西安交通大学Xi'an Jiaotong University光动力疗法第4章2节光动力疗法（Photodynamic Therapy，PDT），是一种基于光敏剂对肿瘤细胞和正常组织细胞有不同的亲和性，利用适当波长的光及光剂量辐照含有光敏剂的靶向细胞或组织，通过光动力效应，实现光敏剂诱发的光生化反应选择性地在肿瘤细胞或组织内进行,从而实现灭活肿瘤细胞的一种治疗方法。选择合适的光敏剂及作用条件PDT可以对正常细胞基本不产生或产生较小的影响。利用PDT也可以实现肿瘤的诊断光动力疗法（PDT）由于具有选择性灭活肿瘤细胞、抗瘤谱广、适应症广、可与其它治疗方法联合使用等诸多优点近年成为医学界、生物医学工程领域和光生物学领域的个重要研究方向
Xi’an Jiaotong Jiaotong Jiaotong University University University 第4章2节光动力疗法 光动力疗法（Photodynamic Therapy，PDT），是一种基于光 敏剂对肿瘤细胞和正常组织细胞有不同的亲和性，利用 适当波长的光及光剂量辐照含有光敏剂的靶向细胞或组 织，通过光动力效应，实现光敏剂诱发的光生化反应选 择性地在肿瘤细胞或组织内进行,从而实现灭活肿瘤细 胞的一种治疗方法。选择合适的光敏剂及作用条件， PDT可以对正常细胞基本不产生或产生较小的影响。利 用PDT也可以实现肿瘤的诊断。 光动力疗法（PDT）由于具有选择性灭活肿瘤细胞、抗瘤谱 广、适应症广、可与其它治疗方法联合使用等诸多优点， 近年成为医学界、生物医学工程领域和光生物学领域的 一个重要研究方向
西安交通大学Xi'an Jiaotong University4.2.1光动力反应的基本机制光动力反应中的光敏剂吸收特定波长的光后,可由基态（S）被激发至寿命极短（1ns--lus）的单重态（Sl）后者或通过辐射荧光释放出能量而返回基态,或经系间跃迁至三重态（S3）。三重态具有较长的寿命（1us-10s）从而有机会与周围的分子相互作用。光敏剂的三重态可经I型反应，即与底物分子间直接发生电子转移或抽氢作用，产生底物和光敏剂的自由基或自由基离子，并进一步与周围的氧反应生成氧化产物；或经Ⅱ型反应与基态氧分子之间发生能量传递，产生单重态氧（1O，）单重态氧是一种高反应活性的物质，它具有亲电子性，能高效氧化生物分子，与不饱和脂肪酸、蛋白质、核酸等反应而产生损伤效应，并最终导致细胞死亡
Xi’an Jiaotong Jiaotong Jiaotong University University University 4.2.1 光动力反应的基本机制 光动力反应中的光敏剂吸收特定波长的光后,可由基态（S 0） 被激发至寿 命极短（1ns-1μs）的单重态（S 1）,后者或通过辐射荧光释放出能量而 返回基态,或经系间跃迁至三重态（S 3）。三重态具有较长的寿命（1μs- -10s）,从而有机会与周围的分子相互作用。 光敏剂的三重态可经Ⅰ型反应,即与底物分子间直接发生电子转移或抽氢 作用，产生底物和光敏剂的自由基或自由基离子，并进一步与周围的 氧反应生成氧化产物； 或经Ⅱ型反应与基态氧分子之间发生能量传递，产生单重态氧（1O2）。 单重态氧是一种高反应活性的物质，它具有亲电子性，能高效氧化生 物分子，与不饱和脂肪酸、蛋白质、核酸等反应而产生损伤效应，并 最终导致细胞死亡
西安交通大学Xi'an Jiaotong University光动力反应基本机制示意图IⅡI型反应I型反应（有氧过程）（无氧过程）YOType II ProcessesTypeIProcesses(Aerobic)(Anaerobic)y,hyRox氧化性组织底物PR*+ S*+sohv3Rrea还原性组织底物3R*+ + $*-R* + SH*基态光敏剂30S*++s*SH*--光敏剂自由基：S*一--光敏剂自由基阴光敏剂自由基阳离子离子：S*+--光敏剂自由基阳离子：Rox--氧O, +*+化性组织底物；Rred--还原性组织底物：R*组织自由基；R*一--组织自由基阴离子；R*SO--基态光敏剂：S1--激发单重态光敏剂：+--组织自由基阳离子；102--单态氧分子；0S3-激发三重态光敏剂：10,一单态氧分子：---超氧阴离子自由基；30,-基本态氧分子0,一--超氧阴离子自由基；30,-基本态氧分子；h,—激发光；h2—荧光发射；hV3--磷光发射；
