小动物活体成像技术是在1999年由美国哈佛大学Weissleder等人提出的一项技术，该技术是指应用影像学方法，对活体状态下的生物过程进行组织、细胞和分子水平的定性和定量研究。小动物活体成像的原理主要涉及以下几种成像模式：

一、生物发光成像

生物发光成像是指通过基因工程将荧光素酶报告基因插入细胞、细菌、病毒等基因组中，使其能够正常表达，再将细胞、细菌或病毒转移到动物体内构建稳定表达荧光素酶的转基因动物。向动物体内注射荧光素底物后，底物与荧光素酶发生反应产生光信号，发光的强度与标记细胞的数目呈线性关系，从而可以分析动物体内特定的基因表达、细胞发育和相关生物学进程。

生物发光成像的原理可以概括为以下几个步骤：

荧光素酶基因标记：通过基因工程技术，将荧光素酶基因（如萤火虫荧光素酶或海肾荧光素酶）插入到目标细胞、细菌或病毒的基因组中，使其能够稳定表达荧光素酶。

构建转基因动物：将带有荧光素酶基因的细胞、细菌或病毒转移到小动物体内，构建稳定表达荧光素酶的转基因动物。

注射荧光素底物：向转基因动物体内注射荧光素底物（如D-luciferin或coelentarizine），底物与荧光素酶在动物体内发生生化反应，产生光信号。

成像与数据分析：利用小动物活体成像系统（如Revvity IVIS高端小动物活体光学成像系统）采集光信号，并进行成像与数据分析。通过测量发光强度，可以推断出标记细胞的数目和分布，进而分析动物体内的生物学过程。

二、荧光成像

荧光成像则采用荧光报告基因或荧光染料等新型纳米标记材料进行标记。荧光成像需要外界激发光源的激发，通过选择合适的激发和发射滤片，可以观察到标记细胞或分子在动物体内的分布和变化。

三、其他成像模式

除了生物发光成像和荧光成像外，小动物活体成像还包括同位素成像（如PET和SPECT）、X光成像等模式。这些成像模式各有优缺点和适用范围，可以根据具体的研究需求选择合适的成像方法。

总结

小动物活体成像技术通过不同的成像模式，可以在活体状态下对生物过程进行组织、细胞和分子水平的定性和定量研究。这些成像方法具有非侵入性、高灵敏度、高分辨率等优点，为生物医学研究提供了有力的工具。