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[i][font='Times New Roman'][font=宋体]引言[/font][/font][/i][font='Times New Roman'][font=宋体]在上一期的专栏里[/font][/font][font=宋体],我们对荧光成像和生物发光的基本原理进行了对比。同时也留下了几个问题:[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]针对我的课题[/font][/font][font=宋体],生物发光和荧光成像哪个好?什么情况下选择生物发光,什么情况下选择荧光成像。别急,今天将为大家解答关键问题:[/font][b][font=宋体][color=#ff0000]荧光成像和生物发光成像的优缺点是什么?[/color][/font][/b][align=center][font='Times New Roman']一、 [/font][b][font=宋体]荧光成像技术的优点[/font][/b][/align][font='Times New Roman'][font=宋体]相比生物发光成像[/font][/font][font=宋体],[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]荧光成像技术的优势主要表现在[/font][/font][font=宋体]:[/font][font='Times New Roman']1. [/font][b][font='Times New Roman'][font=宋体]荧光蛋白及荧光染料的标记能力更强[/font][/font][font=宋体]。[/font][/b][font=宋体]荧光标记分子种类繁多,包括荧光蛋白、荧光染料、量子点标记等,可以对基因、蛋白、抗体、化合药物等进行标记。[/font][font=宋体][color=#ff0000]应用范围极广[/color][/font][font=宋体],可以对样本进行[/font][font=宋体][color=#ff0000]多色标记[/color][/font][font=宋体],一个样本同时获得多种细胞或药物的分布[/font][font=宋体]。[/font][font='Times New Roman']2. [/font][b][font='Times New Roman'][font=宋体]信号强度[/font][/font][font=宋体]高[/font][/b][font=宋体]由于荧光成像的[/font][font=宋体][color=#ff0000]光子强度较生物发光更强[/color][/font][font=宋体][font=宋体],持续时间长,对[/font]C[/font][font='Times New Roman']CD[/font][font=宋体]的灵敏度要求相对较低,不需要必须配备低温冷[/font][font='Times New Roman']CCD[font=宋体]即可获得清晰的成像结果,节省实验成本和购置成本。[/font][/font][font='Times New Roman']3. [/font][b][font='Times New Roman'][font=宋体]实验成本低[/font][/font][font=宋体],[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]成像过程简单[/font][/font][/b][font='Times New Roman'][font=宋体]相比生物发光成像,成像前无需注射荧光素酶底物。有合适的激发光源照射就可以发出特定波长的发射光[/font][/font][font=宋体]。[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]只要荧光基团稳定,就可实现[/font][/font][font='Times New Roman'][color=#ff0000][font=宋体]随时激发随时发光随时检测[/font][/color][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]。[/font][/font][font='Times New Roman']4. [/font][b][font=宋体]从活体到离体均可成像[/font][/b][font=宋体][font=宋体]相比生物发光只能在活细胞内才会产生发光。荧光蛋白或荧光染料只需要保持荧光基团稳定即可稳定发光。可以在活体或离体组织器官进行观察,在实验前期荧光材料制备阶段,可以直接在[/font]E[/font][font='Times New Roman']P[font=宋体]管中进行成像观察[/font][/font][font=宋体]。[/font][font='Times New Roman']5. [/font][b][font=宋体]应用范围广[/font][/b][font=宋体]相比生物发光成像,荧光成像技术应用范围极广。在肿瘤生长与转移、药物的分布与代谢、纳米颗粒的靶向性与代谢、植物基因的表达、生物相容性材料开发、新型标记技术的开发等多个研究中均可用到荧光成像技术。([/font][font=宋体][color=#ff0000][font=宋体]点击了解[/font]FOBI[font=宋体]整体荧光成像在上述领域的应用[/font][/color][/font][font=宋体])[/font][align=center][font='Times New Roman']二、 [b][font=宋体]生物发光技术的优点[/font][/b][/font][/align][font='Times New Roman'][font=宋体]相比荧光成像[/font][/font][font=宋体],生物发光成像的主要优势表现在:[/font][b][font=宋体]1[font=宋体]、特异性强,无自发荧光[/font][/font][/b][font=宋体]以荧光素酶作为体内报告源的生物发光方法,特异性极强。由于动物本身没有任何自发光,使得生物发光具有极低的背景和极高的信噪比。