可见光活体成像技术,主要采用生物发光(Bioluminescence)和荧光(Fluorescence)这两种技术,广泛地应用于医学及生物学研究领域。
使用生物发光技术进行活体成像研究,如用荧光素酶(Luciferase)基因标记细胞或者DNA,是一种活体生物的光生化反应,特异性强,无自发荧光,灵敏度高,在体内可以检测到几百个细胞,检测深度在3-4cm,可以精确定量。然后通过高度灵敏的CCD设备形成图像,直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为,研究人员借此可以观测肿瘤的生长及转移、感染性疾病发展过程、特定基因的表达等生物学过程。
使用荧光技术进行活体成像研究,如用荧光蛋白(如GFP,RFP等)对细胞或者DNA进行标记,只需用相当简单的设备进行观察及捕获成像照片,并且不需要完全黑暗的环境。GFP荧光相对不受外部环境的影响,因为发色团受蛋白质的三维结构保护。标记有GFP绿色荧光蛋白的细胞已用于追踪活啮齿动物的转移和血管生成,GFP绿色荧光蛋白表达细菌已用于研究小鼠中空间迁移和感染过程的行为。