IN VIVO OPTICAL IMAGING
活體近紅外光學成像系統
IN VIVO OPTICAL IMAGING
1.1體內熒光成像系統
基本原理
熒光探針通過尾靜脈注射或者口服的方式進入小動物體內；
激發(fā)光源照射小動物基石之一，熒光探針發(fā)出熒光支撐作用；
熒光經過濾光片和鏡頭進入檢測器日漸深入，信號給到電腦進行成像。
1.2體內熒光壽命成像系統
近紅外熒光壽命成像系統
基本原理
基于熒光成像系統同時，控制激光器與檢測器的時間同步互動式宣講；
Labview編程，設置采集參數設計標準，進行數據采集開展；
同時，在Labview軟件上進行數據處理發揮重要帶動作用，得到終壽命成像結果意向。
2. 光學和性能
檢測器：InAsGa CCD，-55℃重要方式，-65℃開展面對面，-85℃和-190 ℃四款相機可選。配有接口轉接環(huán)非常重要，方便C*頭隨意切換進一步提升。
2.1 高靈敏檢測器 CCD參數
* 制冷溫度越低，暗電流越小營造一處，靈敏度越高改革創新，越適合弱信號的采集
2.2 電腦自動化調焦和移動樣品
相機鏡頭，激發(fā)光源和集成模塊
成像視野200mm * 200 mm可調（購買的鏡頭）和20 mm ~ 20 mm可調（自制的鏡頭）取得顯著成效；
高透波段900 nm ~ 1700 nm;
激光器808 nm新模式，980 nm及1064 nm等波長功率可選；
濾光片波長及尺寸可選;
電控調焦及電控移動樣品不容忽視，更便于操作組織了；
多光束集成裝置服務體系，滿足多光源激發(fā)和切換。
下圖：不同熒光波段下搶抓機遇，活體腿部血管的成像效果分析。
下圖：雙鏡頭切換使用，滿足不同成像視野需求全面闡釋。激發(fā)光源便捷切換非常激烈，電動調焦和移動樣品。
2.3 *的樣品處理裝置
*和溫度調節(jié)裝置
提供氣體麻醉裝置引人註目，可持續(xù)*的麻醉小動物領域，保持實驗過程中小動物的相對靜止；
控溫平臺保證小動物（特別是裸鼠等）體溫正常好宣講，盡量減小實驗室低溫環(huán)境對實驗數據的影響註入新的動力。
下圖：配有麻醉裝置、控溫平臺
2.4 多功能一體化數據采集和處理軟件
熒光成像用的是PI的LightFiled軟件 新產品，可自動或手動獲取圖片去完善；也可以制作成視頻；圖片可疊加強度新品技，也可以取平均強度；可進行TTL調制求得平衡；與Labview和Matlab等編程軟件無縫連接紮實做；
熒光壽命成像用的是自主用編寫的Labview工作界面，具有獨立版權至關重要。從采集的參數設置提供深度撮合服務，到焦點調節(jié)，以及后壽命成像的數據處理的發生，閾值調整等組成部分，皆可實現。
所有結果都可以后期用Matlab處理了新的動力。
下圖：熒光成像使用LightFiled
下圖：熒光壽命成像使用Labview
3. 基于熒光成像的研究案例
★應用案例 1近紅外成像指導*
利用該熒光成像系統和相應的近紅外二區(qū)發(fā)射的熒光探針的過程中，實現對小鼠的近紅外成像指導的*V泛關註？勺R別并切除 <1 mm的腫瘤促進進步。
探針材料:NaGdF4:5%Nd@NaGdF4
激發(fā)光源：808 nm laser
參考文獻：Wang, P.; Fan, Y.; Lu, L.; Liu, L.;Fan, L.; Zhao, M.; Xie, Y.; Xu, C.; Zhang, F., Nat. Commun. 2018,9 (1), 2898.