[/font][b][font=宋体]2[font=宋体]、[/font][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]高灵敏度[/font][/font][/b][font='Times New Roman'][font=宋体]由于生物体内很多物质在激发光的照射[/font][/font][font=宋体]下[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]也会发出荧光[/font][/font][font=宋体],[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]这些非特异性荧光背景会影响检测灵敏度[/font][/font][font=宋体],[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]荧光成像的灵敏度最高可在动物体内检测到约[/font]10[/font][sup][font='Times New Roman']4[/font][/sup][font='Times New Roman'][font=宋体]细胞,而生物发光具有在动物体内监测[/font]10[/font][sup][font='Times New Roman']2[/font][/sup][font='Times New Roman'][font=宋体]数量级细胞的灵敏度。[/font][/font][b][font=宋体]3[font=宋体]、检测深度更高[/font][/font][/b][font='Times New Roman'][font=宋体]对于需要在深部[/font][/font][font=宋体]组织[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]下进行的研究(检测的深度在[/font]3~4cm[font=宋体])[/font][/font][font=宋体],[/font][font='Times New Roman'][font=宋体]应用生物发光是最佳的选择[/font][/font][font=宋体]。[/font][b][font=宋体]4[font=宋体]、[/font][/font][font='Times New Roman'][font=宋体]精确定量[/font][/font][/b][font=宋体]由于荧光素酶基因是插入细胞染色体中稳定表达的,单位细胞的发光数量、发光条件相对稳定。即使标记细胞在动物体内有复杂的定位,亦可从动物体表的信号水平测量出发光细胞的相对数量。[/font][font='Times New Roman'][color=#ff0000][font=宋体]荧光成像和生物发光技术[/font][/color][/font][font=宋体][color=#ff0000],[/color][/font][font='Times New Roman'][color=#ff0000][font=宋体]是互为补充[/font][/color][/font][font=宋体][color=#ff0000],[/color][/font][font='Times New Roman'][color=#ff0000][font=宋体]分别满足不同的研究领域[/font][/color][/font][font=宋体][color=#ff0000]。对于不同的研究,可根据两者的特定及实验要求,选择合适的方法。[/color][/font][table][tr][td][font='Times New Roman'] [/font][/td][td][align=center][font='Times New Roman']优点[/font][/align][/td][td][align=center][font=宋体]缺点[/font][/align][/td][/tr][tr][td][align=center][font=宋体]荧光成像技术[/font][/align][/td][td][font=Wingdings][color=#333333]2 [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]荧光染料、蛋白标记能力强,可用于多重标记[/color][/font][font=宋体][color=#333333],[/color][/font][font=Verdana][color=#333333]信号强度大,成像速度快[/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]2 [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]实验成本低[/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]2 [/color][/font][font=宋体][color=#333333]体内、体外,器官、活体均可成像。[/color][/font][font=Verdana][color=#333333] [/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]2 [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]应用范围极广[/color][/font][/td][td][font=Wingdings][color=#333333]n [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]非特异性荧光限制了灵敏度,体内检测最低约[font=Verdana]104[/font][font=宋体]细胞[/font][/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]n [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]检测深度受限制[/color][/font][font=宋体][color=#333333],[/color][/font][font=Verdana][color=#333333]较难精确体内定量[font=Verdana] [/font][/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][/td][/tr][tr][td][align=center][font=宋体]生物发光技术[/font][/align][/td][td][font=Wingdings][color=#333333]2 [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]特异性强,无自发荧光[/color][/font][font=宋体][color=#333333],[/color][/font][font=Verdana][color=#333333]背景低[/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]2 [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]高灵敏度,在体内可检测到几百个细胞[/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]2 [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]可精确定量[/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][/td][td][font=Wingdings][color=#333333]n [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]信号较弱,检测时间较长,需要灵敏的[font=Verdana]CCD[/font][font=宋体]镜头,仪器价格贵[/font][/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]n [/color][/font][font=Verdana][color=#333333]要求高[/color][/font][font=宋体][color=#333333],[/color][/font][font=Verdana][color=#333333]需要注入荧光素,实验成本高[/color][/font][font=宋体][color=#333333]。[/color][/font][font=Wingdings][color=#333333]n [/color][/font][font=宋体][color=#333333]只能用于细胞标记,应用范围窄。[/color][/font][/td][/tr][/table][i][font=宋体]结束语[/font][/i][font=宋体]随着活体成像技术的发展特别是荧光标记技术的发展,越来越多的生物学研究需要用到活体光学成像的方法。无论大家是选择生物发光或者荧光成像技术,苦恼总是随之而来,例如:[/font][font=宋体][color=#ff0000]生物素在体内可以维持多长时间?荧光蛋白和染料种类繁多,我该怎样选择呀?[/color][/font][font=宋体][font=宋体]别急,下期我们继续为大家介绍关于活体成像技术应用与选择的问题与难点。[/font][/font][font=宋体][font=宋体][url=http://dwz.date/cwes]点击了解更多活体成像技术的应用与仪器信息![/url][/font][/font][align=center][font='Times New Roman'][font=宋体]参考文献[/font][/font][/align][font='Segoe UI'][color=#222222]1. [/color][/font][font='Segoe UI'][color=#222222]Su, Y., Walker, J.R., Park, Y. [/color][/font][i][font='Segoe UI'][color=#222222]et al.[/color][/font][/i][font='Segoe UI'][color=#222222] Novel NanoLuc substrates enable bright two-population bioluminescence imaging in animals. [/color][/font][i][font='Segoe UI'][color=#222222]Nat Methods[/color][/font][/i][font='Segoe UI'][color=#222222] [/color][/font][b][font='Segoe UI'][color=#222222]17, [/color][/font][/b][font='Segoe UI'][color=#222222]852–860 (2020). [/color][/font][font='Segoe UI'][color=#222222]2. [/color][/font][url=#!][font='Segoe UI'][color=#222222]M.Keyaerts[/color][/font][/url][url=#!][font='Segoe UI'][color=#222222]V.Caveliers[/color][/font][/url][url=#!][font='Segoe UI'][color=#222222]T.Lahoutte[/color][/font][/url][font='Segoe UI'][color=#222222] [/color][/font][url=https://www.sciencedirect.com/science/referenceworks/9780444536334][font='Segoe UI'][color=#222222]Comprehensive Biomedical Physics[/color][/font][/url][font=等线][color=#222222] [/color][/font][url=https://www.sciencedirect.com/science/referenceworks/9780128012383][font='Segoe UI'][color=#222222]Volume 4[/color][/font][/url][font='Segoe UI'][color=#222222], 2014, Pages 245-256.[/color][/font]
红外热像仪在医疗、治安、消防、考古、交通、农业和地质等许多领域均有重要的应用。以下分别介绍热像仪在各行各业的实际应用情况。 热成像技术实际上是作为一种高级测温技术应用于工业中的,这种设备我们称为热像仪。热像仪可用于钢铁工业中从冶炼到轧钢的各个环节例如大型高炉料面的测定、热风炉的破损诊断和检修、高炉残铁口位置的确定、钢锭温度的测定等;热像仪可以应用到石化工业。石油化工生产中潜伏着一些易燃、易爆危险,要求对生产过程进行严格的在线监测,及时消除隐患。使用热像仪能检测产品传送和管道、耐火及绝热材料、各种反应炉的腐蚀、破裂、减薄、堵塞以及泄漏等有关信息,可快速而准确地得到设备和材料表面二维温度分布。 热像仪在医学上可以用于血管疾病的诊断、皮肤损伤病症的诊断及各种炎症的诊断。 热成像技术可以应用在工农业领域中的。热成像技术可对建筑物的建造质量和设计进行检测和评价,其中包括对建筑物的裂痕、墙壁的分层或断层部位、墙壁和地下管道的渗漏进行检查,以及对建筑物耗及采暖、保温系统进行检查和评价等。热成像技术还可以监测森林火灾。在大片森林中,往往存在不明显的隐火,这是引起毁灭性火灾的根源。 热成像技术可以应用到公安、消防工作中的应用。他可以在夜间以及恶劣气候条件下对目标进行监控。热像仪广泛的应用在各行各业,现在的热像仪有很多品牌包括flir热像仪、福禄克热像仪、德图热像仪等,这也使得人们的选择也多了。希望热像仪的发展与革新能给人们带来更多便利。
