光動力療法
關(guān)注創(chuàng)建者：優(yōu)秀啊 創(chuàng)建時間：2018-11-28
光動力療法的實(shí)例教程
【引言】
最近，癌癥免疫療法成為一種高效的癌癥治療方法。免疫檢點(diǎn)封鎖（ICB）利用抗體阻斷負(fù)性免疫調(diào)節(jié)通路，已經(jīng)在幾個晚期癌癥中獲得了臨床成功。然而，由于宿主免疫系統(tǒng)的激活不足，導(dǎo)致ICB對許多癌癥的系統(tǒng)性抗腫瘤反應(yīng)的比率是有限的。將ICB與其他免疫原性治療相結(jié)合可提高非炎癥性腫瘤的反應(yīng)率。光動力療法（PDT）會引起急性炎癥反應(yīng)，改變腫瘤微環(huán)境，并有希望顯著提高ICB的療效。然而，PDT和ICB的協(xié)同治療很少被探索。
【成果簡介】
近日，美國芝加哥大學(xué)的林文斌教授（通訊作者）等報(bào)道了一種納米金屬有機(jī)骨架(Fe-TBP)，作為一種新型的納米光敏劑來克服腫瘤缺氧和提高PDT的敏感效率，用于癌癥免疫治療的非炎癥性腫瘤。Fe-TBP是含氧量正常和低氧條件下由鐵氧簇、卟啉配體和敏化PDT構(gòu)建的。Fe-TBP調(diào)解的PDT顯著改善了抗-程序性死亡-配體1（α-PD-L1）的治療效果，并引起了結(jié)直腸癌小鼠模型的遠(yuǎn)位效應(yīng)，導(dǎo)致了90%的腫瘤退化。機(jī)械研究表明，F(xiàn)e-TBP調(diào)解的PDT誘導(dǎo)了細(xì)胞毒素T細(xì)胞的腫瘤浸潤是有重大意義的。研究成果以題為“Nanoscale Metal-Organic Framework Overcomes Hypoxia for Photodynamic Therapy Primed Cancer Immunotherapy”發(fā)布在國際著名期刊JACS上。
展開 光熱療法 (PTT) 和光動力療法 (PDT)是運(yùn)用光敏藥物和激光活化治療新生血管和腫瘤類疾病的一種新方法。光熱治療法是將具有較高光熱轉(zhuǎn)換效率的材料注射入人體內(nèi)部，利用靶向性識別技術(shù)聚集在腫瘤組織附近，并在外部光源的照射下將光能轉(zhuǎn)化為熱能來殺死癌細(xì)胞的一種治療方法。光動力治療用特定波長照射腫瘤部位，使選擇性聚集在腫瘤組織的光敏藥物活化，引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)或熱效應(yīng)破壞腫瘤。作為非侵入性的治療方法，光熱和光動力治療相比于傳統(tǒng)腫瘤療法，其優(yōu)勢在于能夠?qū)崿F(xiàn)時空可控地對腫瘤區(qū)域精確照射，進(jìn)行有效的治療，達(dá)到最大限度地減少副作用的效果。
然而，傳統(tǒng)光熱劑存在明顯的局限性：比如光熱轉(zhuǎn)換效率低、光穩(wěn)定性差、光敏劑光穿透深度較淺。鑒于此，研發(fā)新型光敏劑材料，尤其是可將光熱劑、光敏劑和聚合物基體復(fù)合制備的新型可注射水凝膠，以同時進(jìn)行PTT和PDT，為癌癥治療中提供新的更有效媒介。但將光熱劑，光敏劑引入水凝膠中，操作發(fā)展，對材料進(jìn)行復(fù)雜的修飾是難以避免的。因此，探索單一有效成分的光新型療劑，一直是該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。
上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院朱申敏教授和醫(yī)學(xué)院附屬第九人民醫(yī)院眼科汪朝陽主任醫(yī)師團(tuán)隊(duì)提出了一種簡單的方法，利用氨基修飾的碳點(diǎn) (NCD) 和醛基改性纖維素納米晶體間的反應(yīng)，制備用于同時光熱和光動力療法的可注射水凝膠（圖1）。NCD不僅作為光熱劑與光敏劑，同時作為交聯(lián)劑形成水凝膠。NCD表現(xiàn)出 77.6% 的光熱轉(zhuǎn)換效率，并且在660 nm光照下具有 0.37 的高單線態(tài)氧量子產(chǎn)率。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)動物實(shí)驗(yàn)證明水凝膠無毒和有效的腫瘤抑制作用。
