小(xiao)動(dong)物(wu)三(san)維光學(xue)活(huo)體成像儀(yi)：探(tan)索(suo)生(sheng)命科(ke)學(xue)的(de)新利器

　　隨著(zhe)生(sheng)命(ming)科(ke)學(xue)領(ling)域(yu)的(de)不斷(duan)發(fa)展，科(ke)學(xue)家(jia)們對生(sheng)物(wu)體(ti)內生理(li)和(he)病理過(guo)程(cheng)的(de)實(shi)時監(jian)測(ce)和(he)分析需求(qiu)日(ri)益(yi)增(zeng)加。小(xiao)動(dong)物(wu)三(san)維光學(xue)活(huo)體成像儀(yi)作為(wei)壹種(zhong)先(xian)進(jin)的(de)成像技(ji)術(shu)，能夠(gou)提供高分辨率(lv)、高(gao)靈敏度(du)的(de)三(san)維成像，為(wei)生命(ming)科(ke)學(xue)研究提供了強(qiang)大的(de)工具(ju)。本文(wen)將詳(xiang)細介(jie)紹小(xiao)動(dong)物(wu)活(huo)體(ti)成像儀(yi)的(de)工作原(yuan)理、技(ji)術優(you)勢(shi)、應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)以及未(wei)來(lai)發(fa)展前(qian)景。
 

　　工作原(yuan)理

　　主(zhu)要基(ji)於生(sheng)物(wu)發(fa)光和熒光成像兩(liang)種技(ji)術(shu)。生(sheng)物(wu)發(fa)光成像利用(yong)熒光素(su)酶基(ji)因(yin)標(biao)記DNA，通過(guo)其(qi)產(chan)生(sheng)的(de)蛋白酶與(yu)相(xiang)應(ying)底(di)物(wu)發(fa)生生化反應(ying)，產(chan)生(sheng)生物(wu)體(ti)內的(de)光信(xin)號(hao)。熒光成像則(ze)采用(yong)熒光報告基因(yin)（如GFP、RFP）或熒(ying)光染料（包(bao)括(kuo)熒(ying)光量子點(dian)）等材(cai)料進行標記(ji)。這(zhe)些標記物(wu)在受到外(wai)界(jie)激(ji)發(fa)光源的(de)激(ji)發(fa)後(hou)，能夠(gou)發(fa)出熒光，形(xing)成體內的(de)生物(wu)光源。

　　三(san)維光學(xue)活(huo)體成像系(xi)統(tong)通(tong)過捕(bu)捉(zhuo)生物(wu)體(ti)內的(de)光信(xin)號(hao)，利用(yong)先(xian)進(jin)的(de)圖(tu)像重(zhong)建算(suan)法(fa)，將二維圖(tu)像轉(zhuan)換(huan)為(wei)三(san)維圖(tu)像，實(shi)現對生(sheng)物(wu)過(guo)程(cheng)的(de)高靈敏度(du)和高(gao)分辨率(lv)成像。該(gai)系(xi)統(tong)通(tong)常(chang)配(pei)備科(ke)學(xue)級(ji)制(zhi)冷(leng)CCD相機(ji)，有效(xiao)降低暗(an)電(dian)流(liu)，實(shi)現微弱發(fa)光或熒(ying)光的(de)檢(jian)測(ce)成像。
 

　　技(ji)術(shu)優勢(shi)

　　小(xiao)動(dong)物(wu)三(san)維光學(xue)活(huo)體成像儀(yi)具(ju)有以(yi)下技術(shu)優(you)勢(shi)：

　　高靈敏度(du)：采用(yong)科(ke)學(xue)級(ji)制(zhi)冷(leng)CCD相機(ji)，有效(xiao)降低暗(an)電(dian)流(liu)，實(shi)現微弱發(fa)光或熒(ying)光的(de)檢(jian)測(ce)成像。

