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IVIS Spectrum**小動(dòng)物活體光學(xué)成像系統(tǒng)

IVIS Spectrum 小動(dòng)物活體光學(xué)成像技術(shù)代表了目前活體光學(xué)成像系統(tǒng)的**水平。系統(tǒng)同時(shí)具備二維及三維斷層水平的生物發(fā)光、熒光、切倫科夫輻射成像功能，能夠無(wú)創(chuàng)傷地在活體動(dòng)物水平對(duì)疾病的發(fā)生發(fā)展及治療、細(xì)胞的動(dòng)態(tài)變化、基因的實(shí)時(shí)表達(dá)進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。基于**的硬件配置，系統(tǒng)具備了業(yè)內(nèi)公認(rèn)**靈敏度的生物發(fā)光及熒光成像性能，并且是目前**同時(shí)具備生物發(fā)光和熒光三維成像性能的系統(tǒng)，因此能夠和其它模式的三維影像系統(tǒng)（如MRI、CT 及PET 等）聯(lián)合使用，將不同模式的三維影像進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)功能性成像與結(jié)構(gòu)性成像的結(jié)合。

主要性能

·高靈敏度生物發(fā)光及熒光成像

·3D 斷層掃描及重建

·精確定量

·高通量

·高分辨率（達(dá)20微米）

·28個(gè)高效濾光片，覆蓋430-850nm全波段

–實(shí)現(xiàn)基于多光譜掃描的高品質(zhì)光譜分離成像

–實(shí)現(xiàn)基于光譜分離成像而進(jìn)行的背景去除及多探針成像

·多模式成像及影像融合

特點(diǎn)一：全面而先進(jìn)的熒光成像解決方案

熒光反射及透射成像功能

大多數(shù)活體光學(xué)成像系統(tǒng)均采用反射照明而激發(fā)體內(nèi)熒光信號(hào)，此方式由于是全身激發(fā)，故存在激發(fā)光能量分散且全身組織自發(fā)背景熒光強(qiáng)的缺陷，因而對(duì)體內(nèi)深層熒光信號(hào)的檢測(cè)效果較差。IVIS Spectrum在具備熒光反射激發(fā)模式的基礎(chǔ)上，開(kāi)創(chuàng)性地整合了透射激發(fā)模式，即通過(guò)光纖將光源能量引至實(shí)驗(yàn)動(dòng)物底部，進(jìn)而從動(dòng)物底部進(jìn)行多點(diǎn)透射激發(fā)掃描，在集中激發(fā)能量的同時(shí)，減少了自發(fā)背景熒光的產(chǎn)生，**地解決了深層熒光成像的問(wèn)題。

長(zhǎng)壽命高透光率窄帶寬濾光片

為了實(shí)現(xiàn)**品質(zhì)的熒光成像性能，IVIS Spectrum配置了豐富且優(yōu)質(zhì)的熒光濾光片，光譜覆蓋包括從藍(lán)光至近紅外光波段的全部區(qū)域，并且，所有濾光片的加工制作均采用***的硬涂層技術(shù)，在保證高透光率（95%以上）的同時(shí)具備長(zhǎng)壽命耐損傷品質(zhì)。

·標(biāo)配10塊窄帶激發(fā)光濾片：415 nm – 760 nm (30 nm 帶寬)

·標(biāo)配18塊窄帶發(fā)射光濾片：490 nm – 850 nm (20 nm 帶寬)

圖1. 窄帶寬激發(fā)光和發(fā)射光濾片

特點(diǎn)二：靈活可調(diào)的成像視野

圖3. IVIS Spectrum具備靈活的視野調(diào)節(jié)性能，可以實(shí)現(xiàn)從體外單個(gè)細(xì)胞的高分辨率成像至5只小鼠全身同時(shí)成像

特點(diǎn)三：業(yè)內(nèi)公認(rèn)**靈敏度的生物發(fā)光成像

基于-90℃制冷的CCD 相機(jī)、大尺寸高量子效率CCD 芯片及大光圈鏡頭，IVIS Spectrum 具備了****的超高生物發(fā)光檢測(cè)靈敏度，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)以螢火蟲(chóng)熒光素酶、海腎熒光素酶、細(xì)菌熒光素酶等多種熒光素酶為報(bào)告探針的發(fā)光信號(hào)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的成像檢測(cè)。這種超靈敏的檢測(cè)能力，使研究者能夠在活體動(dòng)物水平觀測(cè)到低至個(gè)位數(shù)級(jí)別的細(xì)胞信號(hào)，進(jìn)而幫助研究者盡早地對(duì)疾病的發(fā)生發(fā)展進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析。

圖4. （上圖）在4T1-luc2腫瘤細(xì)胞皮下注射當(dāng)天的活體裸鼠上檢測(cè)到所注射5個(gè)細(xì)胞發(fā)出的信號(hào)，以及之后長(zhǎng)期觀測(cè)的結(jié)果；（下圖）對(duì)左心室注射的MDA-MB-231-luc2腫瘤細(xì)胞在活體小鼠體內(nèi)轉(zhuǎn)移的長(zhǎng)期觀測(cè)。

圖 5. 長(zhǎng)期觀測(cè)C57BL/6小鼠顱內(nèi)移植GL261-luc2膠質(zhì)瘤細(xì)胞在體內(nèi)的發(fā)展情況。

特點(diǎn)四：強(qiáng)大的熒光成像性能

使用IVIS Spectrum，研究者可以實(shí)現(xiàn)對(duì)熒光蛋白、熒光染料、納米顆粒、量子點(diǎn)、功能性熒光試劑等熒光類探針進(jìn)行成像。另外，IVIS Spectrum由于配置了豐富且優(yōu)質(zhì)的熒光濾光片，以及業(yè)內(nèi)公認(rèn)金標(biāo)準(zhǔn)的光譜分離分析算法，因而具備強(qiáng)大的光譜分離成像功能，能夠?qū)崿F(xiàn)組織自發(fā)背景熒光的**去除，有效提高熒光成像的靈敏度和準(zhǔn)確性，并滿足多探針成像的需求。