展開 圖四、光動力療法(PDT)與化療相結(jié)合的平臺
（a） PVP-rGO / Bi2S3納米復(fù)合材料的合成示例及聯(lián)合化學(xué)光熱作用癌細(xì)胞的機(jī)制
（b） 不同pH值下，有或無808 nm激光照射下，PVP-rGO / Bi2S3 @ DOX復(fù)合物釋放DOX；
（c） 有或無808 nm激光照射下，HepG2細(xì)胞與free DOX、PVP-rGO / Bi2S3和PVP-rGO / Bi2S3@DOX孵育24 h后的細(xì)胞存活率。
圖五、光動力療法(PDT)與化療相結(jié)合的平臺
（a）G-PLL /DOX /ZnPc的協(xié)同抗癌機(jī)制；
（b）DOX和ZnPc在pH = 5.0和7.4 PBS緩沖液中的釋放曲線；
（c）在照射下與ZnPc、G PLL /ZnPc和G-PLL /DOX /ZnPc一起孵育時，1O2探針在440 nm處的吸光度變化。
圖六、光動力療法(PDT)、光熱療法(PTT)與化療相結(jié)合的平臺
圖七、多種抗癌藥物的協(xié)同抗癌平臺
（a、b）基于石墨烯的細(xì)胞蛋白酶介導(dǎo)的聯(lián)合釋藥系統(tǒng)示意圖；
（c）有和無弗林蛋白酶情況下，rTRAIL-fGO或rTRAIL-nGO的rTRAIL的體外釋放曲線；
（d）在pH 7.4和5.5下，rTRAIL/DOX-fGO的DOX體外釋放曲線。
展開 但是，由于化療藥物有著嚴(yán)重的副作用和誘導(dǎo)耐藥性產(chǎn)生的缺陷，故而化學(xué)療法在其臨床應(yīng)用中，經(jīng)常出現(xiàn)腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。目前，為了加強(qiáng)患者的治療效果，比較流行的是將具有不同抗癌機(jī)制優(yōu)點(diǎn)的治療方法結(jié)合起來以實(shí)現(xiàn)“1+1＞2”的治療效果。例如，光動力療法由于其微創(chuàng)性、可忽略的全身毒性、較少的副作用和有效避免耐藥性的優(yōu)點(diǎn)，能很好的改善傳統(tǒng)治療效果。但是，由于疏水性光敏劑會出現(xiàn)的嚴(yán)重聚集，使得其光動力治療效果降低甚至消失。因此設(shè)計(jì)具有高單線態(tài)氧（1O2）量子產(chǎn)率（QY）的光敏劑仍然是具有挑戰(zhàn)性的。
【成果簡介】
近日，美國國立衛(wèi)生研究院的陳小元教授、浙江大學(xué)的黃飛鶴教授和毛崢偉副教授以及美國猶他州大學(xué)的Peter J. Stang教授（共同通訊作者）等報(bào)道了一種利用順式—(PEt3)2Pt(OTf)2構(gòu)建的一種離散的有機(jī)鉑（II）金屬丙烯酸酯以改善1O2 QY，從而實(shí)現(xiàn)協(xié)同抗癌的功效。具有三模態(tài)成像能力的金屬填充納米顆粒（MNPs）可以精確診斷腫瘤并實(shí)時監(jiān)測MNPs的遞送過程、生物分布和排泄情況。MNPs對U87MG、耐藥性A2780CIS和原位腫瘤模型都表現(xiàn)出優(yōu)異的抗腫瘤轉(zhuǎn)移作用和優(yōu)異的抗腫瘤性能，并且在單次治療后消除的腫瘤不在復(fù)發(fā)。通過基因芯片分析實(shí)驗(yàn)證實(shí)了不同治療方式對腫瘤消除的各自貢獻(xiàn)。 因此這種超分子平臺在精確的癌癥診斷治療中具有巨大的潛力。研究成果以題為“A discrete organoplatinum(II) metallacage as a multimodality theranostic platform for cancer photochemotherapy”發(fā)表在國際著名期刊Nat. Commun.上。本文第一作者為：喻國燦。
