深度制冷CCD相机在活体成像中的应用

1999年，美国哈佛大学Weissleder教授提出了分子影像学(molecular imaging，MI)的概念，即应用影像学的方法对活体状态下的生物过程进行细胞和分子水平的定性和定量研究，而活体成像便是基于分子影像学孕育而生的一种新型成像技术。

近年来，我国医疗健康产业发展突飞猛进。活体成像因其操作极其简单、所得结果直观、灵敏度高及测试方法安全等特点，在生命科学、医学研究及药物开发等重点研究领域，都贡献了十分宝贵的力量。

图1 动物活体成像模型

目前，小动物活体成像技术应用的实验方法主要有生物发光和荧光两种：

活体生物发光技术是指在小的哺乳动物体内利用报告基因（如荧光素酶基因）表达所产生的荧光素酶蛋白与其小分子底物荧光素在氧、Mg2+离子存在的条件下消耗ATP发生氧化反应，将部分化学能转化为可见光能释放（这种光是由化学反应而来，不需要激发光），因为每次荧光素酶催化反应只能产生一个光子，这是肉眼无法观察到的，因此需要应用一个高灵敏度的制冷CCD相机以及特别设计的先进成像系统，才可观测并记录到这些光子。

荧光技术是采用荧光报告基因 (GFP、RFP等) 或荧光染料（包括荧光量子点等新型纳米标记材料）进行标记，利用报告基因、荧光蛋白质或染料产生的荧光，就可以形成体内的生物光源。然后通过激发光激发荧光基团到达高能量状态，而后产生发射光，其波长范围为450~650nm。荧光信号一般远强于生物发光，但非特异性荧光产生的背景噪声使其信噪比非常低，需要高灵敏度的CCD相机才能检测到穿透的光信号。

图2 小鼠生物荧光成像图（来源于网络）

英国Raptor公司是一家总部位于北爱尔兰的高科技公司，成立于2006年9月。其致力于设计和制造高性能、低照度科学级相机，其成熟的CCD、EMCCD、InGaAs、和X-Ray相机，在科研、监控和天文等领域得到广泛应用。

Raptor设计制造的Eagle深度制冷CCD相机，是目前灵敏的CCD相机之一。Eagle相机集合了超灵敏成像的许多关键因素，可适用于动物活体成像，具体产品如下：