布鲁克体内成像系统广泛应用于小鼠研究，以检测荧光分子和纳米颗粒的生物分布。这些研究涵盖多种探针和疾病模型，包括肿瘤（Medarova 等人，2007；Parrault 等人，2010; Trivedi 等人，2010），关节炎（Capini 等人2009），神经系统（Ran 等人，2009），致病源（Leevy 等人，2008；White 等人，2010）等特定探针。此外，最近 Orton 等人（2013）还针对非靶向荧光纳米颗粒作了详细的生物分布分析报告。这些研究的靶向和/或生物分布分析主要包括：
简单的动物整体的探针靶区定位显示
根据注射后（PI）的作用时效，进行探针靶位摄取半定量测量
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在注射后单个时间点或多个时间点使用多个分配的动物组对摘取的器官和组织进行体外成像的组织生物分布半定量测量
Leevy 等人（2008）、White 等人（2010）以及 Orton 等人（2013）的报告涵盖了许多使用布鲁克活体成像系统（例如布鲁克 In-Vivo 多光谱 FX PRO 和布鲁克 In-Vivo Xtreme ）的半定量荧光分子/颗粒成像和分析。我们将对上述三种靶标和生物分布分析进行概述，Leevy 等人（2008）、White 等人（2010）以及 Orton 等人（2013）的报告数据将作为这些数据类型的例证。本文还提供了关于荧光分子/颗粒的图像采集、图像制备和图像分析的思路。请注意，荧光分子/颗粒靶标和/或生物分布的成像和分析的方法和思路与内源荧光报告的成像和分析不同。
简单的动物整体的探针靶区定位显示
简单的探针靶区定位全动物显示是活体成像中最常用的探针验证形式。通常，靶标是一个植入的细胞株（如肿瘤细胞和致病源），但它也可能是一个天然存在的原位肿瘤标靶。靶物质经常被注射到小鼠后侧腹，以便将对侧当做对照组织。这样的注射位置可以确保靶区的视野不被通过肾、肝或其他组织的探针遮挡。此外，通过把靶标放置在相对较浅的位置，光吸收和光散射的交叉样本差异就可以忽略不计。
在图 1（左）中，White 等人（2010）展示了一个特定菌 Zn-DPA荧光探针的靶标。图中，小鼠的后腹受到生物发光肠道沙门氏菌的实验感染。细菌的生物发光信号可以为靶标探针的定位提
供阳性参考。
这种相对标准的用来验证活体荧光分子靶标的成像方法并不常常包括探针强度和对比度定量分析。采集正确校准的图像来显示探针靶标和生物分布（见下方示例）的基本思路依然相似。为了保证采集最佳的半定量分析图像，你需要根据系统用户指南执行光学标定和 Epi-Field平场校正流程。用尽可能可重现的方式朝向探测器定位靶感兴趣区（ROI），并使用多个动物来证明实验差异性。设定的曝光时间通常被用在整个作用时效和动物组中。最佳曝光时间取决于图像信噪比。这可以通过实验采集和/或使用预览功能进行评估。当信噪比达到 3:1 或者更高时，可以获得卓越的图像对比度和质量。信噪比不会也无需在所有时点和样本间一致。信号不能超过探测器（65536 灰度值）的探测范围。典型的荧光曝光时间为 1 到 60 秒，bin值为 2、4或 8。
根据时间进程进行探针靶位摄取半定量测量
注射后的成像探针分布可以代表之后的荧光分子靶向和生物分布分析。这里的成像操作基本与上述一致，但是需要几个时间点来确定清除特征和对比特征。初始时间点通常在注射后（PI）立刻成像，接下来的时间点需要间隔一到两天，以便适当地捕捉摄取峰值和清除动力学数据。一些组织和全动物动力学数据可能也会被描绘。这一技术主要体现在 Leevy 等人（2008）（见图 2 左）的报告中。其中，荧光 Zn-DPA 探针的标靶和生物分布在后腹细菌感染模型中完成了评估。在 注射 0、3、6、12、18 和 21 小时进行成像。通过将荧光报告探针相对于非靶区有关的靶向荧光信号比较，可以更好地评估靶区的摄取特异性。非靶标腹部可以为分析提供良好的参考点。
通过摘取器官和组织体外成像进行的组织分布半定量测量
通常在体内成像的作用时效结束后，需要摘取器官和组织进行体外成像和分析。这可以提供活标本无法实现的组织特定分布图。对器官直接进行体外成像是进行深层组织荧光分析的最准确方法，因为组织吸收和光散射的交叉样本差异可以忽略不计。如果存在多个动物组别，体外成像可以在多个时间点进行。Orton 等人（2013）最近使用体内和体外荧光成像对一种荧光纳米颗粒 X761 进行了生物分布评估。其中，针对脑、肠、心脏、肝、脾、肾、胰腺、肌肉、睾丸、皮肤、胃肠道和血液都进行了体外成像。图 3（上）提供了由 Orton 等人（2013）首次提出的体外器官成像示例，图中三只小鼠在各个注射时间点都进行了同步成像。
根据 PI 时间绘制的各个器官的平均净强度数据图（图 4）显示了荧光纳米颗粒的动力学分布情况——这也是 Orton 等人（2013）率先报告的。请注意，在这个例子中，荧光颗粒显示出了广泛的高保持率。