下圖：DCNPs稀土納米顆粒表面修飾DNA和目標多肽，可在腫瘤位置持久停留（長達6h）優勢領先，對其進行光學成像迎來新的篇章，利于卵巢癌轉移瘤切除的*。
下圖：對比于近紅外一區(qū)發(fā)射的熒光探針（ICG）推動並實現，1060 nm發(fā)射的稀土納米顆粒薄弱點，具有更高的光學穩(wěn)定性和更深的模擬組織穿透深度覆蓋範圍。
★應用案例 2活體腸胃藥物釋放監(jiān)控
利用該熒光成像系統和巧妙設計的競爭吸收近紅外發(fā)射熒光探針，實現對活體的腸胃藥物釋放過程的實時動態(tài)監(jiān)控積極性，并進行半定量的檢測奮勇向前。
探針材料:NaGdF4:5%Nd@NaGdF4
激發(fā)光源：808 nm laser.
參考文獻： Wang, R.; Zhou, L.; Wang, W.; Li, X.;Zhang, F., Nat. Commun. 2017, 8 (1), 1038.
下圖：在pH大于等于8時， SSPI分散開來約定管轄，染料及藥物釋放出來數據，730 nm激發(fā)載體，再次發(fā)射出1060 nm的熒光發揮。根據熒光強度的恢復大小定量藥物的釋放量顯著。808 nm激發(fā)用于跟蹤藥物。
下圖：合成材料的電鏡圖設計微米尺寸載體：稀土納米顆粒靜電吸附于表面開放以來，介孔通道中載有連接藥物的NPTAT染料性能。稀土顆粒可以被730 nm和808 nm激發(fā)產生1060 nm的熒光綜合運用，染料在730 nm處也有吸收供給。由于染料具有*的吸收截面，微米載體在730 nm激發(fā)下實事求是，無法產生1060 nm發(fā)射進行探討。載體表面有pH響應SSPI用于保護介孔通道中的染料不會釋放出去。
★應用案例 3：活體炎癥成像和檢測
利用該熒光成像系統和炎癥響應性的近紅外二區(qū)探針服務水平，可以實現活體中活性氧物種的高信噪比成像和高精確性的檢測最新。
探針材料:NaGdF4:5%Nd@NaGdF4
激發(fā)光源：808 nm laser.
參考文獻：Zhao, M.; Wang, R.; Li, B.; Fan, Y.;Wu, Y.; Zhu, X.; Zhang, F., Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 58, 2050-5054.
下圖：DCNPs稀土納米顆粒表面修飾生物內源性的物種GSH，GSH遇到活性氧之后處理方法，會發(fā)生偶聯反應重要作用，誘發(fā)納米顆粒聚集。達到點亮活性氧富集的部位習慣。
下圖：透射電鏡表征單分散納米顆粒在體外遇到活性氧充足，發(fā)生強烈的偶聯反應，形成二硫鍵的積極性，導致顆粒聚集綠色化發展。
★應用案例 4：活體深組織成像監(jiān)控心率
近紅外二區(qū)成像得到更高分辨率的血管成像；更高的成像分辨率和更深組織穿透深度十大行動，可以對活體心率進行準確的監(jiān)控和測試左右。
探針材料：FD-1080
激發(fā)光源：1064 nm laser.
參考文獻：Li, B.; Lu, L.; Zhao, M.; Lei, Z.;Zhang, F., Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57 (25), 7483-7487.
下圖：*設計合成近紅外二區(qū)激發(fā)和發(fā)射的小分子探針，相對于ICG綜合措施，該探針具有更高的穩(wěn)定性
下圖：由于長波長熒光具有低的散射可靠保障，從體外成像深度和分辨率的結果看，波長越長設計標準，成像的穿透深度和分辨率越高開展。
★應用案例 5：評估臨床前藥物的療效
臨床前藥物的藥理評估對藥物的推廣和療效評價非常重要互動互補。利用近紅外活體熒光成像系統實現對降血壓藥物的動力學藥理評估和監(jiān)控。
探針材料：FD-1080 and DMPC
激發(fā)光源：1064 nm laser.
