什么是光动力疗法或PDT？

光动力疗法（PDT）是一种程序，其中使用光来激活光敏剂或PDT药物，这是一种化学制剂，最终导致癌症或病变细胞的破坏。它是一种多学科的方法，在世界范围内有了显著的增长。

PDT的基本原理

光动力疗法使用光来激活光敏剂或PDT药物。该药物通过注射或局部应用被给予癌症部位，类似于某些皮肤癌。然后，应用特定波长的光，光敏剂可以吸收这种光。这种吸收的光使PDT药物产生活性氧，从而破坏肿瘤。

PDT的关键步骤

给予病人PDT药物
PDT药物在癌变组织中停留的时间较长
将通常来自激光的光照射到癌组织上
PDT药物吸收光线并产生活性氧，破坏癌细胞，同时尽量减少对附近健康细胞的伤害。
PDT后去除药物，以减少对阳光的敏感性

对于像肺部这样的内部器官内的癌症，通过使用灵活的纤维光学内窥镜系统的微创方法进行光照。对于浅表的皮肤癌，可以采用直接照射技术。由于光不需要有特定的相干特性，可以使用各种光源，如灯或激光束。然而，由于激光能够在必要的波长下提供所需的功率密度，因此通常被利用。另外，激光器使通过光纤电缆传递光更容易。

光动力光氧化的机制 

PDT药物的光活化过程始于对光的吸收，导致产生一个激发的单子态（S1或1P*，其中P*表示激发的光敏剂）。然后，这种激发态通过系统间的交叉作用转变为持久的三联态（T1或3P*）。主要是长效三重态产生了活性氧。

有两种类型的过程可以产生活性物种来氧化细胞成分：

第一类过程： 这一过程涉及通过与水或生物大分子的电子或氢转移反应产生活性自由基、过氧化物和超氧化物。这些反应导致了细胞毒性的结果。
第二类过程： 在这个过程中，光敏剂的激发三态与组织中的氧发生作用，使氧分子从正常的三态转化为高活性的激发单态形式。

II型过程是光动力疗法（PDT）的主要途径。

由受激PDT光敏剂产生的单线态氧可以通过光谱或化学方法检测。光谱法涉及观察~1290纳米左右的磷光发射，这相当于从氧的激发单子态过渡到其三重基态。

光动力作用的机制

为了提高光动力疗法的有效性，同时最大限度地减少不良反应，了解光动力在细胞和组织层面的作用机制是很重要的。光动力作用的机制主要有三种：细胞、血管和免疫学。

PDT的细胞靶向性

光动力疗法产生的细胞损伤是通过某些光敏剂对亚细胞部位或细胞器的特定定位而发生的。这种损害主要是由光敏剂产生的单线态氧的作用造成的。由于单线态氧的寿命很短（微秒），由此产生的光损伤预计将被限制在目标亚细胞成分（如细胞器）周围的一个非常小的半径内（<0.02毫米），光敏剂由于其化学亲和力而在这里聚集。易受光损伤的主要亚细胞部位是线粒体、浆膜或内膜和溶酶体。

像Photofrin®这样的光敏剂定位于线粒体，而5-氨基乙酰丙酸（ALA）诱导的光卟啉IX则专门在线粒体中生成。以线粒体为目标的光敏剂被认为是通过细胞凋亡过程诱发光损伤，导致细胞死亡。细胞凋亡涉及细胞酶的激活，导致核DNA断裂和形成膜结合颗粒，最终被邻近的细胞吞噬。另一组同样以线粒体为目标的光敏剂是阳离子光敏剂，它们沿着膜电位梯度在线粒体中积累。另一方面，光敏剂（如酞菁）在浆膜上定位，并被认为会导致坏死，这是一种不同形式的细胞死亡。

血管损伤 
 

光动力疗法（PDT）引起的血管损伤在肿瘤破坏中起着重要作用。卟啉®的PDT通过直接损伤和缺氧/缺血诱发快速的血管瘀滞、血管出血和肿瘤细胞死亡。血管损伤和血流中断的程度与照射时存在的光敏剂水平密切相关。血管损伤的最初步骤涉及内皮细胞损伤，导致细胞骨架重排和细胞收缩。这暴露了血管基底膜，促进血小板结合和聚集。被激活的血小板释放血管活性介质，引发各种事件，包括血小板激活、血栓形成、血管收缩和渗透性增加。这些事件最终导致血流停滞、组织缺氧和脉管系统关闭。

免疫学反应

PDT引发了强烈的炎症反应，有助于肿瘤的破坏。炎症过程释放细胞因子和其他介质，有助于控制肿瘤。炎症的作用因不同的光敏剂而异，在某些情况下，如Photofrin®，观察到更多的意义。炎症集中了免疫反应并造成附带损害，从而增加了对肿瘤的破坏。炎症的作用程度可能受PDT诱导的细胞死亡模式和研究的特定模型的影响。像白细胞介素6（IL-6）这样的媒介物可以增强或抑制PDT反应，这取决于环境。PDT释放的IL-6放大了炎症在肿瘤破坏中的作用和对肿瘤抗原的免疫反应。

一些PDT药物

5-氨基乙酰丙酸(ALA)
苯卟啉衍生物
阳离子光敏剂
氯化物和细菌性氯化物
树突状光敏剂
酞菁菌和萘菁菌
卟啉衍生物
Texaphyrins
选择PDT药物

光敏剂应能选择性地在癌变和癌前组织中积累。
它应该具有疏水性，以便于穿透细胞膜。
如果是静脉注射，它应该是两亲性的，通过亲水性和疏水性使其在血流中分散。
光敏剂应该在生物组织的最大透明度区域内的一个波长上对光有明显的吸收。波长超过900纳米的能量太低，无法将三态氧激发为单态。
它应该在没有光激活的情况下表现出最小的毒性，以确保最大的效益和最小的副作用。
光敏剂应具有较高的量子产率和较长的三重态寿命，增加激发后产生细胞毒性作用的机会。
应避免光敏剂的聚集，因为它可以降低消光系数，缩短激发三态的寿命和量子产率。
迅速排出体外是可取的，以尽量减少全身毒性和减少PDT治疗后对阳光的敏感性。
PDT的应用

光动力疗法在各个领域都有广泛的潜在应用。PDT是一种治疗不同类型癌症的有效方法。与传统疗法相比，它具有精确的肿瘤靶向性、最小的侵袭性和减少全身副作用等优点。PDT可用于治疗浅表和早期癌症，以及位于肺部、大脑和胃肠道等挑战性区域的肿瘤。

它在皮肤病学中被用来治疗皮肤病，如非黑素瘤皮肤癌、癌前病变、痤疮和光损伤。它特别适用于脸部和头皮上的病变，因为在这些地方，保持外观的美观是很重要的。

PDT在管理某些眼部疾病方面已经证明是成功的，如老年性黄斑变性（AMD）。通过有选择地针对眼睛中的异常血管，PDT可以帮助减缓AMD的进展并保护视力。

它在对抗由细菌、病毒和真菌引起的感染方面显示出潜力。PDT可用于伤口愈合，治疗口腔感染，以及管理牙周炎和细菌性角膜炎等疾病。

人们正在探索PDT在癌症治疗之外的应用。它已显示出在心血管干预方面的前景，如血管成形术以防止再狭窄，管理慢性皮肤病如银屑病，以及控制自身免疫性疾病如类风湿性关节炎。

它仍然是一个活跃的研究领域，正在进行的研究探索了它在各个领域的潜力。这包括靶向治疗的开发，与其他方式的联合治疗，以及设计新的光敏剂以提高治疗效果和选择性。