光动力学疗法抗癌新突破——新型近红外光敏剂|前沿应用

2020-12-11 16:19:27, HORIBA HORIBA科学仪器事业部

癌症是一类严重危害群众健康的慢性病，我国每年新发癌症病例超过350万，死亡病例超过200万。如果有一种方法，无需开刀却能够精准有效治疗癌症，且没有任何毒性以及并发症，你是不是觉得它遥不可及或者太完美而不真实？

这也难怪，到目前为止，对于癌症的根治，仍没有比外科手术更有效的治疗手段，即便我们都知道术后部分患者可能出现并发症或诱发其他病患，以及可能还要承受化疗、放疗的痛苦。

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然而，科技的使命之一就是解决当下难题，创造美好生活。现在已经有一种方法，不仅能精准治疗癌症，而且没有后续烦恼，它就是光动力学疗法。根据国家卫生研究所2018年公布的一项研究，对于无法手术的癌症类型，光动力学疗法有着非常广阔的应用前景，如从骨骼开始病变的骨肉瘤就是典型。

目前光动力学疗法已被用于治疗结肠癌、卵巢癌、宫颈癌和皮肤癌等疾病中了，本篇文章就将带大家重点了解光动力学疗法的优势、目前的发展瓶颈以及新的突破。

精准、有效！新的抗癌疗法正在到来

光动力学疗法是用光敏药物和激光活化治疗肿瘤疾病的一种新方法。它的治疗机理是什么呢？

医生将光敏剂注射进入人体，光敏剂可被肿瘤组织选择性摄取；
之后再用特定波长的激光照射肿瘤部位，使组织吸收的光敏剂受到激发，引发光化学反应，生成活性很强的单态氧；
单态氧能与附近的肿瘤细胞发生氧化反应，最终杀死肿瘤细胞。

与传统肿瘤疗法相比，光动力学疗法的优势在于能够进行精确有效的治疗。不仅如此，它的副作用也很小，因为光动力学疗法与使用毒性光源的放疗和使用细胞毒药物的化疗不同，其核心在于光敏剂，光敏剂分子是无毒且良性的，消灭癌细胞时并不会损伤正常细胞。

光动力疗法的机理

我们已经知道，光动力学疗法能够有效改善患者症状，为癌症治疗带来福音。既然该疗法具有如此多优势，它的临床应用状况如何呢？

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突破可见光限制的光敏剂

事实上，虽然光动力学疗法已经投入临床，但仅局限于皮肤疾病或者浅表肿瘤，原因就在于目前该疗法多采用可见光，而可见光在人体组织的穿透能力较差，无法深入治疗。为拓宽光动力学疗法的应用，研究者们开始寻找一种新的光敏药物，以期将可使用的光扩展至具有更好组织穿透性的近红外区域，以便深入治疗肺、乳腺或肝脏等部位的癌症。

马萨诸塞大学韩刚博士就在这一方面做出了突破，他成功制备出一种新的近红外光敏剂。这种光敏剂能够穿透深层组织，不仅能解决光动力学疗法穿透能力差的问题，同时还能提高光敏剂的反应效率（在近红外范围表现出显著增强的吸收和单态氧生成效率）。这一突破具有非常重要的意义，有望将光动力学疗法推向深层组织和大尺寸的癌症治疗。

韩刚博士

马萨诸塞大学医学院

生物化学与分子药理学副教授

实验室首席研究员

光谱技术助力癌症治疗

为了增强光敏剂对光的吸收，韩博士采用了能量共振转移（RET）机制来构建新型光敏剂分子。

韩博士指出：“人们对RET的了解已经很多，但在之前并未想过将之运用到光动力学疗法中。但我们研究后发现，RET可以延长吸收，并将光吸收范围从可见光区域转移到近红外区域，进而提高近红外光子的利用率，十分适合用于光动力学疗法。”

具体的研究过程是怎样的呢？

先利用可生物降解的共聚物对该新型光敏剂分子进行包封，从而形成水溶性的的有机纳米颗粒——光敏分子；
接着利用这些纳米颗粒对患有乳腺癌的小鼠进行实验，当光敏分子注射到老鼠体内后，韩博士发现光敏剂逐渐向肿瘤聚集；
最后使用HORIBA FluoroMax®和Fluorolog®荧光光谱仪激发红外光源，从体外照射30分钟，他们观察到肿瘤组织明显坏死。

韩博士研究的结果表明，他们制备的新型光敏剂，在近红外范围表现出显著增强的吸收和单态氧生成效率，对癌细胞具有优异的治疗效果。不仅如此，该研究也为未来的临床癌症治疗提供了光敏剂分子设计的新思路。

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“我们做的这个新药物分子很有前途，它不像其他疗法会产生毒性。当然，目前的研究主要在动物身上, 在临床试验之前我们还需进一步测试，还有一段路要走。”韩刚博士如是说。

我们期待着光动力学疗法实现全面临床应用的那一天，相信那时候癌症患者将不再恐惧和痛苦，我们的生活真正实现喜乐安康。

在本研究中，FluoroMax®荧光光谱仪的一体式优势，加上Fluorolog®荧光光谱仪的模块化功能，为测量能量共振转移过程提供了便利。不仅如此，它们还具有高灵敏度，可用于测量磷光寿命、荧光寿命测量。

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论文原文

本研究以Enhancing Photodynamic Therapy through Resonance Energy Transfer Constructed Near‐Infrared Photosensitized Nanoparticles为题，发表于Advanced materials 2017, 29, 1604789。

作者：L. Huang, Z. Li, Y. Zhao, J. Yang, Y. Yang, A. I. Pendharkar, Y. Zhang, S. Kelmar, L. Chen, W. Wu, J. Zhao, G. Han

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.201604789

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