光动力综述

手术、放疗和化疗是传统的三治疗肿瘤手段，后2方法在杀伤肿瘤细胞的同时，也不可避免的会损伤正常细胞，甚至带来些严重的并发症光动力学疗法（Photodyˉnamic the rapy，PDT）是上世纪70年代初发展起来的一种治疗肿瘤的新型疗法［1］，是指光敏剂（Photosensitizer）通过静脉注射进入人体后，在一段时间里会在肿瘤组织中形成相对高浓度的积聚，此时用特定波长激光照射肿瘤组织，将激活其中的光敏剂分子，在肿瘤组织内引发一系列光化学反应，生成活性很强的单态氧，进而和生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒直接杀死肿瘤细胞。同时，光动力反应还广泛破坏肿瘤组织内的微血管，进一步导致病变组织的缺血性坏死，后者在肿瘤治疗过程中常常起着关键性作用。另外，也有证据提示光动力学疗法能启动抗肿瘤免疫反应［2，3］。本文就光动力学疗法的研究历史、原理、适应证、安全性与局限性以及光动力学疗法中的两关键要素———光敏剂和照射光的研究现状做一综述，旨在让大家对光动力学疗法有一个全面深入的了解。

1 光动力学疗法研究历史

光动力学疗法属于光医学范畴。1903年Niels Finsen因发明紫外线辐射治疗皮肤结核病而获得诺贝尔医学奖。光动力学疗法应用于肿瘤治疗始于1903年，Jesionek和Tappei ner用伊红致敏肿瘤，引起肿瘤细胞破坏。1976年Kelly和Snell应用一种血卟啉衍生物（h ematoporphyrin derivaˉtives，HpD）治疗膀胱癌成功，由此开创了光动力学疗法。近年来由于光敏物质、光激活装置以及导光系统的发展和进步，光动力学疗法已逐步成肿瘤的基本治疗手段之一［4］。总之，可归纳为3个阶段［5］:（1）经验性应用阶段（萌芽阶段）:时间约从3000余年直到19世纪。此阶段以应用天然的物质结合阳光来治疗皮肤疾病为主。（2）实验室研究阶段（光动力学治疗形成阶段）:时间从19世纪至20世纪7 0年代。此阶段开始提取各种光敏剂，提出光动力学效应的概念，并开展以实验室为主的各种研究。（3）临床应用研究阶段（光动力学治疗形成阶段）:时间从20世纪70年代至90年代。此阶段开展用光动力学疗法对种肿瘤进行治疗的临床研究，同时激光也开始应用于临床，代替原来的传统光源，有利于腔内肿瘤开展光动力学治疗。

2 光动力学原理

光动力学疗法是一种冷光化学反应，其基本要素是氧、光敏剂和可见光（常用激光）。首先肿瘤组织选择性摄取光敏剂，并储于其内，随后在适当波长光局部照射下，光敏剂被激活，从而产生光敏效应。

2.1 光动力效应光动力疗法的作用基础是光动力效应，是一种有氧分子参与的伴随生物效应的光敏化反应。其过程是:特定波长的激光照射使组织吸收的光敏剂受到激发，激发态的光敏剂又把能量传递给周围的氧，生成活性很强的单态氧，单态氧和相邻的生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒作用而导致细胞受损乃至死亡。

2.2 光动力效应所需的基本条件氧、光敏剂和可见光是光动力效应发生的基本条件。由于光动力治疗是在活体上进行的，活体组织又是含氧的，所以光敏剂和与之相匹配的特定波长光便成为光动力效应的两个关键因素。光敏剂的光动力活性、光吸收特性和靶向特性，决定了其临床可用性和适用范围。照射光的波长必须与光敏剂相匹配才能产生强烈的光动力效应。另外照射光输出稳定性和投照可靠性也是决定治疗效果的重要可控因素。

2.3 光动力效应能够用于治病的前提条件光动力效应能够用于疾病治疗有两个前提:

