3 對于同樣級別的CCD芯片來講,信噪比的高低則對最后的成像質量更為關鍵,因為信噪比不僅與CCD本身有關,更與系統的整體配置和環境密切相關。
下面這個公式顯示了信噪比(SNR)的計算方法,
從中可以看到,QE值,讀出噪聲和暗噪聲是影響SNR的主要因素,單純強調任何一個方面都不具有實際意義。
Roper公司生產的CCD,其最大的特色就是具有非常高的量子效率。與其它廠家的CCD相比,在500-700nm范圍內,Roper CCD的量子效率為 〉90%,即使低于在400nm和高于700nm的范圍內,量子效率也能夠達到40%以上,這樣為獲得高質量的圖片提供了一個必要的條件。
溫度,一直以來也是研究人員所關注的重要影響因素之一,但事實上,在信噪比的計算中,只有暗電流是與溫度相關的。一般情況下,溫度越低,因溫度產生的暗噪聲也就越低;但是,當溫度降低到一定程度時,亂真電荷(spurious charge)就會出現,從而增加了暗電流的值。因此,溫度對于CCD來講,并不是越低越好,而是有一個最佳值,即:既降低了溫度帶來的噪聲,又沒有引起亂真電荷的增加。Roper公司設計生產的1300B,采用液氮制冷,芯片溫度控制在-110℃,其原因正在于此,這是一個保證CCD工作狀態最好,且不會產生高噪聲的最佳溫度。
二:實驗所采用的細胞和基因的表達情況
對于活體成像實驗來講,許多實驗都涉及到了利用活細胞系來進行研究,而不同的細胞系,表達蛋白的能力也不同,因此實驗采用的細胞系的好壞,很大程度上影響了熒光成像的結果。
重組基因或融合蛋白的表達情況同樣直接影響熒光的強弱,這個過程主要是由啟動子的強弱來控制的。如果實驗中采用了弱啟動子,那么在熒光檢測時,很可能會導致熒光弱很多倍,這樣,即使有表達的部位,也可能因此而無法檢測到,北京博益偉業儀器有限公司的實驗結果證明了這一點。以下圖為例,A圖采用了強啟動子,在平板實驗中,20個細胞就可以在1*1 bin,60秒被檢測到,而B圖中所采用的弱啟動子,在8*8 bin,60秒時卻只能檢測到1250個細胞。
三:熒光素酶成像時,底物濃度和溫度的影響
哺乳動物生物發光,是將熒光素酶基因整合到細胞染色體DNA上以表達熒光素酶,當外源(腹腔或靜脈注射)給予其底物熒光素(luciferin),即可在幾分鐘內產生發光現象。這種酶在ATP及氧氣的存在條件下,催化熒光素的氧化反應才可以發光,因此只有在活細胞內才會產生發光現象,并且光的強度與標記細胞的數目線性相關。
正因為熒光素酶成像是一種酶和底物的生化反應,因此,生物熒光成像便不可避免地受到了底物濃度和動物體溫度的影響。在對動物進行底物注射時,底物濃度的高低和量的多少都會對成像的快慢和熒光的強弱造成影響。而活體成像系統的暗箱和檢測平臺都保持良好的恒溫狀態,也正是為了成像時能夠保證動物的體溫恒定在37℃。下面兩圖直觀地說明了底物濃度和溫度對于酶活性的影響:
綜上所述,在進行小動物活體成像時,必須綜合考慮各方面因素的作用,盡量將各個因素都保證在最佳狀態,才能得到真正高質量的圖片。