展開 光動力療法(photodynamic therapy，簡寫為 PDT)是通過光動力作用處理癌癥的一種新的治療模式。其基本運(yùn)作過程是利用光敏劑(抗癌藥物)和光的共同作用而形成細(xì)胞毒素，并對病變細(xì)胞(癌細(xì)胞)或者其他病變組織實(shí)施殺滅。當(dāng)健康和病變組織上的藥物集聚到合適濃度時，人為調(diào)節(jié)特定波長的光對相應(yīng)的組織區(qū)域進(jìn)行照射，經(jīng)光激發(fā)的 PDT 藥物(一般是具有光敏活性的化合物)引發(fā)光毒效應(yīng)。有效的PDT治療過程必須具備3個要素，即光敏劑、光、氧氣。[1]
其中作為不可或缺的一環(huán)的光敏劑發(fā)展至今已有三代。
第一代光敏劑：發(fā)展于二十世紀(jì)70年代和80年代早期，主要為卟啉類混合物；
第二代光敏劑：指二十世紀(jì)80年代后期開發(fā)的具有不同結(jié)構(gòu)類型的卟啉衍生物單體和相關(guān)合成化合物；
第三代光敏劑：將光敏劑與單克 隆抗體或其他小的生物活性分子如類固醇、類脂、肽、核苷和核苷酸連接，以得到具有靶向功能的光敏劑。[2]
本文就葉綠素相關(guān)的光敏劑及其在抗腫瘤納米材料中的應(yīng)用做一個整理。
1、mTHPC
mTHPC(商品名為Foscan)，作為第二代光敏劑展現(xiàn)出了多種光動力治療方面的優(yōu)良特性，在歐洲及日本已被用于治療頭頸癌。這種光敏劑在生理pH條件下是一種疏水的帶中性電荷的分子，可穿透7mm的深度，在652nm處被激發(fā)以發(fā)揮光動力治療的效果。
圖為mTHPC結(jié)構(gòu)式
Fabrice P. Navarro等[3]制備了mTHPC固體脂質(zhì)體用于光動力治療，并證明它具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，以及較小的粒徑分布。此外還評價了它的光物理、物理化學(xué)性質(zhì)、光譜吸收、單線態(tài)氧、膠體穩(wěn)定性、粒徑以及電位。并選用了MCF-7細(xì)胞來評價該納米粒的光毒性，最終證明mTHPC固體脂質(zhì)體是一種很有前途的藥物遞送系統(tǒng)。
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光動力療法的最新內(nèi)容
聚碳酸酯(PC)是一種常用的工程塑料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和化學(xué)性能。PC在加工、貯存和應(yīng)用中都會與空氣接觸，外部環(huán)境極易對其結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生影響，使得材料發(fā)生不同程度的老化，影響其性能和服役壽命。
因此，本文基于高分子材料的老化動力學(xué)模型k=f(I)·f(H)·f(T)，式中f(I)為輻照對材料損傷的函數(shù)描述，f(H)為濕度對材料損傷的函數(shù)描述，f(T)為溫度對材料損傷的函數(shù)描述，老化速率
抗菌光動力療法(aPDT)是一種針對多藥耐藥細(xì)菌的有效殺菌方法。然而，廣譜aPDT不分青紅皂白地殺滅細(xì)菌，可能會導(dǎo)致微生物群失衡，并對正常細(xì)胞產(chǎn)生細(xì)胞毒性。因此，需要開發(fā)能夠特異性殺死特定病原菌而不引起微環(huán)境失衡或破壞正常宿主哺乳動物細(xì)胞的光動力抗菌材料。
光響應(yīng)水凝膠傷口敷料
圖1.常見光敏劑用于制備多功能光響應(yīng)水凝膠用于加速傷口愈合
光熱療法（PTT）和光動力療法（PDT）在預(yù)防傷口感染和促進(jìn)傷口愈合方面顯示出巨大的應(yīng)用前景。此外，由于其優(yōu)異的生化作用，水凝膠在傷口敷料領(lǐng)域已顯示出誘人的優(yōu)勢。
