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1、新一代二氢卟吩类光敏剂的制备与性质研究分类号： 学校代码： 10574 密级： 学号：2007021203South China Normal University硕士学位论文题目：二氢卟吩类新型光敏剂的制备与光敏性质研究学位申请人： 王 君 专业名称： 材料物理与化学 研究方向： 功能材料 所在院系： 化学与环境学院 导师姓名及职称： 罗一帆 教授 论文提交日期： 2010年6月 I二氢卟吩类新型光敏剂的制备与光敏性质研究二氢卟吩类新型光敏剂的制备与光敏性质研究专业：材料物理与化学 申请者：王君 导师：罗一帆 教授摘 要本文以我国特有的廉价蚕沙叶绿素为原料开展了二氢卟吩e6、二氢卟吩e4、U
2、F(UF是应用二氢卟吩e6和e4及其他物质组合得到光敏特性较好的一种复合新型光敏剂)三种二氢卟吩类新型光敏剂抗肿瘤新药的制备与光敏性质研究工作。主要内容与结论归纳如下：1. 以色谱PLATISIL ODS (5m ,250mm4.6mm)对二氢卟吩e6和e4进行高效液相色谱法（HPLC）检测研究。得到二氢卟吩e6的HPLC检测的最佳色谱条件： 以pH 3.2 0.01 mol/L的醋酸铵甲醇溶液作为流动相；梯度洗脱条件：甲醇85%（0.5%/min）100%；流速：1.0 mLmin-1；检测波长：407 nm。并对上述方法进行了方法学考察，测定二氢卟吩e6在0.32.0mg/ml范围内线性良
3、好，r=0.99953，方法日内稳定性的相对标准偏差为10.77%，方法精密度的相对标准偏差为0.65%。二氢卟吩e4的HPLC检测的最佳色谱条件：以pH 3.2 0.01 mol/L的醋酸铵甲醇溶液作为流动相；梯度洗脱条件：甲醇85%（0.5%/min）100%；流速：1.0 mLmin-1；检测波长：400 nm。并对上述方法进行了方法学考察，测定二氢卟吩e4在0.11.0 mg/ml范围内线性良好，r=0.99918，方法日内稳定性的相对标准偏差为7.59%，方法精密度的相对标准偏差为0.41%。2. 以二氢卟吩e6合成的最佳条件：反应体系需隔绝氧气，并通入氮气，于140回流25min为
4、基础，成功地进行了二氢卟吩e6的增量化合成和纯化实验。得到的产物经纯化后，二氢卟吩e6的含量均80%；筛选出了最佳萃取条件：萃取时间为40min，萃取物与萃取剂用量比为1：40；研究了无毒制备二氢卟吩e6的新方法：除去了反应中有毒的试剂吡啶和丙酮，用无毒的溶剂乙醇代替了有毒溶剂甲醇。经纯化后二氢卟吩e6含量80%。通过正交实验法对二氢卟吩e4合成条件进行研究，初步得出了最佳合成条件：160、20min。同时成功地进行了二氢卟吩e4的增量化合成实验。以萃取时间为40min，萃取物与萃取剂用量比为1：40，萃取次数为3次对合成产物进行萃取，使二氢卟吩e4粗品纯度提高到82.62%。3. 针对国内外
5、尚无明确报道的二氢卟吩e4及UF的光敏性及光漂白特性进行了分析讨论。研究了6个不同浓度条件下，二氢卟吩e4的光谱特性和光漂白特性：二氢卟吩e4在不同浓度的溶液中以单体形式存在；二氢卟吩e4的光漂白特性为光学修饰型，二氢卟吩e4的漂白半衰期大于80min，在肿瘤治疗过程中，有利于光进入更深层次，增加了治疗深度，有利于PDT治疗。分别对UF粉末及UF液体的稳定性进行了实验研究。结果表明，在低温（04）、避光条件下UF粉末的贮存期限应在在210天内；在低温（04）、避光条件下UF液体的贮存期限应在30天内。研究了6个不同浓度的UF在进行不同时间的垂直照射光照后的吸收光谱的变化。通过吸收光谱变化对UF
6、的光漂白特性进行了评价，UF的光漂白属于光学修饰型 ，UF的漂白半衰期远大于90min，因而有利于PDT治疗。关键词：二氢卟吩e6；二氢卟吩e4；UF； HPLC； 光谱；光敏性；光漂白SYNTHESIS AND PHOTOSENSITIVENESS OF NOVEL CHLORIN PHOTOSENSITIZERSMajor: Materials Physics and Chemistry Name: Jun WangSupervisor: Professor Yifan LuoABSTRACTThis paper discussed the novel antitumor drugchlo
7、rin e6, chlorin e4 and UF (UF is an advanced composite photosensitizer which is synthetised by chlorin e6 , chlorin e4 and other compounds)photosensitizer which is based on silkworm excrement proper to our country as material. Some new experiment results are obtained and illustrated as following:1.
