小动物活体成像系统在药物代谢动力学（药代动力学，PK）研究中具有显著优势，能够为药物研发提供关键数据支持。以下从技术原理、核心功能、应用场景及优势等方面展开分析：

一、技术原理与核心功能

小动物活体成像系统通过非侵入性方式实时监测活体动物体内的生物学过程，主要技术包括生物发光成像、荧光成像、核磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）等。其核心功能包括：

高灵敏度检测：配备超低温科学级CCD相机和高精度光谱分离算法，可检测皮下少于100个生物发光细胞，并消除背景干扰。

多模态成像：支持光学与CT多模态成像，可同步完成荧光探针动态观测与低剂量CT扫描，提供解剖学与功能学信息。

动态追踪：实时监测药物在体内的分布、代谢及排泄过程，无需离散采样，减少实验误差。

二、在药物代谢动力学研究中的应用场景

1.药物分布的时空动态追踪

通过标记药物或药物载体（如荧光探针、纳米颗粒），实时观察药物在靶器官与非靶器官的蓄积情况，揭示药物在体内的分布规律。

2.代谢过程实时监测及药动学参数测定

利用双模态探针（如同时标记药物原型及其代谢物），动态追踪药物在肝脏中的代谢转化与肾脏排泄路径，测定药物的清除半衰期、表观分布容积等关键药代动力学参数。

3.药物-靶点相互作用机制研究

通过荧光标记的抗体或适配体与药物靶点特异性结合，验证药物与靶点的结合效率及竞争性抑制效应，优化药物结构以减少非特异性蓄积。

4.基于基因编辑动物模型的药代动力学研究

结合人源化肝细胞小鼠等基因编辑模型，更准确地模拟人类药物代谢特征，预测临床剂量下的潜在毒性或疗效差异。

三、技术优势

1.非侵入性与实时监测

避免传统离散采样对动物的损伤，实现同一只动物体内药物变化的全程可视化，减少实验动物数量，符合“3R原则”（替代、减少、优化）。

2.高灵敏度与低背景干扰

生物发光成像无需外部激发光源，灵敏度高且背景信号低；荧光成像则通过优化荧光标记物（如近红外荧光染料）减少组织自发荧光干扰。

3.多模态成像与数据整合

结合光学、CT、MRI等多种成像技术，提供药物在体内的多维度信息，为药代-药效（PK-PD）模型构建提供全面数据支持。

4.高通量与自动化

支持多只小鼠同步成像，配备自动升降系统和温控载物台，实现实验流程的标准化与自动化，提高实验效率。

四、案例分析

SM-102 LNP包封的FLuc mRNA研究

通过小动物活体成像系统，实时监测FLuc mRNA在体内的表达量与分布，验证SM-102作为mRNA疫苗递送载体的效率，为新型核酸药物的开发提供支持。

抗肿瘤药物药效学评价

利用荧光素酶标记肿瘤细胞，建立肿瘤疾病动物模型，通过活体成像技术观测肿瘤光学信号随时间的变化，评价不同药物、时间和剂量策略的抗肿瘤效果。