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活体生物发光成像系统CCD选择指南

2019-10-08 23:05:49来源:励志吧0次阅读

近年来兴起的活体生物发光成像技术随着背部薄化、背照射冷CCD技术的产生而产生,并随着该CCD技术的发展而发展。由于具有更高量子效率CCD的问世,使活体生物发光技术具有更高的灵敏度,可以方便的应用到肿瘤学、基因表达和药物开发等各方面。 从市场分析的角度,xenogen公司首先利用了先进的CCD技术来检测活体动物的生物发光,但是该技术的核心部件CCD并不是该公司的核心。进入该领域的技术和价格壁垒是CCD的性能与成本,决定活体成像市场格局的将是CCD的性能与成本优势。 在活体成像的应用中,选择正确的CCD是非常重要的。那么选择什么样的CCD最合适活体生物发光检测呢?目前有两种CCD用于生物发光的检测:强化CCD(intensified CCD)和背部薄化、背照射冷CCD(back-thinned,back-illuminated,cooled CCD)。根据光学原理,在可见光波段,波长越长越容易穿过组织。由于荧光素酶与底物作用发光的波长在600nm左右,为了检测到几厘米厚的光源,CCD必须在波长大于600nm波段具有很高的灵敏度和量子效率以及最低的噪音。强化光子计数CCD对于生物发光应用来说,是大众化的选择。高捕获成像的强化CCD在很低噪音的情况下可以检测到单个光子。然而这些CCD需要频繁的装备bialkali光阴极,只有很低的量子效率,在450nm波段处的量子效率只有10-15%,在650nm波段降为1%。Mulitialkali 和GaAs光阴极在600nm以上有很高的量子效率,但同时又碰到热噪音和冷却的难题。且很难得到大的检测面积。 Roper scientific公司是世界上最优秀的高性能CCD研发与生产制造商,为Xenogen、UVP、Leica、Olmpus、Bio-rad等公司提供高性能CCD。公司研发的背照射冷CCD技术使得活体生物发光和荧光成像技术得以实现,使得科学家有机会直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为。Cryogenic 的制冷技术可以使CCD的温度达到-70度到 -105度,那样的温度可以使背照射冷CCD的暗电流减少到可忽略不计的水平。该CCD的-5erms的电子噪音代表了最小的噪音底线,信号强度肯定会大于那样的噪音水平,使该CCD具有很高的信噪比,检测的特异性很强。另外,更高的空间解析度是背照射冷CCD的另一优势。新款CCD相机PIXIS代表了Roper scientific公司最新的CCD研究成果,在500-700nm波段具有95%以上的量子效率,大大提高了检测的灵敏度,将极大的有利于活体生物发光成像技术的发展。 如上所述,由于强化CCD与背照射冷CCD在灵敏度、量子效率及信噪比方面的显著差异,决定了背照射冷CCD是生物发光成像的最佳选择。早在生物发光成像技术诞生之初,早就有科学家对两者进行了比较。 强化CCD与背照射CCD在检测灵敏度方面的效果比较(资料来源:Rapid in vivo functional analysis of transgenes in mice using whole body imaging of luciferase expression Transgenic Research 10: 423–434, 2001.) 由于卓越的背照射冷CCD技术的问世,科学家利用此技术进行了大量的研究,才使近年来产生了大量的高水平的应用活体成像技术进行肿瘤学、基因治疗、流行病学等研究的文献,极大的促进了生物医学在分子成像方面的发展。

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