Xi’an Jiaotong Jiaotong Jiaotong University University University 光动力反应基本机制示意图 hv1 hv2 hv3 SH*-光敏剂自由基；S *－-光敏剂自由基阴 离子；S*＋-光敏剂自由基阳离子；Rox-氧 化性组织底物；Rred-还原性组织底物；R*- -组织自由基；R*－-组织自由基阴离子；R* ＋-组织自由基阳离子；1O2 -单态氧分子；O2 －-超氧阴离子自由基；3O2 -基本态氧分子 S 0-基态光敏剂；S 1-激发单重态光敏剂； S 3-激发三重态光敏剂；102-单态氧分子； O2 －-超氧阴离子自由基；3O2-基本态氧 分子；hν1-激发光；hν2-荧光发射； hν3-磷光发射； 氧化性组织底物 还原性组织底物 基态光敏剂 光敏剂自由基阳离子
西安交通大学Xi'anJiaotong University4.2.2.景影响光动力效果的主要因素1光源光动力学疗法中，光照条件是否得当，对于疗效的影响至关重要。在临床治疗中，通常通过照射光的功率来推算出它的功率密度，由于光照射到生物组织会发生反射、折射、透射和吸收等现象，因此被照射组织吸收的光能通常只能估算。在实际工作中常常通过调整照射光的功率，照射的时间以及照射光斑的大小三个参数来调控照射光的功率密度
Xi’an Jiaotong Jiaotong Jiaotong University University University 4.2.2 影响光动力效果的主要因素 1 光源 光动力学疗法中，光照条件是否得当，对于疗效的 影响至关重要。在临床治疗中，通常通过照射光的 功率来推算出它的功率密度，由于光照射到生物组 织会发生反射、折射、透射和吸收等现象，因此被 照射组织吸收的光能通常只能估算。在实际工作中， 常常通过调整照射光的功率，照射的时间以及照射 光斑的大小三个参数来调控照射光的功率密度
西安交通大学Xi'an Jiaotong University影响光动力效果的主要因素4.2.2作为光动力疗法的光源，在肿瘤治疗中应用较多的激光器有氮离子泵浦染料激光器（发光波长630nm）：铜蒸汽泵浦染料激光器（发光波长630nm），金蒸汽泵浦染料激光器（发光波长627.8nm），氩激光器（发光波长632.8nm）KTP倍频的Nd：YAG激光器（发光波长532nm）和氩离子激光器（发光波长488nm，514nm）等。事实上，光源的选择与光敏剂的吸收特性密切相关。近年由于新光敏剂的出现，也有利用半导体激光器或半导体发光二极管作为光源的报道，半导体光源效率高，性能稳定，但普通的半导体光源功率较小，少数国家也能够生产功率足够大的半导号（2000-3000mW）供光动力学治疗之用，但价格体激光器较昂贵
Xi’an Jiaotong Jiaotong Jiaotong University University University 4.2.2 影响光动力效果的主要因素 作为光动力疗法的光源，在肿瘤治疗中应用较多的激光器有： 氮离子泵浦染料激光器（发光波长630 nm），铜蒸汽泵浦 染料激光器（发光波长630 nm），金蒸汽泵浦染料激光器 （发光波长627.8 nm），氦氖激光器（发光波长632.8 nm）， KTP倍频的Nd：YAG激光器（发光波长532 nm）和氩离子 激光器（发光波长488 nm，514 nm）等。事实上，光源的 选择与光敏剂的吸收特性密切相关。近年由于新光敏剂的 出现，也有利用半导体激光器或半导体发光二极管作为光 源的报道，半导体光源效率高，性能稳定，但普通的半导 体光源功率较小，少数国家也能够生产功率足够大的半导 体激光器（2000-3000mW）供光动力学治疗之用，但价格 较昂贵