光动力疗法

光动力疗法（PDT），是一种形式的光疗涉及光和光敏化学物质，配合使用分子氧以引起细胞死亡（光毒性）。

光动力疗法广泛用于治疗痤疮。它在临床上用于治疗多种疾病，包括湿性年龄相关性黄斑变性、银屑病、动脉粥样硬化，并在抗病毒治疗中显示出一定的疗效，包括疱疹。它还把恶性癌症包括头颈，肺，膀胱和特定的皮肤。该技术也已在狗模型和人类前列腺癌患者中进行了前列腺癌治疗的测试。

它被认为是一种既微创又微毒的治疗策略。其他基于光的和激光疗法，例如激光伤口愈合和复兴，或强脉冲光脱毛，不需要光敏剂。光敏剂已被用于对血浆和水进行消毒，以去除血液传播的病毒和微生物，并已考虑用于农业用途，包括除草剂和杀虫剂。

光动力疗法的优势减少了对精细手术和长时间康复的需要，并且减少了疤痕组织和毁容的形成。副作用是皮肤组织的相关光敏性。

光动力疗法应用涉及三个组件：一个光敏剂，一个光源和组织氧。光源的波长需要适合激发光敏剂以产生自由基和/或活性氧。这些是自由基（I型），通过从底物分子和称为单线态氧（II型）的高活性氧状态中提取电子或转移而产生。

光动力疗法是一个多阶段的过程。首先，在没有光的情况下，全身或局部施用具有可忽略的暗毒性的光敏剂。当病变组织中出现足量的光敏剂时，光敏剂通过暴露于特定时间段的光而被激活。光剂量提供足够的能量来刺激光敏剂，但不足以损害邻近的健康组织。活性氧杀死靶细胞。

在空气和组织中，分子氧(O2)以三重态出现，而几乎所有其他分子都处于单重态。量子力学禁止三重态分子和单重态分子之间的反应，使氧在生理条件下相对不反应。光敏剂是一种化合物，它可以在吸收光后被提升到激发态，并与氧进行系统间交叉(ISC)以产生单线态氧。该物种具有高度的细胞毒性，可迅速攻击它遇到的任何有机化合物。它会在平均3µs内迅速从细胞中消除。

当光敏剂处于激发态(3Psen*)时，它可以与分子三线态氧(3O2)相互作用并产生自由基和活性氧(ROS)，这对II型机制至关重要。这些物质包括单线态氧(1O2)、羟基自由基(•OH)和超氧化物(O2-)离子。它们可以与细胞成分相互作用，包括不饱和脂质、氨基酸残基和核酸。如果发生足够的氧化损伤，这将导致靶细胞死亡（仅在照明区域内）。

当发色团分子（例如环状四吡咯分子）吸收光子时，其中一个电子被提升到更高能量的轨道，将发色团从基态(S0)提升到短寿命的电子激发态(Sn)由振动子级(Sn')组成。激发的发色团可以通过内部转换(IC)通过这些子能级快速衰减以填充xxx个激发单线态(S1)，然后快速松弛回基态，从而失去能量。

从激发单线态(S1)到基态(S0)的衰减是通过荧光(S1→S0)进行的。受激荧光团的单线态寿命非常短（τfl.=10-9–10-6秒），因为相同自旋态（S→S或T→T）之间的跃迁保持了电子的自旋多重性，并且根据旋转选择规则，因此被认为是“允许的”转换。或者，激发的单线态电子（S1）可以经历自旋反转并通过系统间交叉填充低能量的xxx激发三线态（T1）(ISC);一个自旋禁止过程，因为电子的自旋不再守恒。然后，激发的电子可以经历第二次自旋禁止反转，并通过磷光（T1→S0）衰减到基态（S0），从而减少激发三重态（T1）的数量。由于自旋禁止三重态到单重态的转变，磷光的寿命（τP=10-3-1秒）比荧光的寿命长得多。

处于激发单线态(1Psen*,S>0)的四吡咯光敏剂在系统间交叉方面相对有效，因此可以具有高的三线态量子产率。该物种较长的寿命足以使激发的三重态光敏剂与周围的生物分子相互作用，包括细胞膜成分。

光免疫是用于各种癌症的肿瘤治疗，结合肿瘤的光动力治疗用免疫治疗。光动力疗法与免疫疗法相结合可增强免疫刺激反应，并对转移性癌症治疗具有协同作用。

一些光敏剂在血管组织的内皮细胞中自然积累，从而允许“血管靶向”光动力疗法。

Verteporfin被证明可以在静脉注射药物后的前三十分钟内靶向由黄斑部黄斑变性引起的新血管系统。

与正常组织相比，大多数类型的癌症在光敏剂的吸收和积累方面都特别活跃，这使得癌症特别容易受到PDT的影响。由于光敏剂对血管内皮细胞也有很高的亲和力。

一些光敏剂已经过化学修饰以掺入分枝杆菌的菌膜中。这些分子显示出有希望的体外活性，并且是靶向递送光敏剂的潜在候选者。此外，抗菌光动力疗法具有非常有效地杀死多重耐药病原菌的潜力，并因其在细菌中诱导耐药性的低潜力而得到认可，这可以迅速针对传统抗生素疗法进行开发。