布鲁克活体成像系统在大量研究中被用来检查特定荧光分子/颗粒靶向和生物分布情况。本文提供了一些使用布鲁克活体成像系统进行颗粒靶标和/或生物分布评估的最常见方法示例。靶区荧光摄取成像可以很好地显示体内颗粒靶向/摄取情况。此外，还可以针对探针动力学、生物分布和清除进行成像、分析和评估。这可以通过在注射后不同时间点进行活体成像而实现。体外成像可以为摘取器官组织的交叉样本对比提供一个比较性环境，同时可获取荧光分布特征。
参考文献
Medarova Z, Pham W, Farrar C, Petkova V, Moore A (2007) In vivo imaging of siRNA delivery and silencing in tumors. Nat Med. 13(3),372-377.
Parrault SD, Chan WC (2010) In vivo assembly of nanoparticle components to improve targeted cancer imaging. Proc Natl Acad Sci USA. 107(25), 11194-11199.
Trivedi ER, Harney AS, Olive MB, Podgorski I, Moin K, Sloane BF, barret AG, Meade TJ, Hoffman BM (2010) Chiral porphyrazine near-IR optical imaging agent exhibiting preferential tumor accumulation. Proc Natl Acad Sci USA. 107(4), 1284-1288.
Capini C, Jaturanpinyo M, Chang HI, Mutalik S, McNally A, Street S, Steptoe R, O’Sullivan B, Davies N, Thomas R (2009) Antigen-specific suppression of inflammatory arthritis using liposomes. J Immunol.
182(6), 3556-3565.
Ran C, Xu X, Raymond SB, Ferrara BJ, Neal K, Bacskai BJ, Medarova Z, Moore A (2009) Design, synthesis, and testing of difluoroboron-derivatized curcumins as near-infrared probes for in vivo detection of amyloid-beta deposits. J Am Chem Soc. 131(42), 15257-15261.
Leevy WM, Gammon ST, Johnson JR, Lampkins AJ, Jiang H, Marquez M, Piwnica-Worms D, Suckow MA, Smith BD (2008) Noninvasive optical imaging of Staphylococcus aureus bacterial infection in
living mice using a Bis-dipicolylamine-Zinc(II) affinity group conjugated to a near-infrared fluorophore. Biocong Chem. 19(3), 686-692.
White AG, Fu N, Leevy WM, Lee JJ, Blasco MA, Smith BD (2010) Optical imaging of bacterial infection in living mice using deep-red fluorescent squaraine rotaxane probes. Bioconjug Chem. 21(7): 1297-
1304.
Orton SP, Van Praagh AD, Potenza JC, Schmitthenner HF, McLaughlin WE, Leevy WM (2013) Broad based tissue uptake of polycationic near-infrared polymeric nanoparticles in living mice. J Biomed Nano-technol. 9(1), 77-85.
作者信息
1. Bruker Molecular Imaging, 44 Manning Rd, Billerica, MA 01821 USA
2. Department of Chemistry and Biochemistry, University of Notre Dame, 236 Nieuwland Science Hall, Notre Dame, IN 46556 USA
3. Notre Dame Integrated Imaging Facility, University of Notre Dame, Notre Dame, IN 46556 USA
