如何选择小动物活体荧光成像系统

2021-01-14 06:06:02 字数 6406 阅读 1339

1楼:苍茫中的尘埃

小动物活体荧光成像技术在国内外得到越来越的普及应用,越来越多的科研人员希望能通过该技术来长时间追踪观察活体动物体内肿瘤细胞的生长以及对药物**的反应,希望能观察到荧光标记的多肽、抗体、小分子药物在体内的分布和代谢情况。

与传统技术相比,活体荧光成像技术不需要杀死动物,可以对同一个动物进行长时间反复跟踪成像,既可以提高数据的可比性,避免个体差异对试验结果的影响;又可以了解标记物在动物体内的分布和代谢情况,避免传统体外实验方法的诸多缺点;特别是还可以用原生态的方法来研究问题,即研究对象不需要先行标记,其后用荧光标记物来研究其行为,观察结果真实可靠。

那如何选择自己最合适的活体荧光成像系统呢?本文试从以下几点来进行分析。

1、 荧光标记的选择

活体荧光成像技术主要有三种标记方法:荧光蛋白标记、荧光染料标记和量子点标记。荧光蛋白适用于标记肿瘤细胞、病毒、基因等。

通常使用的是gfp、egfp、rfp(dsred)等。荧光染料标记和体外标记方法相同,常用的有cy3、cy5、cy5.5及cy7,可以标记抗体、多肽、小分子药物等。

量子点标记作为一种新的标记方法,是有机荧光染料的发射光强的20倍,稳定性强100倍以上,具有荧光发光光谱较窄、量子产率高、不易漂白、激发光谱宽、颜色可调,并且光化学稳定性高,不易分解等诸多优点。量子点是一种能发射荧光的半导体纳米微晶体,尺寸在100nm以下,它可以经受反复多次激发,而不像有机荧光染料那样容易发生荧光淬灭。

但是不同荧光波长的组织穿透力不同,如图1所示,各种波长的光对小鼠各种器官的透过率,都在波长》600nm时显著增加。而如图2所示,在650nm-900nm的近红外区间,血红蛋白、脂肪和水对这些波长的光的吸收都保持在一个比较低的水平。因而,选择激发和发射光谱位于650nm-900nm的近红外荧光标记(或至少发射光谱位于该区间),更有利于活体光学成像,特别是深层组织的荧光成像。

(推荐文献: nature method, 2005, 2: 12 如何选择合适的荧光蛋白; science, 2009, 324:

804 钱永建教授研究成果-近红外荧光蛋白,非常适合活体荧光成像)。

2、 活体荧光成像ccd的选择

选择适当的ccd镜头,对于体内可见光成像是非常重要的。如何选择活体荧光性价比最高的ccd呢?ccd有一些重要的参数:

1) ccd 像素。ccd像素决定成像的**质量,像素越高,成像质量越好。由于荧光背景光较强,产生非特异性杂光干扰明显,需要配有高分辨率ccd的相机。

2) 前照式还是背照式ccd。一般而言,背照式ccd具有更高的量子效率,但是只有在检测极弱光信号优势明显(如活体生物发光成像),但在强光检测中与前照式ccd无本质差别,还更容易光饱和,并且其成本较高的弱势使其不属于荧光检测常规要素。

3) ccd 温度。制冷ccd分为两种:恒定低温制冷ccd和相对低温制冷ccd。

恒定低温制冷ccd拥有稳定的背景,可以进行背景扣除;而相对低温制冷ccd由于背景不稳定,一般不能进行有效的背景扣除。ccd制冷温度越低,产生的暗电流越小,如图3所示,当制冷温度达到-29℃时,产生的暗电流已经低至0.03e/pixel/s。

由于仪器自身产生的噪音主要由暗电流热噪音和ccd读取噪音组成,而目前ccd读取噪音最低只能降至2e rms;因而更低温度的ccd并不能明显的降低背景噪音,而成本却极大提高。

4) ccd 读取噪音和暗电流。ccd读取噪音和暗电流热噪音是成像系统产生背景噪音的主要因素,但是 在荧光成像中,最主要的背景噪音却是来自于荧光背景光。荧光成像信噪比的改善主要依赖于荧光背景光的有效控制和背景扣除技术(图4)。

3 、自发荧光的干扰

在活体荧光成像中,动物自发荧光一直困扰着科研工作者。在拥有激发光多光谱分析功能的活体成像系统出现以前,科学家们被迫采取各种方法来减少动物自发荧光,比如:采用无荧光素鼠粮饲养小鼠、使用裸鼠等。

现在,拥有激发光多光谱分析功能的活体成像系统,能够轻松进行荧光信号的拆分,如图5,食物、膀胱、毛发和**的自发荧光能够被有效的区分和剥离。激发光多光谱分析也可用于多重荧光标记检测,实现一鼠多标记,降低实验成本,并有效提高数据的可比性。

4、 荧光信号的准确定位

如图6所示,如果信号和靶标100%重合,这是科学家所追求的;但是,如果信号并不和靶标重合,而又误以为正确定位时,这是科学的噩梦。也许,一个错误定位的信号,比没有信号更加糟糕!