　　高(gao)效(xiao)成像：采用(yong)先(xian)進(jin)的(de)成像算(suan)法(fa)，顯著(zhu)提高重(zhong)建速(su)度(du)和圖(tu)像處(chu)理能力(li)，帶來(lai)更(geng)加清晰的(de)圖(tu)片質量(liang)和(he)豐富(fu)的(de)層(ceng)次感(gan)。

　　多(duo)樣成像模(mo)式(shi)：支持多(duo)種成像模(mo)式(shi)，包(bao)括(kuo)二維生(sheng)物(wu)發(fa)光成像、二維熒(ying)光分子成像、連(lian)續(xu)成像等，實(shi)時觀察(cha)和動(dong)態(tai)跟蹤生物(wu)體(ti)內的(de)生理(li)反(fan)應(ying)及病理過(guo)程(cheng)。

　　非侵入(ru)式(shi)檢(jian)測(ce)：無(wu)需破壞或拆(chai)卸樣(yang)品(pin)，即可進行內部結構和(he)成分的(de)分析，這(zhe)對於貴(gui)重(zhong)或不(bu)可(ke)破壞的(de)樣品(pin)尤為(wei)重(zhong)要。

　　安(an)全性：與(yu)放(fang)射(she)性同位(wei)素(su)相比，光學(xue)活(huo)體成像儀(yi)通(tong)常(chang)更加安(an)全，因為(wei)它(ta)們不(bu)涉(she)及放(fang)射(she)性物(wu)質(zhi)的(de)存儲和(he)處(chu)理，減少了(le)輻(fu)射(she)風險。
 

　　應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)

　　廣泛(fan)應(ying)用(yong)於生(sheng)命(ming)科(ke)學(xue)研究、藥(yao)物(wu)開(kai)發(fa)、基因表達研究等領(ling)域(yu)。以下是其(qi)主要(yao)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)：

　　生物(wu)學(xue)研究：用(yong)於幹(gan)細胞(bao)、DNA損(sun)傷、細(xi)胞培養、血(xue)制(zhi)品(pin)照射(she)、腫瘤(liu)、信(xin)號(hao)轉導、免疫、基因治療、放(fang)射(she)生物(wu)學(xue)、藥(yao)物(wu)研發(fa)等多(duo)種生(sheng)物(wu)學(xue)輻(fu)照研究。

　　材(cai)料科(ke)學(xue)：在材(cai)料科(ke)學(xue)中(zhong)可以(yi)用(yong)於材(cai)料成分分析、缺陷檢(jian)測(ce)、質(zhi)量控制(zhi)、微(wei)觀結構(gou)研究等方(fang)面(mian)，可應(ying)用(yong)於石(shi)化(hua)、冶金(jin)、新材(cai)料等行業。

　　文(wen)物(wu)保(bao)存：光學(xue)成像技(ji)術(shu)可用(yong)於文(wen)物(wu)的(de)保(bao)護(hu)與(yu)修復，主要(yao)是對文(wen)物(wu)的(de)損壞部分進行損傷分析、缺陷檢(jian)測(ce)和(he)成分分析等。
 

　　未(wei)來(lai)發(fa)展前(qian)景

　　隨著(zhe)科(ke)技(ji)的(de)不斷(duan)進(jin)步(bu)和應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)的(de)擴展(zhan)，小(xiao)動(dong)物(wu)三(san)維光學(xue)活(huo)體成像儀(yi)的(de)市場(chang)需(xu)求(qiu)持續(xu)增(zeng)長(chang)。這(zhe)種儀(yi)器的(de)高效(xiao)、節能、低噪(zao)音等特(te)點(dian)使(shi)其(qi)成為(wei)市場(chang)上受(shou)歡(huan)迎(ying)的(de)選擇。預計未(wei)來(lai)幾(ji)年(nian)，隨(sui)著(zhe)技(ji)術(shu)的(de)不斷(duan)進(jin)步(bu)和應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)的(de)拓展(zhan)，小(xiao)動(dong)物(wu)光學(xue)活(huo)體成像儀(yi)的(de)市場(chang)規(gui)模(mo)將進(jin)壹步(bu)擴大。