近日，中国药科大学工学院副教授袁振伟团队，中国科学院院士、香港中文大学（深圳）理工学院院长唐本忠课题组，北京工业大学化学与生命科学学院博士宋峰岩共同研发出一种无重金属原子的Ⅰ型光敏剂。该光敏剂适用于双光子激活型光动力疗法，可治疗乏氧肿瘤，推动了光动力疗法的进一步应用与发展。
光敏剂与激光相互作用消灭肿瘤
“光动力疗法是一种非侵入性的治疗方法。在治疗肿瘤时，该疗法利用光敏剂和激光相互作用产生活性氧，达到杀伤肿瘤细胞的作用。”宋峰岩介绍，该过程产生的活性氧包括单线态氧、超氧阴离子以及羟基自由基。它们能够破坏肿瘤细胞的蛋白质和核酸结构等，进而消灭肿瘤细胞。
“光动力疗法的作用机制类似于晒太阳，普通人晒太阳没有问题，而光过敏人群则有可能皮肤发红起疹。”唐本忠说，类似的，吸收了光敏剂的肿瘤组织会在光照下发生光化学作用，肿瘤细胞结构破坏，引发微血管栓塞，最终使肿瘤逐渐坏死。
唐本忠表示，光一般难以深入身体内部，不过随着光纤等介入手段的发展，激光已能够进入身体多个部位。相较于其他疗法，光动力疗法可以避免开胸或开腹手术损伤，减少术后并发症。该疗法还具备高选择性，能够针对光敏剂标记的目标进行治疗，精准定位和杀伤肿瘤细胞，不会伤害正常组织。
“光动力疗法的毒副作用低，且可重复治疗。”唐本忠介绍，只有当进入局部组织的光动力药物达到一定浓度并受到足量光辐照时，才会引发光毒反应杀伤细胞。人体未受到光辐照的部位并不产生光毒反应，相比于化疗、放疗等传统肿瘤治疗手段，光动力疗法的毒副作用较低。此外，肿瘤细胞对光敏药物没有耐药性，患者不会因多次治疗而产生耐药反应，因此该疗法可实现重复治疗。
解决肿瘤治疗乏氧问题
光动力疗法的原理是光化学反应，其基本要素包括氧、光敏剂及可见光（临床上常用激光）。其中，光敏剂能够吸收特定波长的光，并在吸收光能后引发化学反应，在光动力疗法中发挥重要作用。
“治疗中，光敏剂的效果受到活性氧的产生效率、类型和组织穿透深度等因素影响。”宋峰岩介绍，在肿瘤临床治疗中，乏氧被视为是光动力疗法的主要障碍。宋峰岩进一步解释，Ⅱ型光动力疗法依赖氧气生成单线态氧，这对乏氧的深层组织可能无效；而Ⅰ型光动力疗法则通过电子转移机制产生自由基，即便在乏氧条件下也能发挥效用。
当前广泛应用的卟啉类和氨基酮戊酸类光敏剂虽已在临床实践中取得成效，但多用于Ⅱ型光动力疗法，且因激发波长较短，导致光穿透性欠佳。宋峰岩说，因此，学术界多数研究已转向探索长波长（800—1200纳米）激活的Ⅰ型光动力疗法。
“团队创新性地采用双光子技术，研发出一种用于Ⅰ型光动力疗法的无重金属原子光敏剂，激发波长达800—1000纳米，可显著增强光的穿透深度，以治疗乏氧情况下的恶性肿瘤。”袁振伟说。此外，尽管Ⅰ型光动力疗法的治疗效果较好，但其所用的光敏剂多含有重金属原子如钌、铂等，重金属原子进入人体组织后，有可能引发安全问题。因此，研究团队致力于去除这些重金属原子，同时保证光敏剂的效果。
“我们研发的光敏剂在特定修饰后，兼具聚集诱导发光和光照产生活性氧的特性，既能用于诊断又能用于治疗。”唐本忠进一步解释，这种新型光敏剂在特定修饰后能自动靶向肿瘤细胞，帮助医生确定肿瘤细胞的位置。在治疗结束后，光敏剂因不含重金属原子且水溶性良好，其残留物能够随血液循环排出体外。
袁振伟说，当前版本的光敏剂仍然需要少量氧气参与反应。未来，研究团队将完善光敏剂的分子特性。如果能研发出完全不依赖氧气，并能在深层肿瘤中发挥作用的光敏剂，将极大拓展光动力疗法的应用潜力。