而同时拥有结构成像(如x光、mri)和功能成像功能(如荧光、发光、同位素)的多功能活体成像系统,则让您摆脱困境,准确定位荧光信号。如图7所示,小鼠的x成像经过胃肠造影,可清晰地获得胃肠的形状和位置,将荧光信号和x光叠加,荧光和胃肠重合,可准确判定荧光定位在胃肠。

生物属于理工学科吗?

2楼:羽艸

在高等教育专业分类中属于理学一大类,所以是理工科、

科学上,生物学或生命科学属于7大基本自然科学之一,其他的六个分别是:数学,逻辑学,天文及天体物理学,地球及空间科学,化学和物理学。

理工学科包含哪些?

3楼:匿名用户

理工包括理学和工学 1.理学 > 统计学类 > 统计学 心理学类 > 应用心理学专业经济心理学方向 应用心理学 心理学 环境科学类 > 环境工程 资源勘查工程 资源环境科学 环境科学与工程 生态学 环境科学 材料科学类 > 高分子材料与工程 材料科学与工程 材料成型及控制工程 材料物理 材料学 材料化学 电子信息科学类 > 计算机科学与技术 电子信息工程 信息管理与信息系统 光电子技术科学 测控技术与仪器 电子信息技术及仪器 应用电子技术 通信工程 电子商务及法律 电信工程及管理 系统与控制 电子商务 信息科学技术专业 电子科学与技术 信息安全专业 微电子学专业 光信息科学与技术 电子信息科学与技术 力学类 > 理论与应用力学 海洋科学类 > 海洋技术 海洋科学 大气科学类 > 应用气象学 应用气象学 大气科学 地球物理学类 > 地球物理学 地理科学类 > 地理教育 系统科学与工程 系统理论 地球信息科学与技术 科学与工程计算系专业 地理信息系统 资源环境与城市规划管理 地理科学 地质学类 > 地质工程 地质学类 地球化学专业 地球化学 地质学 天文学类 > 天文学 生物科学类 > 生物功能材料 防化兵指挥 生命科学与技术基地班 生物信息学 生化防护工程

理工学科是什么

4楼:笨笨熊**辅导及课件

理工学科是指理学和工学两大学科。理工,是一个广大的领域包含物理、化学、生物、工程、天文、数学及前面六大类的各种运用与组合。

理学理学是中国大学教育中重要的一支学科,是指研究自然物质运动基本规律的科学,大学理科毕业后通常即成为理学士。与文学、工学、教育学、历史学等并列,组成了我国的高等教育学科体系。

理学研究的内容广泛,本科专业通常有:数学与应用数学、信息与计算科学、物理学、应用物理学、化学、应用化学、生物科学、生物技术、天文学、地质学、地球化学、地理科学、资源环境与城乡规划管理、地理信息系统、地球物理学、大气科学、应用气象学、海洋科学、海洋技术、理论与应用力学、光学、材料物理、材料化学、环境科学、生态学、心理学、应用心理学、统计学等。

工学工学是指工程学科的总称。包含 仪器仪表 能源动力 电气信息 交通运输 海洋工程 轻工纺织 航空航天 力学生物工程 农业工程 林业工程 公安技术 植物生产 地矿 材料 机械 食品 ** 土建 水利测绘 环境与安全 化工与制药 等专业。

5楼:商战惊鸿

理工 理工是一个广大的领域包含物理、化学、生物、工程、天文、数学及前面六大类的各种运用与组合。理工事实上是自然、科学、和科技的容合。在西方世界里,理工这个字并不存在;理工在英文解释里,是自然(science)与科技(technology)的结合。

理工二字最早是1880年代,由当时的中国留学生从国外的science和technology翻译合成的。时至今日,但凡有人提起世界理工大学之最,人人皆推麻省理工学院。麻省之名蜚声海外,成为世界各地莘莘学子心向神往,趋之若鹜的科学圣殿。

[编辑] 理工领域包含

物理-研究大自然现象及规律的学问

化学-研究物质的性质、组成、结构和变化的科学生物-研究有生命的个体

工程-应用科学和技术的原理来解决人类问题

天文-观察及解释天体的物质状况及事件为主的学科数学-研究量、结构、变化以及空间模型的学科;被誉为“科学的语言”

自然科学和理工学科有什么区别?

