在上幾期的文章中,我們分別介紹了熒光成像與生物發光成像的比較、熒光蛋白、熒光染料的挑選方法。當大家選擇了合適的標記方法并建立成像模型(藥物注射、腫瘤注射等)后,需要對實驗動物進行活體成像觀察。在成像前,對實驗動物進行完全脫毛是非常重要的步驟,直接關系能否獲得高質量的成像數據。今天將為大家詳細介紹成像前動物脫毛處理的方法與注意事項。
脫毛的必要性
1、毛發會阻擋、吸收和散射光線。特別是黑色毛發比其他顏色的毛發會吸收更多的光,即使是白色毛發也會吸收光線,導致很難檢測到熒光信號。近紅外波段(NIR
spectrum)的染料在組織中有最小的散射和吸收,但依然會被毛發顯著的吸收和散射
[1-2]。研究表明,毛發的存在使皮下注射部位的熒光強度降低了50%
[3]。因此在使用活體成像系統檢測前,有必要將實驗動物進行完全脫毛以減少對成像信號的干擾。
2、毛發會產生強烈的自發熒光。動物組織特別是毛發和皮膚中存在內源性分子如彈性蛋白(elastin)、膠原蛋白(collagen)、色氨酸(tryptophan)、NADH、卟啉類化合物(porphyrins)、黃素類(flavins)在波長<600
nm的激發光下會產生強烈的自發熒光[4]。這些自發熒光物質非特異性地被激發光源激發,導致在成像時產生很強的背景信號,將毛發完全脫掉可以有效降低背景信號。
脫毛的材料準備
可以說,對實驗動物完全脫毛是活體成像實驗的必要步驟之一。首先我們需要準備以下材料備用:
物品 | 作用 |
理發推剪 | 將大部分毛發進行去除 |
脫毛膏 | 去除剩下的絨毛以完全脫毛 |
棉簽 | 用于涂抹和去除脫毛膏 |
溫水 | 用于清洗脫毛膏與絨毛 |
紙巾或棉球 | 用于清洗脫毛膏和擦拭酒精 |
75%酒精 | 用于皮膚消毒、消除脫毛膏的味道防止動物啃咬 |
抗生素軟膏(備選) | 用于脫毛過程中偶爾的皮膚損傷消炎 |
備注:脫毛膏可選進口品牌如Nair depilatory cream 、國產品牌如貞采源脫毛膏等均可。抗生素軟膏可選進口的Taro Pharmaceuticals三聯抗生素、國產品牌如紅霉素軟膏均可。
脫毛的步驟
在準備好材料后,按照以下步驟對實驗動物進行完全的脫毛:
1、動物麻醉,將實驗動物使用麻醉機進行完全麻醉(可鏈接到RWD麻醉機的文章)。
2、理發推剪脫毛,將完全麻醉的動物使用理發推剪對感興趣的成像區域進行脫毛,剔除大部分毛發。
3、用棉簽蘸取脫毛膏覆蓋在脫毛區域,均勻涂抹后輕輕按摩數秒,等待30秒-1 分鐘。
4、用紙巾或棉球用溫水沾濕,將脫毛膏順著毛發的生長方向進行清洗,完全去除絨毛。若此時仍有少量毛發殘留,可重新蘸取少量脫毛膏涂抹在毛發上,等待30秒后再清洗脫毛膏。
5、用紙巾或棉球蘸取75%消毒酒精,對脫毛區域進行再次清潔,消除脫毛膏的味道。
6、若皮膚有受傷的部位,涂抹上抗生素軟膏,將動物放置在加熱墊上等待蘇醒。
其他注意事項
脫毛膏已被證明是有效的、無創傷、無毒的,但是使用時依然需要注意時間,過長的涂抹時間會導致皮膚損傷。用75%消毒酒精完全清洗脫毛膏的味道可以防止動物對脫毛部位的啃咬。
皮膚損傷會到導致成像時出現強烈的背景熒光,理發推剪要小心操作,盡量防止大面積的皮膚損傷。
C57BL/6小鼠脫毛后會擾亂正常的毛發生長周期,引起皮膚色素沉著,即皮膚變黑,導致成像信號被極大的衰減(可達到90%)[3],因此脫毛步驟選擇在成像前1~2天進行最佳。此外,如果前期已經對C57BL/6小鼠進行脫毛操作,則在成像前需要觀察皮膚色素的沉著情況。
4、可以用剃須刀片代替脫毛膏進行完全脫毛,但是需要練習和小心使用,否則容易割傷實驗動物和實驗人員。
毛發對成像質量的影響
如圖所示,C57BL/6小鼠通過尾靜脈注射ICG染料后使用理發推剪進行脫毛(未使用脫毛膏)。黃色框為剃毛較為干凈的區域,藍色框為殘留有絨毛的區域,成像結果清楚顯示:1、脫毛更加干凈的區域信號更強(平均熒光強度5060);2、殘留絨毛的區域熒光信號由于被大量吸收,信號更低(平均熒光強度1050.82);3、頸部未脫毛區域,基本無無熒光信號(平均熒光強度27.99)。
以上簡單的例子即可表明毛發對成像質量的影響!以對腹腔中各臟器進行活體成像為例,標準的脫毛應該如下所示:完全去除絨毛并且脫毛范圍需要稍大且不損傷小鼠皮膚。
在對實驗動物處理后,就要選擇合適的成像設備進行成像。在這里,給大家推薦一款由CELLGENTEK公司研發的活體成像利器:FOBI整體熒光成像系統!內置4種熒光通道和高清真彩色CCD,可對各種常用場景進行高質量成像。
參考文獻
1、Temporal Variations of Skin Pigmentation in C57Bl/6 Mice Affect Optical Bioluminescence Quantitation. Allison Curtis et.al. Mol Imaging Biol 13:1114Y1123.2011.
2、Simple generation of hairless mice for in vivo imaging. Yoshikazu Hoshino.Exp. Anim. 66(4), 437–445, 2017.
3、Optical Imaging on the IVIS SpectrumCT System: General and Technical Considerations for 2D and 3D Imaging. Jen-Chieh Tseng. et.al.
4、Hair Removal on Rodents. Johns Hopkins University Animal Care and Use Committee.