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动物活体成像设备

小动物活体成像系统

时间:2022-02-19来源:本站作者:玉研仪器

详细介绍

MARS近红外二区小动物活体成像系统是新一代的具有900~1700 nm荧光波长探测范围的活体成像仪器,克服了传统荧光成像难以在深层组织成像的问题,具有更深的穿透深度、更少的背景散射和生物组织自发光干扰、更高的信噪比,能够获得更高分辨率的图片。


同时其也具有无创,成本低等优点,广泛应用于分析化学、化学生物学和生物医学领域,是基础生物研究,药物研发和临床应用中最为有效的实时成像手段之一。


NIR-II区荧光成像拓宽了荧光成像的应用范围,包括:肿瘤研究、血管成像、药物开发、靶向治疗、手术导航、肠道菌群成像、淋巴成像、脑科学、药理研究、药效评价及大分子药物药代动力学研究等众多领域。


  

此外还有高分辨近红外二区活体显微镜可实现对样品的高分辨显微荧光成像。从细胞尺度的分子机理研究,到活体尺度的多器官协同作用进行深入的研究,为科学家提供一整套的跨尺度光学成像方案。光路系统具备升级3D(NIR-II光谱 ,共聚焦)的潜在优势。适用于小动物的细小组织与细胞层面研究。

 


成像原理:

近红外二区荧光成像是近年来新出现的小动物活体成像技术,突破了传统荧光成像技术的限制,具有穿透深度大,空间分辨率高速度快等优势,被誉为下一代荧光成像技术。结合红外二区的生物荧光探针,可应用于血管造影、肿瘤成像、脏器成像、淋巴管与淋巴结成像、肠道菌群成像、手术导航、药理药效评价及药物体内分布等众多研究中。


与传统的近红外一区(NIR-Ⅰ,600-900 nm)相比,近红外二区(NIR-Ⅱ,1000-1700 nm)的荧光成像具有组织吸收少,光散射弱,自发荧光背景低等特点,具备更加明显的光学成像优势。穿透深度高于15mm,空间分辨率优于4um,荧光寿命分辨率优于10us,采集速度高于1000fps。


 

光谱图



不同波长光组织穿透深度的光散射(a)和自荧光性质(b)


近红外I区与II区小鼠颅内血管成像对比


产品特点:

(一)全光谱成像

全光谱(可见光-近红外一区/二区)活体荧光成像系统,具备300-1700 nm双光路设计,可实现高灵敏度生物发光(bioluminescence)与荧光(fluorescence)成像。首次实现了全光谱范围内的双通道高帧频(>100 fps)与长时间曝光(>30 mins)的信号采集能力,且可实现全光谱双光路的同时成像。深制冷探测器(InGaAs:-55/-85/-190 ℃),最大程度上抑制暗噪声,提升弱光采集的灵敏度。


*量子效率曲线基于Teledyne Princeton Instruments的EMCCD与InGaAs相机 


(二)全视野成像

MARS系统首创的全视野成像能力,满足了从微观到宏观成像视野的需求(1.5-250 mm),极大丰富了用户的使用场景:肿瘤微环境、脑部精细成像、斑马鱼、眼部血管、神经成像、小鼠大鼠整体成像,到兔、犬、猴大动物的局部成像等均可轻松实现。NIR-II成像光路镜片均采用了900-1700 nm高透射率光学镀膜(透射率>99%)。


     



(三)荧光激发光谱 / 高光谱

物质光谱携带了丰富的材料学信息,我们提供多种光谱解决方案,涵盖:300-1700nm吸收光谱,300-1700 nm发射光谱,细胞/活体原位高光谱成像和全光谱显微拉曼/荧光一体化系统等;且可实现独具特色的成像与原位光谱双模态,在行业内首次为客户交付了此类系统。


*光谱系统基于Teledyne Princeton Instruments成像光谱仪搭建 



(四)荧光寿命与高精度激光器

MARS系统采用了高精度控制的电子门控激光器(下降沿优于900ns),方便用户在荧光强度成像与荧光寿命成像之间快速切换,而无需繁琐的硬件系统(如斩波器等),且荧光寿命精度可达15μs。MARS系统内的激光器均为自主研发生产,采用全水冷散热,无噪声无震动,输出功率大于10W,可为客户定制波长需求:660/755/780/808/850/915/980/1064/1120/1208nm等可选。





(五)荧光探针与实验服务

我们与众多科研院所合作,为用户提供丰富的荧光探针选择方案:小分子,量子点,AIE,稀土纳米探针等;可满足肿瘤靶向,血管造影,淋巴标记,细胞体内追踪,药物筛选,体内分布等众多应用。同时团队具有丰富的生物学实验设计与数据分析经验,可为用户提供生物成像的培训及N3服务。



(六)活体多模态成像设计

采用模块化的结构设计,可进行后期功能扩展,整合近红外一区荧光成像,超声,光声,CT断层扫描,荧光寿命,PET-C,MRI等系统,实现多模态成像解决方案。其遮光外壳、上下机体可分离组合,带来更加自由的实验平台。




(七)X-ray / CT 模块

我们依据客户需求研发出市场上首台可嵌入小动物荧光成像系统的桌面式X-ray激发/CT成像模块,系统顶部配置一块铅玻璃,在隔离射线辐射的情况下,让350-1700 nm的光透射出射线腔,实现Xray激发的荧光成像,CT-荧光三维共定位等。



应用示例:



部分文献:

1.Ji A, Lou H, Qu C, et al. Acceptor engineering for NIR-II dyes with high photochemical and biomedical performance[J]. nature communications, 2022, 13(1): 3815.
2.Dong S, Feng S, Chen Y, et al. Nerve suture combined with ADSCs injection under real-time and dynamic NIR-II fluorescence imaging in peripheral nerve regeneration in vivo[J]. Frontiers in Chemistry, 2021, 9: 676928.
3.Feng S, Chen M, Chen Y, et al. Seeking and identifying time window of antibiotic treatment under in vivo guidance of PbS QDs clustered microspheres based NIR-II fluorescence imaging[J]. Chemical Engineering Journal, 2023, 451: 138584.
4.Zhang X, Ji A, Wang Z, et al. Azide-dye unexpected bone targeting for near-infrared window ii osteoporosis imaging[J]. Journal of Medicinal Chemistry, 2021, 64(15): 11543-11553.
5.Yang S, Zhang J, Zhang Z, et al. More Is Better: Acceptor Engineering for Constructing NIR-II AIEgens to Boost Multimodal Phototheranostics[J]. 2022.
6.Qiu Q, Chang T, Wu Y, et al. Liver injury long-term monitoring and fluorescent image-guided tumor surgery using self-assembly amphiphilic donor-acceptor NIR-II dyes[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2022, 212: 114371.
7.Yang R, Bao G, Li H, et al. Lead/cadmium-free near-infrared multifunctional nanoplatform for deep-tissue bimodal imaging and drug delivery[J]. Materials Today Advances, 2022, 16: 100306.
8.Pan Y, He Y, Zhao X, et al. Engineered Red Blood Cell Membrane‐Coating Salidroside/Indocyanine Green Nanovesicles for High‐Efficiency Hypoxic Targeting Phototherapy of Triple‐Negative Breast Cancer[J]. Advanced Healthcare Materials, 2022, 11(17): 2200962.
9.Chen M, Shu G, Lv X, et al. HIF-2α-targeted interventional chemoembolization multifunctional microspheres for effective elimination of hepatocellular carcinoma[J]. Biomaterials, 2022, 284: 121512.




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