6楼:匿名用户

理工学科包括 数学 物理学 化学 生物学 天文学 心理学 地球科学 农业科学 环境学 生态学 工程技术科学 建筑学 ......理工学科是中国初中等教育模式的"称呼";自然科学是目前世界上人类以宇宙为研究对象的称呼,后者更自然,更主流.

7楼:匿名用户

理工有别,而且很明显: 理科是自然科学的理论研究;工科是自然科学在工程的应用。一个纯理论,一个面向应用。

北京大学的理科全国第一,而清华大学的工科全国第一。 物理、化学、数学等研究理论的属于理科主要学习应用技术的属于工科,比如:土木工程、机械工程等比较特殊的是,计算机专业内部也分为理科方向和工科方向,理科方向也叫计算机科学,主要研究算法复杂度、程序设计语言原理、数据挖掘、形式语言与自动机理论、计算机体系结构;工科方向也叫计算机技术,主要研究图形图像处理、软件工程、软件体系结构、操作系统、数据库等等。。

人们总把理工合到一起说,是为了与文、农、医相区别。文、理、工、农、医是高校的五大重要基础领域。。

理工学科是什么?

8楼:匿名用户

理工科专业分为理、工、农、医四个学科门类,各学科专业设置如下:

一、理学

1. 数学类 :数学与应用数学;信息与计算科学

2. 物理学类:物理学;应用物理学

3.化学:化学;应用化学

4. 生物科学类:生物科学;生物技术

5.天文学类:天文学

6. 地质学类:地质学;地球化学

7. 地理科学类:地理科学;资源环境与城乡规划管理;地理信息系统

8. 地球物理学类:地球物理学

9. 大气科学类:海洋科学;应用气象学

10. 海洋科学类:海洋科学;海洋技术

11. 力学类:理论与应用力学

12. 电子信息科学类:电子信息科学与技术;微电子学;光信息科学与技术

13. 材料科学类:材料物理;材料化学

14. 环境科学类:环境科学;生态学

15. 心理学类:心理学;应用心理学

16. 统计学类:统计学

二、工学

1. 地矿类:采矿工程;石油工程;矿物加工工程;勘查技术与工程;资源勘查工程

2. 材料类:冶金工程;金属材料工程;无机非金属材料工程;高分子材料与工程

3. 机械类:机械设计制造及其自动化;材料成型及控制工程;工业设计;过程装备与控制工程

4.仪器仪表类:测控技术与仪器

5. 能源动力类:核工程与核技术

6. 电气信息类:电气工程及其自动化;自动化;电子信息工程;通信工程;计算机科学与技术;生物医学工程

7. 土建类:建筑学;城市规划;土木工程;建筑环境与设备工程;给水排水工程

8. 水利类:水利水电工程;水文与水资源工程;港口航道与海岸工程

9. 测绘类:测绘工程

10. 环境与安全类:环境工程;安全工程

11. 化工与制药类:化学工程与工艺;制药工程

12. 交通运输类:交通运输;交通工程;油气储运工程;飞行技术;航海技术;轮机工程

13. 海洋工程类:船舶与海洋工程

14. 轻工纺织食品类:食品科学与工程;轻化工程;包装工程;印刷工程;纺织工程;服装设计与工程

15. 航空航天类:飞行器设计与工程;飞行器动力工程;飞行器制造工程;飞行器环境与生命保障工程

16. **类:**系统与发射工程;探测制导与控制技术;弹药工程与**技术;特种能源工程与烟火技术;地面**机动工程;信息对抗技术

17. 工程力学类:工程力学

18. 生物工程类:生物工程

19. 农业工程类:农业机械化及其自动化;农业电气化与自动化;农业建筑环境与能源工程;农业水利工程

20. 林业工程类:森林工程;木材科学与工程;林产化工

21. 公安技术类:刑事科学技术;消防工程

三、农学

1. 植物生产类:农学;园艺;植物保护;茶学

2. 草业科学类:草业科学

3. 森林资源类:林学;森林资源保护与游憩;野生动物与自然保护区管理

4. 环境生态类:园林;水土保持与荒漠化防治;农业资源与环境

5. 动物生产类:动物科学:蚕学

6. 动物医学类:动物医学

7. 水产类:水产养殖学;海洋渔业科学与技术

四、医学

1. 基础医学类:基础医学

2. 预防医学类:预防医学

3. 临床医学与医学技术类:临床医学;麻醉学;医学影像学;医学检验

4. 口腔医学类:口腔医学

5. 中医学类:中医学;针灸推拿学;蒙医学;藏医学

6. 法医学类:法医学

7. 护理学类:护理学

8. 药学类:药学;中药学;药物制剂

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