，只能通過超聲B超和醫(yī)學CT等醫(yī)學影像技術從體外進行成像，成像分辨率低，而且不能對腔道內(nèi)部的生物狀態(tài)進行實時觀察。通過超細內(nèi)窺鏡，可以將光纖探頭通過導管擴張器直接插入腔道，探頭所在位置的圖像直接顯示到計算機或顯示器屏幕上，醫(yī)生可以直觀地進行診斷和分析。在體光纖成像記錄的工作原理是將光源入射的光束經(jīng)由光纖送入調(diào)制器。

在體光纖成像記錄可見光成像體內(nèi)可見光成像包括生物發(fā)光與熒光兩種技術。生物發(fā)光是用熒光素酶基因標記DNA，利用其產(chǎn)生的蛋白酶與相應底物發(fā)生生化反應產(chǎn)生生物體內(nèi)的光信號；而熒光技術則采用熒光報告基因（GFP、RFP）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，利用報告基因產(chǎn)生的生物發(fā)光、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。前者是動物體內(nèi)的自發(fā)熒光，不需要激發(fā)光源，而后者則需要外界激發(fā)光源的激發(fā)。在體光纖成像記錄檢測熒光信號的微弱變化。常州蛋白病毒單光纖成像技術

在體光纖成像記錄的傳感應用也非常具有前途。南京神經(jīng)元光纖成像記錄技術原理

根據(jù)在體光纖成像記錄成像方式的不同, 在體生物發(fā)光成像主要有生物發(fā)光成像,和生物發(fā)光斷層成像兩種。其中,輸出是二維圖像, 即生物體外探測器上采集的光學信號，其原理簡單、 使用方便快捷, 適用于 定性分析及簡單的定量計算, 但無法獲得生物體內(nèi)發(fā)光光源的深度信息, 難以實現(xiàn)光源的準確定位。 而成像系統(tǒng)則利用 多個生物體外探測器上采集的光學信號, 根據(jù)斷層成像的原理, 采用特定的 反演算法 ，得到活的物體小動物體 內(nèi)發(fā)光光源的精確位置信息。目前, BLT的光源定位和生物組織光學特性參數(shù)的反演問題 已經(jīng)成為國內(nèi)外在體生物光學成像研究的重點和難點之一, 但還限于于實驗室研究階段, 沒有達到臨床實驗的階段, 所 以尚未有成熟的成像系統(tǒng)。南京神經(jīng)元光纖成像記錄技術原理