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活體動物體內光學成像主要采用生物發光與熒光兩種技術。生物發光是熒光素酶基因(Luciferase)標記細胞或DNA，熒光技術則采用綠色熒光蛋白、紅色熒光蛋白等熒光報告基因和FITC、Cy5、Cy7等熒光素及量子點(quantumdot,QD)進行標記。
熒光素由于諸多優點得到廣大科研人員的青睞，主要特點如下：
1.熒光素不會影響動物的正常生理功能。
2.熒光素是280道爾頓的小分子，水溶性和脂溶性都非常好，很容易穿透細胞膜和血腦屏障。
3.熒光素在體內擴散速度快，可通過腹腔注射或尾部靜脈注射進入動物體內。腹腔注射擴散較慢，持續發光長。熒光素腹腔注射老鼠后約1min后表達熒光素酶的細胞開始發光，10min后強度達到穩定的最高點，在最高點持續約20~30min后開始衰減，約3h后熒光素排除，發光全部消失，最佳檢測時間是在注射后15~35min之間；若進行熒光素靜脈注射，擴散快，但發光持續時間很短。科研人員根據大量的實驗總結出熒光素的合適的用量是150mg/kg，即體重20克的小鼠需要3毫克的熒光素。
4.觀察時間的間隔沒有最短限制，只要觀察的條件控制一致就可以。雖然底物在動物體內有一定的代謝過程，但是上一次底物的殘留曲線可以知道，可以控制對下一次觀察結果的影響。
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