【概述】 光动力疗法(PDT)是一种联合利用光敏剂(PS)、光和氧分子，通过光动力反应选择性地治疗恶性肿瘤、血管性病变和微生物感染等疾病的新型疗法[1]。PDT作为光治疗的一种重要方法，已逐渐成为继手术、放疗和化疗之后治疗肿瘤的第四种微创疗法，同时还是治疗鲜红斑痣等特殊疾病的首选疗法。针对快速发展的PDT领域，福建师范大学李步洪教授课题组与解放军总医院第一医学中心合作完成了PDT最新研究进展的综述，并展望了临床个性化精准PDT治疗及其推广应用所面临的挑战和未来发展方向。
背景
光敏剂作为PDT的关键要素之一，其性能直接决定PDT的疗效及其临床应用与推广，提升和优化光敏剂的性能和功能始终是国际前沿研究热点。光源作为PDT的三大要素之一，其发光波长、辐照方式以及剂量直接决定PDT的选择性和疗效，LED和激光器是目前临床应用最为广泛的光源。血氧浓度在Ⅱ型PDT中，氧分子参与光敏化的动力学反应过程，直接决定光敏化1O2产量和PDT疗效，氧载体由血红蛋白分子等天然物质、无机物或有机聚合物制成，通过物理吸附氧分子并将其运输到病灶位置，以确保光敏化过程中氧的供给和补给。临床手术是最简单直观的方法，化疗和放疗可获得较高的肿瘤抑制率；光热疗法（PTT）、PDT和磁热疗(MHT)的毒副作用小且肿瘤选择性良好；与其他疗法相比，免疫疗法在抑制肿瘤转移和复发方面独具优越性；声动力疗法（SDT）的超声激发源实现了深部病灶的治疗。
发展趋势
（1）新型光敏剂的研发主要集中在六个方向：1）提高1O2量子产率；2）提高光敏剂的递送效率；3）增强细胞对光敏剂的吸收；4）优化光敏剂对光能的利用率；5）研发抗乏氧型光敏剂；6）研发具有协同治疗功能的光敏剂。虽然新型光敏剂研发方兴未艾，但临床试验数据和生物安全性评估严重匮乏，绝大部分研究工作尚处在探索阶段，进入临床试验的理想新型光敏剂数量十分有限。
图1.PDT新型光敏剂
（2）可穿戴PDT光源通过无机LED阵列与穿戴物品的结合以及柔性LED与无线驱动LED的结合，在贴合性与便携性方面有较大改善，柔性LED和无线驱动LED还推动了可植入式以及一次性光源的研发，是未来PDT光源的重要发展方向。不同类型PDT辐射源的发光波长不尽相同，临床治疗时可根据实际需求进行选择。理想PDT光源的选择依据主要有：1)光敏剂的最佳吸收波长，是单光子还是双光子吸收，光源的发光光谱与光敏剂的吸收光谱匹配；2)治疗病灶的部位和大小，光波在组织中的穿透深度能否分别满足病灶深度需求；3)光源的最大发光功率、发光面积及其光稳定性；4)连续或脉冲输出光源；5)光源的性价比及其操控技术要求等。
表1.PDT辐射源及相应的发光波长
（3）在II型PDT中，氧分子参与光敏化的动力学反应过程，直接决定光敏化1O2产量和PDT疗效。测定血氧浓度的主要参量包括氧分压（pO2）、氧浓度和血红蛋白氧饱和度等，血氧浓度受到以下因素的影响：1）治疗靶组织的微环境，以实体肿瘤为例，组织乏氧是PDT疗效受限的最为关键因素；2）PDT属耗氧反应，血氧浓度将随着治疗时间减小；3）PDT过程中引起供氧微血管的封闭，限制氧后续供给导致缺氧。如图2所示,可采用增强氧供给或降低氧损耗等两种不同方法以提高PDT过程中血氧浓度的供给和补给。
图2. 克服PDT乏氧的方法
（4）为了提高疗效，PDT可以联合手术、放疗、化疗、光热疗法、声动力疗法、磁热疗和免疫疗法等疗法，以及同时使用两种不同光敏剂等协同治疗新策略。PDT与其他肿瘤疗法的协同治疗，有助于实现不同疗法之间的优势互补，进而提高PDT疗效。
图3.增强PDT的协同治疗策略
（5）临床研究结果表明，PDT疗效往往因为患者的个体差异而呈现显著差异，PDT疗效还受治疗前、中、后的靶组织光学特性、组织微环境、血流速度、光敏剂在体分布及其光漂白、治疗光在体分布、1O2产量，以及组织生物响应等剂量参数的影响，动态定量监测在体光敏剂浓度及分布、光在治疗靶组织中的能量分布，以及血氧饱和度是精确计算剂量并预测疗效的前提；由于这三个剂量参数之间的相互作用和影响，难以通过监测某个单一参数计算剂量，因此开发多通道监测系统是未来的发展趋势。根据不同治疗病种，PDT分为肿瘤靶向、血管靶向和微生物靶向3种治疗类型，其中微生物靶向是PDT未来拓展应用的重点领域。如表2所示，高光谱成像、光学相干断层成像(OCT)、光声成像测量和1O2发光成像等先进光学成像技术已被成功应用于监测PDT剂量参数，由原来的单点/逐点信号采集发展为2D成像。同时，这些成像技术的灵敏度、分辨率、视场和速度等性能均得到了提升，为临床转化应用奠定了坚实的基础。
表2.监测PDT剂量参数的光学技术
（6）根据不同治疗病种，PDT分为肿瘤靶向、血管靶向和微生物靶向3种治疗类型，其中微生物靶向是PDT未来拓展应用的重点领域。
图4.临床PDT治疗病种
参考文献：https://www.opticsjournal.net/m/Articles/OJaf12edc3f34287bc/Abstract
