南京神經(jīng)元光纖成像記錄技術(shù)原理

在體光纖成像記錄藥物代謝相關(guān)研究，標(biāo)記與藥物代謝有關(guān)的基因，研究不同藥物對該基因表達(dá)的影響，從而間接獲知相關(guān)藥物在體內(nèi)代謝的情況。在藥劑學(xué)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(xué)方面，可用熒光素酶基因標(biāo)記目的基因，觀察藥物作用的通路，免疫細(xì)胞研究：標(biāo)記免疫細(xì)胞，觀察免疫細(xì)胞對壞掉的細(xì)胞的識別和殺死功能，評價免疫細(xì)胞的免疫特異性、增殖、遷移等功能。干細(xì)胞研究：標(biāo)記組成性表達(dá)的基因，在轉(zhuǎn)基因動物水平，標(biāo)記干細(xì)胞，若將干細(xì)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(shù)示蹤干細(xì)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(shù)原理

在體光纖成像記錄和傳統(tǒng)的體外成像或細(xì)胞培養(yǎng)相比有著明顯優(yōu)點(diǎn)。首先，在體光纖成像記錄能夠反映細(xì)胞或基因表達(dá)的空間和時間分布，從而了解活的物體動物體內(nèi)的相關(guān)生物學(xué)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(jìn)行長時間反復(fù)查看成像，既可以進(jìn)步數(shù)據(jù)的可比性，避免個體差異對試驗結(jié)果的可影響，又不需要?dú)⑺滥Ｊ絼游铮?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(jié)果，由于進(jìn)進(jìn)臨床研究的藥物中大部分由于安全題目而終止，導(dǎo)致了在臨床研究中大量的資金浪費(fèi)。南京神經(jīng)元光纖成像記錄技術(shù)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(diǎn)可以非侵入性，實(shí)時連續(xù)動態(tài)監(jiān)測體內(nèi)的各種生物學(xué)過程，從而可以減少實(shí)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(xì)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(diǎn)。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(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)時會發(fā)生折射，而且不同類型的細(xì)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(xué)也會影響信號的產(chǎn)生；由于熒光素酶催化的生化反應(yīng)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(jié)合，實(shí)現(xiàn)了超細(xì)內(nèi)窺。超細(xì)內(nèi)窺鏡在一些特殊檢測環(huán)境（如耳、鼻、心、腦等）中，可實(shí)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難從耳外觀察內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，采用超細(xì)內(nèi)窺鏡，可以讓內(nèi)窺鏡通過耳道，直接進(jìn)入耳朵內(nèi)部，然后對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。對于人體的細(xì)小腔道結(jié)構(gòu)（如血管、乳管和支氣管等），以前無法從腔道內(nèi)部進(jìn)行檢查，只能通過超聲B超和醫(yī)學(xué)CT等醫(yī)學(xué)影像技術(shù)從體外進(jìn)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(jìn)行實(shí)時觀察。通過超細(xì)內(nèi)窺鏡，可以將光纖探頭通過導(dǎo)管擴(kuò)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(jī)或顯示器屏幕上，醫(yī)生可以直觀地進(jìn)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(shù)。生物發(fā)光是用熒光素酶基因標(biāo)記DNA，利用其產(chǎn)生的蛋白酶與相應(yīng)底物發(fā)生生化反應(yīng)產(chǎn)生生物體內(nèi)的光信號；而熒光技術(shù)則采用熒光報告基因（GFP、RFP）或熒光染料（包括熒光量子點(diǎn)）等新型納米標(biāo)記材料進(jìn)行標(biāo)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(shù)

在體光纖成像記錄的傳感應(yīng)用也非常具有前途。南京神經(jīng)元光纖成像記錄技術(shù)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(xué)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(shí)現(xiàn)光源的準(zhǔn)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(xué)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(xué)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(xué)成像研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一, 但還限于于實(shí)驗室研究階段, 沒有達(dá)到臨床實(shí)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(shù)原理