Aparat przeznaczony jest do rejestrowania in vivo obrazów małych zwierząt - głownie myszy, organów oraz wybranych układów funkcjonalnych np. szkieletowego, naczyniowego, limfatycznego. Dzięki zastosowania barwników fluorescencyjnych umożliwia określenie miejsca w organizmie, w którym wybrane białka są ekspresjonowane w dużych ilościach np. receptorów lub białek transportowych charakterystycznych dla procesów nowotworowych, a także daje możliwość pomiaru procesów biologicznych na poziomie molekularnym i komórkowym.

W żywych organizmach światło jest absorbowane przez szereg endogennych chromoforów w tym hemoglobinę, melaninę i lipidy. System Pearl rejestruje fluorescencję w zakresie promieniowania podczerwonego, w którym autofluorescencja tkanek oraz rozpraszanie wiązki światła są niewielkie. Dzięki temu aparat generuje obraz, w którym poziom fluorescencji tła jest bardzo niski i tym samym stosunek sygnału do szumu jest znacznie większy niż w przypadku aparatów pracujących w zakresie światła widzialnego. Wynikiem tego jest niezwykle wysoka czułość systemu oraz możliwość głębszego przenikania sygnału do tkanek.

Molowy współczynnik wzbudzenia dla wody, hemoglobiny oraz hemoglobiny utlenowanej. Na wykres naniesiono barwniki IRDye 680 oraz IRDye 800CW stosowane do detekcji w aparacie Pearl.

Aby obejrzeć animacje ilustrującą przewagi detekcji w podczerwieni wejdź w: Photon Illustrated link.

Pearl jest system trzykanałowym. Rejestruje obraz w świetle widzialnym oraz fluorescencję pochodzącą od dwóch różnych barwników jednocześnie. Jako źródła wzbudzenia zastosowano dwa niezależne lasery emitujące fale o długościach 685 nm oraz 785 nm. System detekcji oparty jest o kamerę CCD. Optymalnym barwnikiem do obrazowania in vivo jest IRDye 800CW ze względu na wysoki molowy współczynnik ekstynkcji oraz brak niespecyficznych oddziaływań. W przypadku detekcji dwóch białek jednocześnie, przeciwciała znakowane fluoroferem wzbudzanym falą 685 nm powinny być skierowane przeciwko białkom referencyjnym.

Zdjęcia ilustrują wysokość autofluorescencji w zależności od długości fali wzbudzającej.

Wzbudzenie światłem o długości 785 nm  (obraz A- lewa strona ) oraz 660 nm (obraz B - prawa strona). Na obrazie A pokazano referencyjną probówkę zawierającą 10 pmol EGF znakowanego IRDye 800CW, natomiast na obrazie B probówkę zawierającą 10 pmol  EGF znakowanego Cy^® 5.5. Obraz zarejestrowany w podczerwieni (Obraz A) pokazuje znacznie niższy poziom autofluorescencji, niż obraz rejestrowany w zakresie światła widzialnego (obraz B). Chlorofil zawarty w diecie zwierząt daje wyraźny sygnał fluorescencyjny w zakresie światła widzialnego (obraz B)

Zródło danych: K. Adams, S. Ke, Z. Fan, K. Hirschi, M. Mawad, M. Barry, E. Sevick-Muraca,  Comparison of visible and near-infrared wavelength excitable fluorescent dyes for molecular imaging of cancer, Journal of Biomedical Optics, 12(2), 024017 (March/April 2007).

Dzięki uprzejmości Dr. E.M. Sevick-Muraca, Baylor College of Medicine, Houston, TX. Comparison of visible and near-infrared wavelength excitable dyes for molecular imaging of cancer. Journal of Biomedical Optics 12 024017 (2007).

Pearl wykorzystywany jest głównie do obrazowania in vivo. Dzięki zastosowaniu barwników fluorescencyjnych system daje możliwość identyfikowania komórek natywnych, które nie były modyfikowane genetycznie. Znakowane fluorescencyjnie komórki, białka, peptydy lub związki niskocząsteczkowe zostają wprowadzone do organizmu, gdzie mogą pozostać w krwioobiegu lub związać się specyficznie z docelowym ligandem. Miejsce wprowadzonego związku zostaje określone po oświetleniu organizmu światłem o określonej długości fali charakterystycznej dla związanego fluoroforu. W zależności od rodzaju zastosowanego znacznika można identyfikować białka powierzchniowe takie jak receptory i białka transportujące, zaznaczyć system szkieletowy, śledzić przepływ krwi w naczyniach, kontrolować rozprowadzenie liganda po organizmie lub śledzić proces angiogenezy np. w komórkach nowotworowych. Szczegółowe informacje dotyczące zastosowania systemu Pearl znajdują się w odnośnikach:

• Small Animal Imaging
• Receptor Targeting
• Transporter Targeting
• Structural Imaging
• Biodistribution
• Vascular/Lymphatic Imaging

Specyfikacja techniczna