深度制冷CCD相機在活體成像中的應(yīng)用

1999年，美國哈佛大學(xué)Weissleder教授提出了分子影像學(xué)(molecular imaging，MI)的概念，即應(yīng)用影像學(xué)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(xué)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。活體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(xué)、醫(yī)學(xué)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(yīng)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(yīng)，將部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為可見光能釋放（這種光是由化學(xué)反應(yīng)而來，不需要激發(fā)光），因為每次熒光素酶催化反應(yīng)只能產(chǎn)生一個光子，這是肉眼無法觀察到的，因此需要應(yīng)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(luò)）

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(xué)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(yīng)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：