除了提供高性能儀器，PerkinElmer還為使用者研發(fā)出豐富的活體熒光成像配套試劑，以幫助研究者更便捷快速的獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。而IVIS Spectrum是與這些配套試劑結(jié)合使用的**選擇。

圖6. 在活體小鼠中，利用IVIS Spectrum及功能性熒光試劑MMPSense 680和ProSense750EX，監(jiān)測(cè)基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）和組織蛋白酶（cathepsin）在4T1-luc2腫瘤細(xì)胞發(fā)生骨轉(zhuǎn)移過(guò)程中的活性。

圖7. 在右下肢關(guān)節(jié)炎小鼠模型中，利用IVIS Spectrum觀測(cè)由VivoTrack680熒光染料標(biāo)記的巨噬細(xì)胞對(duì)炎癥發(fā)生區(qū)域的靶向富集。

特點(diǎn)五：利用先進(jìn)的光譜分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)多光譜成像

IVIS Spectrum配套的Living Image成像和分析軟件內(nèi)置了功能強(qiáng)大的光譜分離算法，憑借該算法，研究者在基于多光譜成像結(jié)果的基礎(chǔ)上，可以對(duì)不同探針信號(hào)的光譜信息進(jìn)行繪制和拆分，而實(shí)現(xiàn)組織自發(fā)背景熒光去除及多探針成像。由于軟件內(nèi)置了Imaging Wizard成像及分析向?qū)K，一步步引導(dǎo)進(jìn)行圖像獲取及分析，因此，研究者可以輕松便捷地完成包括上述多光譜分離在內(nèi)的所有成像及分析操作。

結(jié)合先進(jìn)的光譜分離算法及豐富的窄帶濾光片，組織自發(fā)背景熒光的干擾及多探針成像的困擾將不復(fù)存在。圖8展示了利用光譜分離功能實(shí)現(xiàn)的4種熒光探針同時(shí)成像的結(jié)果。

圖8. 利用光譜分離技術(shù)對(duì)4種熒光探針進(jìn)行成像。4種探針?lè)謩e為：肝臟中的VivoTag680、肺中的VivoTag750、腸道中的ICG以及綠色代表的組織自發(fā)背景熒光。

特點(diǎn)六：3D成像-對(duì)光學(xué)信號(hào)在體內(nèi)進(jìn)行精確定量和定位

二維成像只能實(shí)現(xiàn)對(duì)光學(xué)信號(hào)的相對(duì)定位和定量，而三維成像是解決上述問(wèn)題的**途徑。IVIS Spectrum利用**的生物發(fā)光和熒光三維成像技術(shù)對(duì)動(dòng)物體內(nèi)的光學(xué)信號(hào)進(jìn)行斷層掃描，并通過(guò)先進(jìn)的模型算法對(duì)成像結(jié)果進(jìn)行三維重建。重建出的三維結(jié)果可利用軟件進(jìn)行分析，獲得光學(xué)信號(hào)在體內(nèi)的深度、發(fā)光體積、發(fā)光強(qiáng)度、細(xì)胞數(shù)量、探針濃度等三維定量信息，以及結(jié)合數(shù)字器官圖而顯示的器官定位信息（圖9、10）。

圖9. 生物發(fā)光三維成像顯示GL261-luc2膠質(zhì)瘤在顱內(nèi)的定位

圖 10. 熒光三維成像顯示(a)tdTomato標(biāo)記的P3CM前列腺癌細(xì)胞3D成像結(jié)果；(b)某750波段染料標(biāo)記的抗體對(duì)P3CM細(xì)胞靶向3D成像結(jié)果；(c)上述腫瘤及抗體3D成像結(jié)果的融合影像

特點(diǎn)七：多模式影像融合

IVIS Spectrum 是當(dāng)今*頂尖的活體光學(xué)成像系統(tǒng)，不僅是因?yàn)榫邆湎冗M(jìn)的二維及三維成像功能，而且具備與其它模式活體成像系統(tǒng)聯(lián)合使用的能力（圖 11、12和13），以實(shí)現(xiàn)功能性與結(jié)構(gòu)性成像的融合，獲取更為全面和準(zhǔn)確的研究結(jié)果。

圖11. 利用IVIS Spectrum對(duì)生物發(fā)光腫瘤MDA-MB-231-luc2進(jìn)行三維成像（橙色），并與利用Quantum FX microCT對(duì)實(shí)驗(yàn)小鼠骨架進(jìn)行三維成像的結(jié)果融合。

圖 12. A)U-87MG-luc2膠質(zhì)瘤3D光學(xué)信號(hào)與實(shí)驗(yàn)小鼠骨架microCT成像信號(hào)融合影像；B)生物發(fā)光肺炎鏈球菌3D光學(xué)信號(hào)與實(shí)驗(yàn)小鼠骨架microCT成像信號(hào)融合影像。

圖 13. 生物發(fā)光腫瘤細(xì)胞MDA-MB-231-luc-D3H2ln在小鼠體內(nèi)轉(zhuǎn)移的3D信號(hào)與實(shí)驗(yàn)小鼠骨架microCT成像信號(hào)融合影像。