可见光活体成像技术，主要采用生物发光(Bioluminescence)和荧光(Fluorescence)这两种技术，广泛地应用于医学及生物学研究领域。
       

 使用生物发光技术进行活体成像研究，如用荧光素酶(Luciferase)基因标记细胞或者DNA，是一种活体生物的光生化反应，特异性强，无自发荧光，灵敏度高，在体内可以检测到几百个细胞，检测深度在3-4cm，可以精确定量。然后通过高度灵敏的CCD设备形成图像，直接监控活体生物体内的细胞活动和基因行为，研究人员借此可以观测肿瘤的生长及转移、感染性疾病发展过程、特定基因的表达等生物学过程。
        

使用荧光技术进行活体成像研究，如用荧光蛋白(如GFP，RFP等)对细胞或者DNA进行标记，只需用相当简单的设备进行观察及捕获成像照片，并且不需要完全黑暗的环境。GFP荧光相对不受外部环境的影响，因为发色团受蛋白质的三维结构保护。标记有GFP绿色荧光蛋白的细胞已用于追踪活啮齿动物的转移和血管生成，GFP绿色荧光蛋白表达细菌已用于研究小鼠中空间迁移和感染过程的行为。

基本原理

生物发光是将Fluc基因整合到细胞染色体DNA上以表达荧光素酶，当外源（腹腔或静脉注射）给予其底物荧光素(luciferin)，即可在几分钟内产生发光现象。这种酶在ATP及氧气的存在条件下，催化荧光素的氧化反应才可以发光，因此只有在活细胞内才会产生发光现象，并且光的强度与标记细胞的数目线性相关。然后在体外利用敏感的CCD设备形成图像。此外，荧光素酶基因可以被插入多种基因的启动子，成为某种基因的报告基因，通过监测报告基因从而实现对目标基因的监测。

生物发光本质为化学荧光，荧光素被荧光素酶氧化的过程中可以释放波长广泛的可见光子，其波长范围为460-630nm（平均波长560nm）。在哺乳动物体内，血红蛋白是吸收可见光的主要成分，能吸收蓝绿光波段中的大部分可见光；水和脂质主要吸收红外线，但其均对波长为590-800nm的红光近红外线吸收能力较差，因此波长超过600nm的红光虽然有部分散射消耗但大部分可以穿透哺乳动物组织而被高灵敏CCD 检测到。

  荧光素发光反应原理

荧光发光是通过激发光激发荧光基团到达高能量状态，而后产生发射光。考虑到不同荧光物质的发射光谱EX（excitation spectrum）和激发光谱 EM（emission 8pectrum）的不同， 要选择对应的激发和发射滤片。

比较区别

应用如下

1.标记细胞，如疾病及药物研究、干细胞研究、细胞凋亡研究； 

2.标记基因，如转基因动物模型研究，基因表达和药物代谢研究；

3.标记DNA及RNA，特别是基因治疗方面的应用； 

4.标记细菌，如研究蛋白质相互作用、代谢等。利用活体生物荧光成像技术可以检测到，并能连续观察其对机体的侵染过程以及抗病毒药物和抗生素对其病理过程的影响。

将携带荧光素酶编码基因(Luciferase)的质粒或病毒转染入细胞，再导入研究动物如大、小鼠体内，之后注入底物荧光素(通常以荧光素钾盐或钠盐的形式)，通过生物发光成像技术(BLI)来检测光强度变化，从而实时监测疾病发展状态或药物的治疗功效等。