X光多模小动物活体成像实现脏器空间定位与骨骼检测，助力拓宽生命科学探索前沿——上海勤翔科学仪器有限公司

近年来，光学成像技术如荧光分子成像、光声成像和生物发光成像等广泛应用于小动物活体成像。同时，多模态成像技术的兴起将多种成像技术结合，为小动物活体成像提供了更精确和信息丰富的工具。

为帮助广大用户及时了解小动物活体成像前沿技术、产品与整体解决方案，仪器信息网特别制作【小动物活体成像技术创新突破进行时】专题（点击查看），并策划“小动物活体成像技术”主题征稿活动，以期进一步帮助广大用户从多维度深入了解小动物活体成像技术应用、主流品牌、市场动态以及相关内容。

本期征稿来自上海勤翔科学仪器有限公司，就小动物光学成像系统检测原理以及就勤翔小动物活体成像系统技术发展历程进行回顾。

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分子成像研究背景

1999年，美国哈佛大学 Weissleder等人提出了分子影像学 （molecular imaging）的概念，即应用影像学方法，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 。传统成像大多依赖于肉眼可见的身体、生理和代谢过程在疾病状态下的变化，而不是了解疾病的特异性 分子事件。分子成像则是利用特异性分子探针追踪靶目标并成像。这种从非特异性成像到特异性成像的变化，为疾病生物学、疾病早期检测、定性、评估和治疗带来了重大的影响。

分子成像的主要优点如下：第一，分子成像能够反映细胞或基因表达 的空间和时间 分布，从而了解活体动物体内的相关生物学过程、特异性基因功能和相互作用。第二，由于可以对同一个研究个体进行长时间反复跟踪成像，既可以进步数据的可比性，避免个体差异对试验结果的可影响，又不需要杀死模式动物 ，节省了大笔科研用度。第三，尤其在药物开发方面，分子成像更是具有划时代的意义。根据统计结果，由于进临床研究的药物中大部分由于安全题目而终止，导致了在临床研究中大量的资金浪费，而分子成像技术的问世，为解决这一困难提供了广阔的空间，将使药物在临床前研究中通过利用分子成像的方法，获得更具体的分子或基因述水平的数据，这是用传统的方法无法了解的领域，所以分子成像将对新药研究的模式带来革命性变革。其次，在转基因动物 、动物基因打靶 或制药研究过程中，分子成像能对动物的性状进行跟踪检测，对表型进行直接观测和（定量）分析。

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小动物活体成像系统分类及检测原理

动物活体成像系统目前主要分为光学成像、核素成像（PET/SPECT）、核磁共振成像（MRI）、计算机断层摄影（CT）成像和超声（ultrasound）成像五大类。光学成像和核素成像适合研究分子、代谢和生理学事件，称为功能成像。超声成像和CT适合于解剖学成像，称为结构成像，MRI则介于两者之间。

其中，光学成像是临床前小动物活体成像最常用的技术，主要包含生物发光法和荧光法两种。

➤生物发光是利用荧光素酶基因标记细胞，通过基因表达产生的蛋白酶与相应底物发生化学反应产生光信号。

➤荧光发光采用荧光物质或荧光物质标记的抗体、纳米材料、药物等导入到活体体内，通过外界激发光源激发获取成像。

光学成像灵敏度高、快速且易于执行，与许多其他成像方式相比，相对便宜。其主要缺点是穿透深度，在可见染料的情况下，穿透深度只有几毫米。

单一的成像模式往往只能提供有限的信息，当多种成像模式结合起来互补时，可以在解剖结构和定位的背景下提供分子特征、代谢和功能的信息，为科学研究提供了更加全面和详细的信息。

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小动物活体光学成像系统检测原理

勤翔小动物活体成像系统依靠搭载的高灵敏度制冷相机捕捉实验动物的光信号，成像原理主要包括生物发光（自发光）、荧光（需外源激发光照射）和X射线检测。

生物发光是指通过转基因的方法，把荧光素酶报告基因导入到目的细胞中（比如肿瘤细胞），给实验动物接种该肿瘤细胞，在成像之前再给实验动物注射底物荧光素，荧光素酶可以使得底物荧光素氧化而发光，从而被相机检测到。

