主题:【原创】活体光学成像技术专栏| 光学活体成像前动物脱毛的必要性与操作

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瑞沃德
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几期的文章中,我们分别介绍了荧光成像与生物发光成像的比较、荧光蛋白、荧光染料的挑选方法。当大家选择了合适的标记方法并建立成像模型(药物注射、肿瘤注射等)后,需要对实验动物进行活体成像观察。在成像前,对实验动物进行完全脱毛是非常重要的步骤,直接关系能否获得高质量的成像数据。今天将为大家详细介绍成像前动物脱毛处理的方法与注意事项。

脱毛的必要性



1毛发会阻挡、吸收和散射光线。特别是黑色毛发比其他颜色的毛发会吸收更多的光,即使是白色毛发也会吸收光线,导致很难检测到荧光信号。近红外波段(NIR spectrum)的染料在组织中有最小的散射和吸收,但依然会被毛发显著的吸收和散射 [1-2]。研究表明,毛发的存在使皮下注射部位的荧光强度降低了50% [3]。因此在使用活体成像系统检测前,有必要将实验动物进行完全脱毛以减少对成像信号的干扰。

2毛发会产生强烈的自发荧光。动物组织特别是毛发和皮肤中存在内源性分子如弹性蛋白(elastin)、胶原蛋白(collagen)、色氨酸(tryptophan)、NADH卟啉类化合物(porphyrins黄素类(flavins在波长<600 nm的激发光下会产生强烈的自发荧光[4]。这些自发荧光物质非特异性地被激发光源激发,导致在成像时产生很强的背景信号,将毛发完全脱掉可以有效降低背景信号。

脱毛的材料准备



可以说,对实验动物完全脱毛是活体成像实验的必要步骤之一。首先我们需要准备以下材料备用:

物品作用
理发推剪将大部分毛发进行去除
脱毛膏去除剩下的绒毛以完全脱毛
棉签用于涂抹和去除脱毛膏
温水用于清洗脱毛膏与绒毛
纸巾或棉球用于清洗脱毛膏和擦拭酒精
75%酒精用于皮肤消毒、消除脱毛膏的味道防止动物啃咬
抗生素软膏(备选)用于脱毛过程中偶尔的皮肤损伤消炎


备注:脱毛膏可选进口品牌如Nair depilatory cream 、国产品牌如贞采源脱毛膏等均可。抗生素软膏可选进口的Taro Pharmaceuticals三联抗生素、国产品牌如红霉素软膏均可。

脱毛的步骤



在准备好材料后,按照以下步骤对实验动物进行完全的脱毛:

1、动物麻醉,将实验动物使用麻醉机进行完全麻醉

2、理发推剪脱毛,将完全麻醉的动物使用理发推剪对感兴趣的成像区域进行脱毛,剔除大部分毛发。

3、用棉签蘸取脱毛膏覆盖在脱毛区域,均匀涂抹后轻轻按摩数秒,等待30-1 分钟。

4、用纸巾或棉球用温水沾湿,将脱毛膏顺着毛发的生长方向进行清洗,完全去除绒毛。若此时仍有少量毛发残留,可重新蘸取少量脱毛膏涂抹在毛发上,等待30秒后再清洗脱毛膏。

5、用纸巾或棉球蘸取75%消毒酒精,对脱毛区域进行再次清洁,消除脱毛膏的味道。

6、若皮肤有受伤的部位,涂抹上抗生素软膏,将动物放置在加热垫上等待苏醒。

其他注意事项



1、脱毛膏已被证明是有效的、无创伤、无毒的,但是使用时依然需要注意时间,过长的涂抹时间会导致皮肤损伤。用75%消毒酒精完全清洗脱毛膏的味道可以防止动物对脱毛部位的啃咬。

2、皮肤损伤会到导致成像时出现强烈的背景荧光,理发推剪要小心操作,尽量防止大面积的皮肤损伤。

3、C57BL/6小鼠脱毛后会扰乱正常的毛发生长周期,引起皮肤色素沉着,即皮肤变黑,导致成像信号被极大的衰减(可达到90%[3],因此脱毛步骤选择在成像前1~2天进行最佳。此外,如果前期已经对C57BL/6小鼠进行脱毛操作,则在成像前需要观察皮肤色素的沉着情况。

4、可以用剃须刀片代替脱毛膏进行完全脱毛,但是需要练习和小心使用,否则容易割伤实验动物和实验人员。





毛发对成像质量的影响





如图所示,C57BL/6小鼠通过尾静脉注射ICG染料后使用理发推剪进行脱毛。黄色框为剃毛较为干净的区域,蓝色框为残留有绒毛的区域,成像结果清楚显示:1、脱毛更加干净的区域信号更强(平均荧光强度5060);2、残留绒毛的区域荧光信号由于被大量吸收,信号更低(平均荧光强度1050.82);3、颈部未脱毛区域,基本无无荧光信号(平均荧光强度27.99)【FOBI整体荧光成像系统拍摄】。

以上简单的例子即可表明毛发对成像质量的影响!以对腹腔中各脏器进行活体成像为例,标准的脱毛应该如下所示:完全去除绒毛并且脱毛范围需要稍大且不损伤小鼠皮肤。



参考文献



1Temporal Variations of Skin Pigmentation in C57Bl/6 Mice Affect Optical Bioluminescence Quantitation. Allison Curtis et.al. Mol Imaging Biol 13:1114Y1123.2011.

2Simple generation of hairless mice for in vivo imaging. Yoshikazu Hoshino.Exp. Anim. 66(4), 437–445, 2017.

3Optical Imaging on the IVIS SpectrumCT System: General and Technical Considerations for 2D and 3D Imaging. Jen-Chieh Tseng. et.al.

4Hair Removal on Rodents. Johns Hopkins University Animal Care and Use Committee.
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