【摘要】 深度解析微型荧光内窥镜在小鼠模型中的创新应用，对比Olympus/Karl Storz等设备性能，揭示0.35mm探针如何实现细胞级活体成像，涵盖肿瘤监测、免疫应答追踪等前沿研究场景。

近年来，基因工程小鼠模型在医学研究中展现出独特价值。这类模型不仅具有与人类高度相似的心血管及免疫系统，更可通过荧光标记技术（如eGFP/RFP）实现细胞级动态追踪，为肿瘤学、神经科学和免疫学研究打开新窗口。

 

现有成像技术的局限与突破

当前活体成像技术面临三大矛盾：

1.分辨率与检测范围冲突：X光/核磁共振等全身成像技术难以捕捉细胞级信号

图1梯度折射率(GRIN)光学探针的原理及表现。(a)由 GRIN 准直透镜(CL) ，中继透镜(RL)和成像透镜(IL)形成的微内窥镜探针的正面和(b)侧面示意图和(c)照片。侧视显微内窥镜探头具有固定在成像镜头远端的棱镜。红线表示可追踪的光线。

 

2.体外培养的失真风险：细胞运输、免疫应答等关键机制在体外难以真实还原

3.​动态监测的技术瓶颈：传统组织学方法无法实现实时病理追踪

 

荧光显微内窥镜的技术革新

基于梯度折射率透镜的微型探针（直径0.35-1mm）突破传统限制，实现三大优势：

  • ​精准定位：侧视棱镜设计支持90°转向成像
  • 细胞级分辨率：1.4μm超高精度捕捉肿瘤微环境变化
  • ​活体动态追踪：支持20-100mm深度连续监测免疫细胞迁移

 

主流设备性能对比

品牌

探针直径

适用场景

技术特点

Olympus

2.5mm

大动物固定平面成像

色差校正技术优异

Karl Storz

1.9mm

结肠肿瘤进展追踪

10cm超长探针设计

莫纳克亚山

0.3-1.8mm

多器官动态监测

梯度折射率透镜技术

 

定制化解决方案的应用前景

针对小鼠等小动物模型特点，刚性探针设计相比柔性设备更具优势：

  • ​操作便捷性：通过器官自然弯曲路径，避免复杂解剖结构干扰
  • ​成像稳定性：NA值0.4-0.6确保60μm深度内光学切片清晰度
  • ​多场景适配：支持心血管、神经、消化等多系统实时成像

该技术已成功应用于干细胞移植追踪、肿瘤血管新生监测等领域，未来可通过AI图像分析进一步提升病理机制解析效率。

 

参考文献：1.Paulson, B., Kim, J.K. (2021). Micro-endoscopy for Live Small Animal Fluorescent Imaging. In: Kim, J.K., Kim, J.K., Pack, CG. (eds) Advanced Imaging and Bio Techniques for Convergence Science. Advances in Experimental Medicine and Biology, vol 1310. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-33-6064-8_8.

 

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