近日，中国药科大学工学院副教授袁振伟团队，中国科学院院士、香港中文大学（深圳）理工学院院长唐本忠课题组，北京工业大学化学与生命科学学院博士宋峰岩共同研发出一种无重金属原子的Ⅰ型光敏剂。该光敏剂适用于双光子激活型光动力疗法，可治疗乏氧肿瘤，推动了光动力疗法的进一步应用与发展。
光敏剂与激光相互作用消灭肿瘤
“光动力疗法是一种非侵入性的治疗方法。在治疗肿瘤时，该疗法利用光敏剂和激光相互作用产生活性氧，达到杀伤肿瘤细胞的作用。”宋峰岩介绍，该过程产生的活性氧包括单线态氧、超氧阴离子以及羟基自由基。它们能够破坏肿瘤细胞的蛋白质和核酸结构等，进而消灭肿瘤细胞。
“光动力疗法的作用机制类似于晒太阳，普通人晒太阳没有问题，而光过敏人群则有可能皮肤发红起疹。”唐本忠说，类似的，吸收了光敏剂的肿瘤组织会在光照下发生光化学作用，肿瘤细胞结构破坏，引发微血管栓塞，最终使肿瘤逐渐坏死。
唐本忠表示，光一般难以深入身体内部，不过随着光纤等介入手段的发展，激光已能够进入身体多个部位。相较于其他疗法，光动力疗法可以避免开胸或开腹手术损伤，减少术后并发症。该疗法还具备高选择性，能够针对光敏剂标记的目标进行治疗，精准定位和杀伤肿瘤细胞，不会伤害正常组织。
“光动力疗法的毒副作用低，且可重复治疗。”唐本忠介绍，只有当进入局部组织的光动力药物达到一定浓度并受到足量光辐照时，才会引发光毒反应杀伤细胞。人体未受到光辐照的部位并不产生光毒反应，相比于化疗、放疗等传统肿瘤治疗手段，光动力疗法的毒副作用较低。此外，肿瘤细胞对光敏药物没有耐药性，患者不会因多次治疗而产生耐药反应，因此该疗法可实现重复治疗。
解决肿瘤治疗乏氧问题
光动力疗法的原理是光化学反应，其基本要素包括氧、光敏剂及可见光（临床上常用激光）。其中，光敏剂能够吸收特定波长的光，并在吸收光能后引发化学反应，在光动力疗法中发挥重要作用。
“治疗中，光敏剂的效果受到活性氧的产生效率、类型和组织穿透深度等因素影响。”宋峰岩介绍，在肿瘤临床治疗中，乏氧被视为是光动力疗法的主要障碍。宋峰岩进一步解释，Ⅱ型光动力疗法依赖氧气生成单线态氧，这对乏氧的深层组织可能无效；而Ⅰ型光动力疗法则通过电子转移机制产生自由基，即便在乏氧条件下也能发挥效用。
当前广泛应用的卟啉类和氨基酮戊酸类光敏剂虽已在临床实践中取得成效，但多用于Ⅱ型光动力疗法，且因激发波长较短，导致光穿透性欠佳。宋峰岩说，因此，学术界多数研究已转向探索长波长（800—1200纳米）激活的Ⅰ型光动力疗法。
“团队创新性地采用双光子技术，研发出一种用于Ⅰ型光动力疗法的无重金属原子光敏剂，激发波长达800—1000纳米，可显著增强光的穿透深度，以治疗乏氧情况下的恶性肿瘤。”袁振伟说。此外，尽管Ⅰ型光动力疗法的治疗效果较好，但其所用的光敏剂多含有重金属原子如钌、铂等，重金属原子进入人体组织后，有可能引发安全问题。因此，研究团队致力于去除这些重金属原子，同时保证光敏剂的效果。
“我们研发的光敏剂在特定修饰后，兼具聚集诱导发光和光照产生活性氧的特性，既能用于诊断又能用于治疗。”唐本忠进一步解释，这种新型光敏剂在特定修饰后能自动靶向肿瘤细胞，帮助医生确定肿瘤细胞的位置。在治疗结束后，光敏剂因不含重金属原子且水溶性良好，其残留物能够随血液循环排出体外。
袁振伟说，当前版本的光敏剂仍然需要少量氧气参与反应。未来，研究团队将完善光敏剂的分子特性。如果能研发出完全不依赖氧气，并能在深层肿瘤中发挥作用的光敏剂，将极大拓展光动力疗法的应用潜力。
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