荧光法是用荧光基团标记检测目标，这种荧光基团既可以是荧光染料（比如可以用cy5标记纳米载体），也可以是GFP报告基因（比如通过转基因的方式把GFP报告基因转入待检测的细胞）。每种荧光基团都有特定的激发波长和发射波长，成像时在特定激发波长的光（激发光）照射下，荧光基团会被激发而发射出另一种波长的光（发射光），可以用滤光片特异的捕捉发射光从而完成检测。

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勤翔小动物活体成像系统的发展历程

上海勤翔科学仪器有限公司成立于2006年，总部位于上海，是一家集研发、生产、销售、服务为一体的高新技术企业，致力于为生命科学领域提供专业的数字成像系统及图像分析解决方案。

2011年，Clinx 勤翔在国内率先交付了第一台定制小动物活体成像系统，2024年，Clinx勤翔再攀高峰，推出全新8000X系列X光多模式小动物活体成像系统，

从硬件上来说，不仅仪器外观做了重新设计，气体麻醉系统也做了整合，整体上更加时尚美观，而且从荧光光源布局到样品台材质等方方面面都做了优化升级。从功能上来说，新增了X射线检测功能，进一步丰富了小动物活体成像系统的应用。同时软件也做了较大的升级，能够支持生物发光、荧光、X光的多通道叠加显示，曝光方式更加智能，使用便利性大大增强。

X射线的检测原理是利用了不同物质对于X射线的吸收率不同。当X射线穿过动物身体时，受到不同程度的吸收，如骨骼吸收的X射线比肌肉吸收的量要多。那么通过动物身体后，X射线量就不一样，这样便携带了动物身体各部密度分布的信息，接收器可以接收到这些信息并把它们转换成数字图像输出，主要应用于骨骼系统的检查。

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颜值与实力并存：X光/荧光/生物发光合而为一

勤翔小动物活体成像系统主推的型号是IVScope 8000X，它搭载高灵敏度制冷CCD相机和f0.8大光圈镜头，配备温控系统和麻醉系统，配合密闭暗箱，可以在动物正常生理状态下进行光信号检测。它除了可以满足传统生物发光和荧光检测之外，还支持X射线检测，可以对实验动物的骨骼进行成像观察。

IVScope 8500X（主机+气麻）

勤翔X光多模式小动物活体成像系统IVScope 8000X系列

品牌：CLINX

型号：IVScope8500X/8200X

产品优势和核心竞争力包括：

1、深度制冷CCD相机，峰值量子效率高达95%，系统拥有极高的灵敏度和信噪比

2、系统除了支持传统的生物发光和荧光检测外，还可以同时对5只小鼠进行X射线检测，一台机器满足多种实验场景的需要

3、软件全部自主研发，更加符合国人的操作习惯。除了常规的拍摄功能，还支持批量图像的定量分析、自动输出动力学曲线、自动生成视频、自动拼图、多通道叠加显示以及多账号多权限管理等功能。后期还可以免费升级。

小鼠结肠癌不同治疗效果比对

干细胞检测

大鼠骨骼检测

X光和多通道荧光的叠加显示

2024年6月6日，在仪器信息网举办的“第一届小动物活体成像技术与前沿应用”主题网络研讨会（iSAI2024）上，勤翔应用支持袁亦晨讲师将在线全面讲解Clinx勤翔新品IVScope 8000X系列X光多模式小动物活体系统的技术特点和应用，可点击下方链接或扫描海报中二维码提前报名，直播间将送出勤翔定制的精美礼物。

会议链接/扫码报名：

https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/sai240606.html

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技术积淀+利好政策：国产高端制造业的崛起

随着近几年国家政策的大力支持，高端科研设备的进口替代现象越来越明显，一方面节约了大量的科研经费，另一方面有力支持了国产高端制造业的崛起。正是因为前期大量的技术积累，勤翔的小动物活体成像系统越来越受到用户的欢迎，勤翔的小动物活体成像设备正在以下单位的科研一线发挥巨大作用。医院系统有：北京协和医院、四川大学华西医院、四川大学华西第二医院、上海长征医院、上海第七人民医院、南方医科大学顺德医院、广西医科大学第二附属医院、华中科技大学同济医学院附属梨园医院等。高校科研系统有：华南师法大学、广东工业大学、南华大学、辽宁中医药大学、枣庄学院、重庆医科大学、四川大学等。生物公司有：广东朝利良生物科技有限公司、北恒生物、万类生物、瑞吉生物、津科生物、福建安布瑞生物科技有限公司等。目前还有大量用户正在排队等待试用。

