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纳米材料在光动力治疗肿瘤领域的应用

发布时间:2019-11-14 11:49
【摘要】:光动力治疗(PDT),是由光敏剂(或者其纳米粒子)介导,在光的作用下,使生物分子和细胞发生形态或功能上的变化,从而诱导组织细胞损伤及坏死,被称为光敏化-氧化作用的一种非侵入治疗手段。光敏剂纳米粒子、光、单线态氧是光动力疗法的三个重要元素。目前,PDT在临床上主要应用于恶性肿瘤的治疗,具有高选择性、低毒性、微创性、靶向性好、重复治疗、治疗时间短、可与放疗和化疗协同作用等优势,在肿瘤治疗领域具有非常广泛的应用前景。根据已有文献对肿瘤的光动力治疗方法进行了综述,介绍了光敏剂(主要是纳米粒子)和光动力治疗的研究现状,展望了其未来发展方向。研究结果发现以光敏剂纳米粒子为基础的光动力治疗对肿瘤组织具有特异性吸收和滞留作用,特别对体积较小、浅表肿瘤疗效显著,对恶性肿瘤治疗也有很好的辅助作用,在肿瘤治疗领域具有广阔的应用前景。
【图文】:

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第2期梁平平等:纳米材料在光动力治疗肿瘤领域的应用图1光动力治疗示意图Fig.1SchematicillustrationofPDT2光动力治疗的背景与发展1900年,OscarRaab博士[5]偶然发现吖啶经激发后可以杀死草履虫,而单纯的吖啶或者激发光源本身均不能杀死草履虫。Raab的这一发现被公认为是有关光动力疗法的最早期观察。1904年,Tappeiner[6]通过研究发现,光敏剂在光照下杀死细胞的过程对氧具有依赖性,并首次使用光动力效应(PhotodynamicEffect)的概念来描述这一光敏化现象,该研究为光动力治疗的研究奠定了的基矗此后,人们逐渐将光动力疗法延伸至肿瘤的诊断等多个方面。20世纪70年代伴随着激光技术的发展,光动力治疗肿瘤的临床技术转化也随之加速。1972年,Diamond等[7]首次提出联合卟啉化合物肿瘤定位及其光毒性来进行肿瘤治疗,真正开启了光动力疗法的广泛研究之门。此后,科学家们又陆续进行了PDT治疗膀胱癌、食管癌、胃癌等的研究。1993年,加拿大健康保护局(TheHealthProtectionBureauofCanada)正式批准了卟吩姆钠类药物的商品化,该产品可用于治疗膀胱癌,光动力疗法正式进入临床应用。3光动力治疗的原理与机制3.1光动力治疗的原理光动力疗法又被称作光化学疗法(Photochemotherapy)或光辐射疗法,是20世纪80年代后期问世的一种用于疾病诊断与治疗的新技术[8]。它的基本原理是以病变组织摄取的光敏剂纳米粒子为介质,采用适当波长的光来激发光敏剂纳米粒子,激发态的光敏剂与病变组织微环境中的氧发生能量转移,随即生成的活性氧物种和相邻的生物大分子发生氧化反应,从而引发一系列的生物效应,并对细胞膜、线粒体和溶酶体及其他细胞器产生不可逆的损伤,,达到病变组织治疗的目的,以第一代光敏剂卟啉为?

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?3.1光动力治疗的原理光动力疗法又被称作光化学疗法(Photochemotherapy)或光辐射疗法,是20世纪80年代后期问世的一种用于疾病诊断与治疗的新技术[8]。它的基本原理是以病变组织摄取的光敏剂纳米粒子为介质,采用适当波长的光来激发光敏剂纳米粒子,激发态的光敏剂与病变组织微环境中的氧发生能量转移,随即生成的活性氧物种和相邻的生物大分子发生氧化反应,从而引发一系列的生物效应,并对细胞膜、线粒体和溶酶体及其他细胞器产生不可逆的损伤,达到病变组织治疗的目的,以第一代光敏剂卟啉为例,其原理图如图2所示[9]。与其他肿瘤治疗方法相比较,PDT有较好的肿瘤靶向性,其选择性主要归因于以下两个方面:①光敏剂纳米粒子在肿瘤组织细胞内的选择性集聚;②特定波长光在病变位点的局部照射。提高光敏剂纳米粒子对病变组织细胞的特异性,尽量减少其对正常组织细胞的损伤是PDT发展的主要方向之一[10]。目前,光敏剂纳米粒子在肿瘤组织中特异性积累的原理还不是很明确,有研究表明其主要原因可能为肿瘤组织对纳米粒子的增强渗透滞留效应(EnhancedPermeabilityandRetentionEffect,EPR)[11]。图2光动力治疗肿瘤的原理[9]Fig.2TheprincipleofPDT[9]光敏剂纳米粒子进入细胞并被特定波长的光照射后,吸收能量由基态跃迁至单重激发态,再经系间窜越过程转化为三重激发态,随后三重激发态与底物作用产生单线态氧(1O2)及活性氧物种作为细胞毒性物开始对肿瘤细胞直接或间接杀伤,这一过程即PDT所涉及的光动力反应。这一反应一般可分为I型及Ⅱ型两种反应,如图3所示,而且大多数PDT以Ⅱ型反应为主[12]。I型:三重激发态的光敏剂纳米粒子与细胞膜或者生物大分子反应,转移一个氢原子或电?

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