靜脈注射的納米藥物要經(jīng)過血液循環(huán)、腫瘤蓄積、腫瘤組織的高效滲透、腫瘤細(xì)胞靶向和內(nèi)化、癌細(xì)胞內(nèi)特異性釋放、細(xì)胞器靶向等多個逐級遞減的級聯(lián)過程來發(fā)揮作用。其中，細(xì)胞靶向和細(xì)胞器靶向因其涉及到藥物的細(xì)胞內(nèi)化以及在最終靶點(diǎn)上的富集，為兩個層次上的一級聯(lián)過程，可被稱為“級聯(lián)靶向”。近年來，人們一直在發(fā)展新型的納米載體，并向其中引入一個或者多個靶向基團(tuán)
光熱療法 (PTT) 和光動力療法 (PDT)是運(yùn)用光敏藥物和激光活化治療新生血管和腫瘤類疾病的一種新方法。光熱治療法是將具有較高光熱轉(zhuǎn)換效率的材料注射入人體內(nèi)部，利用靶向性識別技術(shù)聚集在腫瘤組織附近，并在外部光源的照射下將光能轉(zhuǎn)化為熱能來殺死癌細(xì)胞的一種治療方法。
由德克薩斯大學(xué)阿靈頓分校的物理系陳偉教授和華南理工大學(xué)汪凌云教授領(lǐng)導(dǎo)的一個國際團(tuán)隊(duì)在高影響力的國際期刊Bioactive Materials（影響因子 14.59）上發(fā)表了一篇基于聚集誘導(dǎo)發(fā)光體的突破性的微波光動力癌癥療法 (MIPDT) 方法。
近年來，新冠肺炎等傳染病的爆發(fā)，使得個人防護(hù)裝備的需求增加，在疫情爆發(fā)初期往往會導(dǎo)致原材料的短缺。此外，不適當(dāng)?shù)膫€人防護(hù)設(shè)備的后處理和消毒也可能會具有交叉污染的風(fēng)險(xiǎn)。因此，探索具有攔截和滅活致病微生物的抗菌材料，開發(fā)可重復(fù)使用、易殺菌的個人防護(hù)用品具有重要意義。
近日，唐本忠院士/王東副教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一類利用靜電紡絲技術(shù)制備的具有日光觸發(fā)的光動力
光動力治療（PDT）在癌癥治療領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力。得益于優(yōu)異的光學(xué)性能和聚集誘導(dǎo)活性氧（ROS）產(chǎn)生增強(qiáng)特性，具有AIE性質(zhì)的光敏劑在腫瘤的熒光可視化光動力治療中表現(xiàn)突出。然而，目前所報(bào)道的AIE光敏劑大多是以產(chǎn)生單線態(tài)氧（1O2）為主的II型光敏劑。由于II型光敏劑產(chǎn)生ROS的過程對氧氣的依賴性較高，其ROS產(chǎn)生效率往往受限于腫瘤組織的乏氧情況
聚電解質(zhì)在生物體系和生產(chǎn)生活中都扮演著重要角色。在各種聚電解質(zhì)中，超支化聚電解質(zhì)以其特殊的三維支化結(jié)構(gòu)而具有獨(dú)特性質(zhì)，但是，目前超支化聚電解質(zhì)的合成仍具有較大挑戰(zhàn)。通常，超支化聚合物可通過AB2單體縮聚而成，但此類單體化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，導(dǎo)致其合成困難，且制備得到的聚合物功能受限。另一種用于超支化聚合物的合成方法是將
光動力療法(PDT)在治療細(xì)菌引起的生物膜感染方面具有巨大的應(yīng)用潛力。但是革蘭氏陰性菌的外膜和帶高負(fù)電荷的脂質(zhì)部分阻礙了光敏劑與細(xì)菌的有效結(jié)合，這導(dǎo)致了PDT對革蘭氏陰性菌的殺傷效率不高。現(xiàn)有的解決方法是將PS與陽離子聚合物或陽離子抗菌肽相結(jié)合。陽離子光活性納米粒子(NPs)通過與的細(xì)菌結(jié)合，不僅可以提高革蘭氏陰性菌對PDT的敏感性，還可以增強(qiáng)生物膜滲透和根除。