參考文獻：Sun, C.; Li, B.; Zhao, M.; Wang, S.;Lei, Z.; Lu, L.; Zhang, H.; Feng, L.; Dou, C.; Yin, D.; Xu, H.; Cheng, Y.;Zhang, F., J. Am. Chem. Soc. 2019, 141 (49), 19221-19225.
下圖：FD-1080與DMPC混合重組裝意向，形成J聚集體意料之外，染料的吸收和發(fā)射主峰都紅移到1300 nm之后。實現有機染料的長波長激發(fā)和發(fā)射形式。
下圖：波長越長置之不顧，光子的散射越小，通過體外實驗足了準備，對比不同成像窗口合作關系，發(fā)現1500nm之后成像的分辨率。
★應用案例 6：活體胃酸檢測
設計高亮的抗淬滅長波長發(fā)射有機探針深刻內涵，利用其pH相應的特性傳遞，通過比例熒光實現對胃酸的高精確檢測。
探針材料：BTC系列探針
激發(fā)光源：1064 nm laser.
參考文獻： Wang, S.; Fan, Y.; Li, D.; Sun, C.;Lei, Z.; Lu, L.; Wang, T.; Zhang, F., Nat. Commun. 2019, 10 (1), 1058.
下圖：以腈染料為基礎進行改造深入闡釋，可以得到具有很強抗溶劑淬滅的系列BTC染料相關性。該染料的激發(fā)/發(fā)射波長主峰可以達到近紅外二區(qū)。同時物聯與互聯，由于其抗淬滅性質穩定，使其具有很強的熒光強度，光穩(wěn)定性也遠優(yōu)于ICG供給。
下圖：對比ICG的成像效果效高化，BTC1070具有高分辨和高信噪比的腿部血管和淋巴成像。
★應用案例7：監(jiān)控藥物的肝毒性
設計長波長且可調的系列近紅外探針投入力度，利用比例熒光對藥物誘導的肝毒性進行定量實時的檢測。
探針材料：BTC系列探針
激發(fā)光源：1064 nm laser.
參考文獻： Lei, Z.; Sun, C.; Pei, P.; Wang, S.;Li, D.; Zhang, X.; Zhang, F.,. Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58 (24), 8166-8171.
★應用案例8：腫瘤檢測
稀土離子的熒光壽命非常穩(wěn)定不難發現，幾乎不受外界環(huán)境的干擾貢獻法治，也不隨活體組織的穿透深度而變化，因此利用熒光壽命成像系統對生物標志物進行檢測發展需要，具有*的穩(wěn)定性和準確性攻堅克難。
探針材料：NaGdF4@NaGdF4:Yb,Er@ NaGdF4 :Yb@ NaGdF4 :Nd
激發(fā)光源：808 nm laser.
參考文獻：Fan, Y.;Wang, P.; Lu, Y.; Wang, R.; Zhou, L.; Zheng, X.; Li, X.; Piper, J. A.; Zhang,F., Nat. Nanotechnol. 2018, 13 (10), 941-946.
★應用案例9：活體信息存儲和解析
將不同熒光壽命的材料編輯成二維碼，空間上重疊植入到活體皮下顯示。熒光成像無法解析出二維碼信息雙向互動，熒光壽命成像可以將兩種不同熒光壽命的二維碼解析出來，得到活體信息存儲和解碼的過程設計能力。更多的熒光壽命品牌，實現更大的信息存儲。
探針材料：NaYF4:Tm,Er@NaYF4
激發(fā)光源：1208 nmlaser.
參考文獻： Zhang, H.X.; Fan, Y.; Pei, P.; Sun, C. X.; Lu, L. F.; Zhang, F., Angew. Chem. Int. Ed.2019, 58 (30), 10153-10157.
注：該儀器僅用于臨床前科研實驗
參考文獻
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11. Wang, S.;Fan, Y.; Li, D.; Sun, C.; Lei, Z.; Lu, L.; Wang, T.; Zhang, F., Nat. Commun.2019, 10 (1), 1058.
12. Wang, R.;Zhou, L.; Wang, W.; Li, X.; Zhang, F., Nat. Commun. 2017, 8(1), 1038.
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