光學體內成像技術目前主要利用兩種技術:生物發光和熒光。生物發光依賴于熒光素酶可以催化底物(D-熒光素或腔腸素)的化學發光的原理。將穩定表達熒光素酶的細胞植入動物體內，隨后將底物注入體內，發生反應。光學系統檢測光的強度，間接反映細胞數量或細胞定位的變化。這項技術已廣泛應用于各個領域，包括建立腫瘤或疾病動物模型，以及病毒學研究、siRNA研究、干細胞研究和蛋白質相互作用研究。

原理

有兩種常見類型的熒光素酶：螢火蟲熒光素酶(由luc基因編碼)和海腎熒光素酶(由Rluc基因編碼)。螢火蟲熒光素酶的底物是D-熒光素，而海腎熒光素酶的底物是腔腸素。它們作用的共同原理是，在ATP和熒光素酶存在的情況下，底物發生氧化并發光(不同的底物發出不同顏色和波長的光)。當底物過量時，產生的光子數與熒光素酶的濃度正相關。

D-Luciferin

D-Luciferin: There are three types, namely D-Luciferin, Sodium Salt/D-luciferin sodium salt, D-Luciferin, Potassium Salt/D-luciferin potassium salt, and D-Luciferin Firefly, free acid/D-firefly luciferin. Arcegen offers several commonly used types of D-Luciferin, each batch of reagent undergoes strict quality validation (monitored by 9 independent HPLC and FTIR standard methods) and luminescence efficiency testing, ensuring high repeatability and success rate for each experiment. All products can be used for in vivo imaging analysis and in vitro chemiluminescence detection experiments. Arcegen's D-Luciferin is a synthetic firefly luciferin, with a structure identical to the beetle luciferin provided by Promega, and is a water-soluble substrate for firefly luciferase.

D-熒光素:有三種，分別是D-熒光素鈉鹽、D-熒光素鉀鹽、以及D-螢火蟲熒光素。

Arcegen提供幾種常用的D-熒光素，每批試劑都經過嚴格的質量驗證(由9種獨立的HPLC和FTIR標準方法監控)和發光效率測試，確保每次實驗的高重復性和成功率。所有產品均可用于體內成像分析和體外化學發光檢測實驗。

Arcegen的D-熒光素是一種合成的螢火蟲熒光素，結構與Promega提供的甲蟲熒光素相同，是螢火蟲熒光素酶的水溶性底物。

（1）D-Luciferin, Sodium Salt D-熒光素鈉鹽

分子式：NaC₁₁H₇N₂O₃S₂·H2O

分子量：320.32 g/mol

純度：High purity (99.7%)

應用： 1) 體外化學發光分析; 2) 體內成像實驗; 3) 高靈敏度ATP分析;

參考方案1：體外生物發光分析

1) 將1.0g D-熒光素鈉鹽溶解在33.3 mL蒸餾水中，以制備100 mM儲備溶液(200倍，濃度30 mg/ml)。徹底混合后立即使用或分裝，并儲存在-20°c下。

2) 用組織培養基以1:200的比例稀釋原液，制成工作液(終濃度150 μg/mL)。

3) 從培養的細胞中除去培養基。

4) 在成像分析之前，向細胞中加入1×熒光素工作溶液，進行成像分析。

參考方案2：體內分析
1) 使用無菌PBS (w/o Mg2+，Ca2+)制備D-熒光素鈉鹽(15 mg/mL)的工作溶液，并通過0.2微米濾膜過濾滅菌。一旦使用，保持溶液低溫并避光。

2) 注射量取決于注射方法，如下所示:

3) 影像學分析應在注射到體內后5-10分鐘進行。

（2）D-Luciferin, Potassium Salt

分子式：NaC₁₁H₇N₂O₃S₂·H₂O

分子量：320.32 g/mol

純度：High purity (99.7%)

應用：1)體內和體外活細胞、組織或生物體中表達的熒光素酶標記基因和熒光素酶融合基因的成像分析。2)廣泛用于報告基因分析、免疫學分析和ATP熒光健康監測分析。

參考方案1: 體外生物發光分析

1)制備100 mM儲備溶液(200倍，濃度30 mg/ml)。充分混合并立即使用，或分裝并儲存在-20°c下。

2)用預熱的組織培養基以1:200的比例稀釋儲備液，制備工作液(終濃度150 μg/mL)。

3)從細胞中取出培養基，直到沒有剩余的培養基。

4)在成像分析之前，立即向細胞中加入1×熒光素工作溶液，然后進行成像分析(或在檢測之前在37℃下短時間孵育細胞以增強信號)。

參考方案2: 小鼠體內分析

1)使用無菌DPBS (w/o Mg²⁺，Ca²⁺)制備D-熒光素鉀鹽(15 mg/mL)溶液，通過0.2 m濾膜過濾以滅菌。準備好后，保持低溫和避光。

2)給每只小鼠注射適當體積的每克體重15mg/mL的熒光素溶液。

3)在腹膜內注射后10-15分鐘進行成像分析。(對每個動物模型進行熒光素藥代動力學研究，以確定峰值信號采集時間。)

（3）D-Luciferin Firefly,free acid

分子式：C₁₁H₈N₂O₃S₂ 

分子量：280.330 g/mol

外觀：白色至淺黃色粉末

溶解性：以0.25%的濃度溶于甲醇，形成幾乎無色至淺黃色的溶液

儲存：-15℃，避光

應用：1)體內和體外活細胞、組織或生物體中表達的熒光素酶標記基因和熒光素酶融合基因的成像分析。2)廣泛用于報告基因分析、免疫學分析和ATP熒光健康監測分析。

應用案例

Treatment effect of in vivo imaging detection of CAR-MUC1 T/CAR-MUC1-IL22 T cells on subcutaneous injection of HN4 cells in mice (Mei Z et al. Cancer Med. 2020)

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