[font=宋体]传统的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术测量的是平均光谱,反映样本的平均组成,而近红外显微成像技术增加了光谱的空间分布信息,可以使样品的异质性得到进一步[/font][font=宋体]确定。近红外显微成像系统是将[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]与光学显微镜联用的系统,主要由近红外主机、近红外显微镜系统和计算机组成。近红外主机多采用干涉分光原理,主要部件包括迈克尔逊干涉仪、显微镜光学系统、检测器等。显微镜把光束聚焦到测量样品的微区上,可移动镜头从而对样品进行点、线、面的分子水平的扫描,可以快速获得大量的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]图,并把测量点的坐标与对应的红外光谱同时存入计算机,得到不同化合物在微区分布的平面图或立体图。[/font][font='Times New Roman']1. [/font][font=宋体]近红外显微成像技术的特点[/font][font=宋体][font=宋体]([/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体])样品不需预处理。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]([/font][font=Times New Roman]2[/font][font=宋体])穿透能力强。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]([/font][font=Times New Roman]3[/font][font=宋体])水的干扰小,可以对鲜活组织和溶液中的细胞样品直接测定。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]([/font][font=Times New Roman]4[/font][font=宋体])测定的区域可达到[/font][/font][font='Times New Roman']lcm[/font][sup][font='Times New Roman']2[/font][/sup][font=宋体]以上,并且可以检测粗糙表面的样品。[/font][font=宋体][font=宋体]([/font][font=Times New Roman]5[/font][font=宋体])非接触性、非破坏性、无环境污染。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]([/font][font=Times New Roman]6[/font][font=宋体])二维光谱可以增强分辨率,展示更多的细节。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]([/font][font=Times New Roman]7[/font][font=宋体])可分析多种物态的样品。[/font][/font][b][font='Times New Roman']2. [/font][font=宋体]成像方式[/font][/b][font=宋体][font=宋体]([/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体])总吸收图像,以每一个的数据点的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]图为基础,宏观显示图像分析区域内的近红外吸收强度。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]([/font][font=Times New Roman]2[/font][font=宋体])单波长成像,以特定波长的近红外吸收强度为特征,显示对应化学官能团在图像分析区域内的分布信息。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]([/font][font=Times New Roman]3[/font][font=宋体])化学成像,也叫峰面积图像,是以特定吸收峰的峰面积为特征,显示对应化学官能团在图像分析区域内的分布信息。[/font][/font][font=宋体]([/font][font='Times New Roman']4[/font][font=宋体])相关谱成像,以某一张[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]为标准,计算出整个图像上的像素点光谱与它的相关性,再以相似度为度量成像。特别适于鉴别纯物质中的零星污染物。[/font][font=宋体]([/font][font='Times New Roman']5[/font][font=宋体])峰比率成像,以[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]图不同吸收峰的峰比率为特征,显示对应化学官能团在图像分析区域内的分布信息。[/font][font=宋体]近红外显微成像技术在材料、食品、医药等行业已经发挥了较大的作用,利用其进行化学成分测定及微区分析,快速、简单、直观。与扫描电镜、透射电镜、电子探针、[/font][font='Times New Roman']X[/font][font=宋体]射线衍射等其他微区分析技术相比,近红外显微成像技术具有制样简单、操作方便、快速定量、无损分析的优点。因此,作为现代分析技术,近红外显微成像技术必将得到越来越广泛的应用。如何建立适用性、稳定性更好的数学模型,实现不同仪器之间、同一仪器不同条件下的定标模型的转移,以及与其他分析技术的联用将是近红外显微成像技术的发展趋势。[/font]