其一是特定病变组织能较多地摄取和存留光敏剂;其二是靶部位较易受到光照射。通常，实体恶性肿瘤、某些癌前病变及一些良性病变可较多地摄取和存留光敏剂，只要这些病灶处于激光光纤的照射范围，光动力效应就能发生。

2.4 光动力学疗法的治疗步骤光动力学疗法治疗肿瘤可分为2步来完成:首先是给患者注射光敏剂，然后是对病灶区进行激光照射。

3 光敏剂与光敏药物

3.1 光敏剂与光敏药物光敏剂是指能吸收特定波长光的能量并传递给周围的分子，从而产生活性氧等毒性物质的一类化学物质。由光敏剂引发的光化学反应称为光敏反应。一般把有氧分子参与的伴随生物效应的光敏反应称为光动力反应。把可引发光动力反应破坏细胞结构的药物称为光动力药物，即光敏药物。

3.2 光敏药物与一般化疗药物的区别

3.2.1 作用原理不同光敏药物经注射进入人体以后，很快会在不同的组织中形成不同的浓度分布，然后又以不同的速率下降，并在天后大部分排出体外。摄取了药物的人体

第一代光敏剂有:血卟啉衍生物（hematoporphyrin derivaˉtive，HPD）、二血卟啉醚d ihaematoporphyrin ether，DHE）和Porˉfimer sodium（PhotofrinⅡ，也即PHOTOFRIN R ○ ）。已获多国政府的药监部门批准应用于临床。多为混合制剂，在体内的滞留时间长，避光时间需4周以上，其最长激发波长在630nm，此波长穿透的组织深度有限（0.5cm以下），限制了光动力学疗法在较大肿瘤上的应用［13～15］。

第二代光敏剂有:5-ALA（5-氨基酮戊酸）、间-四羟基苯基二氢卟酚（meso-tetrahydro xyphenyl chlorin，m-THˉPC）、初卟啉锡（tin etiopurpurin，SnEtz）、亚甲基兰（meth ylene blue）和亚甲苯兰（toluidine blue）、苯卟啉（benzoporphyrin）衍生物以及luteliu m texaphyrins（Lu-Tex）、苯并卟啉衍生物单酸（BPD-MA，vertoporfin）、酞青类（Pht halocyanines）、得克萨卟啉（Texaphyrins）、N-天门冬酰基二氢卟酚（N-aspartyl chlor in e6，Npe6）、金丝桃素（hypercin）、血啉甲醚（Herˉmimether，HMME）［16～19］。基本已进入临床研究阶段，尚未批准正式临床应用。部分地克服了第一代光敏剂的缺点，

加符合理想光敏剂的特点，表现为光敏期短，作用的光波波长较大，因而增加了作用的深度，产生的单态氧也较多，对肿瘤更有选择性［13，20］。

第三代光敏剂有:与各种物质交联的Npe6和酞青类，尚处在动物研究阶段。这是在第二代光敏剂的基础上交联上某些特殊的化学物质，进一步提高了肿瘤组织的选择性，这些物质简单的如多聚体（Polymers）和脂质体（Liposomes）;复杂的如肿瘤组织表达的抗原或受体的相应抗体和配体等［11］。

4 照射光及激光机

照射光常采用可见红光。大多数光敏剂能强烈吸收630nm或波长长于630nm的光。激光是最方便和可携带性光源，具凝聚性和单色性，可产生高能量的单一波长的光波，输出功率可被精确调控，能直接通过纤维光缆，引导到中空器官和深入到体内深部进行治疗。二极管激光比金属蒸汽激光或色调激光便宜，可携带，因此是较实用的光源［4，6］。

4.1 光动力治疗中的激光照射与通常的激光手术不同光动力治疗中的激光照射，只起激活光敏剂的作用，能量无需太集中，不会造成照射区的温度明显升高，更不会造成组织的热损伤;而通常的激光手术，是利用高能激光束所产生的局部高温，来切割、气化或凝固病