勤翔典型用户

迄今为止，勤翔小动物活体成像系统已支持客户发表多篇SCI文献，涉及的科研领域包括癌相关基因的靶点研究、干细胞治疗、化疗药物开发、骨质疏松治疗、脊髓修复等等，为科研转化提供了有力的理论依据。

Clinx勤翔聚焦数字成像领域创新技术研发，致力于为科研人员提供全线自主研发的高性能数字成像产品和专业的技术服务。就在5月27日，Clinx勤翔宣布正式聘任英国帝国理工大学汤孟兴教授为首席科学顾问。

汤孟兴教授在生物医学工程技术领域享有盛誉，组建了超声成像和传感实验室，主要研究方向包括医学超声超分辨率成像、造影成像、分子成像、声光成像以及生物电阻抗成像等各种成像技术等。至今在国际专业期刊上发表文章逾百篇，现担任包括医学超声杂志 IEEE T UFFC 和Ultrasound in Medicine and Biology 国际期刊的副主编和编辑顾问委员会委员。

汤博士在生物医学及成像技术领域拥有资深的科研经验、广阔的视野和前沿的科学探索，他的加入将赋能勤翔研发团队完成更多更富挑战性的研究工作，从而为科研人员提供更多前沿科研工具，助力全球生命科学研究。

小动物活体成像技术专题征稿进行中！

为帮助广大用户及时了解小动物活体成像前沿技术、产品与整体解决方案，仪器信息网特别策划“小动物活体成像技术”主题征稿活动，以期进一步帮助广大用户从多维度深入了解小动物活体成像技术应用、主流品牌、市场动态以及相关内容。

投稿邮箱：liuld@instrument.com.cn

征稿提纲：https://www.instrument.com.cn/news/20230925/685455.shtml

参考文献

1、Rui Yan, Yujiao Guo, Xichao Wang, Guohai Liang, Anli Yang,and Jinming Li(2022).Near-Infrared Light-Controlled and Real-Time Detection of Osteogenic Diferentiation in Mesenchymal Stem Cells by Upconversion Nanoparticles for Osteoporosis Therapy.ACS Nano.DOI:10.1021/acsnano.2c02900

2、Yujiao Guo, Rui Yan, Xichao Wang, Guohai Liang, Anli Yang, and Jinming Li(2022).Near-Infrared Light-Controlled Activation of Adhesive Peptides Regulates Cell Adhesion and Multidifffferentiation in Mesenchymal Stem Cells on an Up-Conversion Substrate.Nano Lett.DOI:10.1021/acs.nanolett.1c04534

3、Wu, Yongquan; Shi, Aiping; Li, Yuanyan; Zeng, Hong; Chen, Xiaoyong; Wu, Jie; Fan, Xiaolin (2018). A Near-Infrared Xanthene Fluorescence Probe for Monitoring Peroxynitrite in Living Cells and Mouse Inflammation Model. The Analyst, doi:10.1039/C8AN01107A 

4、Wu, Yongquan; Shi, Aiping; Zeng, Hong; Li, Yuanyan; Li, Huifang; Chen, Xiaoyong; Wong, Wai-Yeung; Fan, Xiaolin (2019). Development of near-infrared xanthene fluorescence probe for the highly selective and sensitive detection of cysteine. Dyes and Pigments,doi:10.1016/j.dyepig.2019.107563 

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6、Wu, Yongquan; Shi, Aiping; Liu, Huiying; Li, Yuanyan; Lun, Weican; Zeng, Hong; Fan, Xiaolin (2020). A novel near-infrared xanthene-based fluorescent probe for detection of thiophenol in vitro and in vivo. New Journal of Chemistry, doi:10.1039/d0nj03370g

7、Y. Li, Y. Wu, J. Wu, W. Lun, H. Zeng and X. Fan, A near-infrared phosphorescent iridium(III) complex for fast and time-resolved detection of cysteine and homocysteine,Analyst, 2020,doi: 10.1039/C9AN02469G

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9、Yi Liu1, Yeying Wang, Bing Xiao1, Guoke Tang, Jiangming Yu, Weiheng Wang, Guohua Xu, and Xiaojian Ye(2021).pH-responsive delivery of H2 through ammonia borane-loaded mesoporous silica nanoparticles improves recovery after spinal cord injury by moderating oxidative stress and regulating microglial polarization.Regenerative Biomaterials.DOI:10.1093/rb/rbab058

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