8、Study on PLATISIL ODS 5m (250mm4.6mm) column in chlorin e6 and chlorin e4 is carry out high performance liquid chromatography(HPLC) detection. Optimum analysis conditions of chlorin e6 providing the best resolution of analytes was performed by gradient elution with mobile phases of 0.01 molL-1 ammon
9、ium acetate solution and methanol. Reversed-phase conditions: 85%（0.5%/min）100% ; flow rate: 1.0 mLmin-1; detection wavelength: 407nm. The peak area of chlorin e6 and concentration achieved good linear relation ranged from 0.3 to 2.0mg/ml, r=0.99953, the stability(RSD)was 10.77%, the precision (RSD)
10、 was 0.65%.Optimum analysis conditions of chlorin e4 providing the best resolution of analytes was performed by gradient elution with mobile phases of 0.01 molL-1 ammonium acetate solution and methanol. Reversed-phase conditions: 85%（0.5%/min）100% ; flow rate: 1.0 mLmin-1; detection wavelength: 400n
11、m. The peak area of chlorin e6 and concentration achieved good linear relation ranged from 0.1 to 1.0mg/ml, r=0.99918, the stability(RSD)was 7.59%, the precision (RSD) was 0.41%.2. According to the best synthesis condition of chlorin e6: reaction system to be isolated from oxygen and nitrogen access
12、, at 140 returning 25min, we succeed in incremental synthesis and refining of chlorin e6. And have made the products purity upgrade to 80%. Screen out optimum extraction method: extraction time 40min, the ratio of extractive and extraction agent is 1:40; study out a innoxious method of synthesis chl
13、orin e6: removal of the toxic reagents pyridine and acetone, replaced the noxious methyl alcohol with innoxious reagents alcohol. After extraction the product of new synthesis method could surpass 80%.Orthogonal test to optimize the best method of synthesis of chlorin e4 is used. Optimum synthesis c
14、ondition is 160, 20min. At the same time, succeed in incremental synthesis and refining of chlorin e4. Take the extraction time as 40min, the ratio of extractive and extraction agent is 1:40, leaching for 3 times. This improved the purity crude chlorin e4 product to 82.62%.3. To the question that le
15、ck of analysis of spectrum properties and the photobleaching of chlorin e4 and UF both in abroad and at home, we discussed these properties above.Study the properties and the photobleaching of chlorin e4 under 6 different concentrations. The experimental result show that chlorin e4 is present as mon
16、omers in different concentration and its photobleaching is photology modified. The photobleaching experimental of chlorin e4 also show that the half lifetime of photosensitizer chlorin e4 is much longer than 80min, this enhanced both of the treat deepness of cancer and the effects of treatment of PD
17、T.Does key research to the stability analysis of powder UF and liquid UF. The experimental result indicates that the guaranteed period for powder UF is 210 days keep in dark plce and low temperature(04); the guaranteed period for liquid UF is 30 days keep in dark plce and low temperature(04).Study t
18、he photosensitiveness and the photobleaching of UF under 6 different concentrations. Evaluating the photobleaching of UF by absorptionspectra. The experimental result show that UF is present as monomers in different concentrations. The photobleaching experimental of UF also show that the half lifeti
19、me of photosensitizer UF is much longer than 90min, and this enhanced the effects of treatment of PDT.KEY WORDS: Chlorin e6; Chlorin e4; UF; HPLC; Spectrum; Photosensitiveness; Photobleaching 75目 录摘 要I目 录I第一章 绪 论11.1 选题依据及研究内容11.2 光动力疗法简介31.2.1 光动力疗法的作用要素31.2.2 光动力疗法的临床特点41.2.3 光动力疗法的作用机制51.2.4 光动力疗
20、法的历史71.2.5 光动力疗法的应用现状81.2.6 光动力治疗存在的问题和前景展望81.3 二氢卟吩类光敏剂的合成与研究进展91.3.1 二氢卟吩e691.3.2 二氢卟吩e4101.3.3 m-THPC101.3.4 MACE（Npe6）111.4 光敏剂的光学特性111.4.1 光敏剂的光谱特性111.4.2 光敏剂的光漂白特性12参考文献：13第二章 二氢卟吩e6的增量合成172.1 实验部分172.1.1 仪器、药品及试剂172.1.2 实验方法182.2 结果与讨论192.2.1 二氢卟吩e6的高效液相色谱法192.2.2 二氢卟吩e6的增量合成与纯化262.2.3 二氢卟吩e6
21、制备新法的探讨332.3 小结34参考文献35第三章 二氢卟吩e4的制备与光敏性质研究363.1 实验部分363.1.1 仪器、药品及试剂363.1.2 实验方法373.2 结果与讨论383.2.1 二氢卟吩e4的高效液相色谱法383.2.2 二氢卟吩e4的制备与表征423.2.3 二氢卟吩e4的光敏性质493.3 小结56参考文献56第四章 UF的制备与性质研究584.1 实验部分584.1.1 仪器、药品及试剂584.1.2 实验方法594.2 结果与讨论604.2.1 UF的稳定性604.2.2 UF的光谱特性624.2.3 UF的光漂白特性634.3 小结67参考文献68总结与展望69
22、致 谢72攻读硕士学位期间的研究成果73第一章 绪 论1.1 选题依据及研究内容恶性肿瘤是一类病因复杂有对人类危害广泛的疾病，被列为世界三大生物奥秘之一。根据世界卫生组织国际癌症研究中心（IARC/WHO）最新估计的数据，2002年全球恶性肿瘤的发病死亡情况为：男性发病人数580万，死亡人数380万；女性发病人数506万，死亡人数293万1。而2005年全球约有760万人死于各种癌症，占当年5800万死于各种疾病的总人数的13%2。预计到2020年全球肿瘤新发病例将达2000万，死亡病例将达1200万，成为全球最大的公共卫生问题3。我国现已成为癌症大国，据世界卫生组织报告：1996年全球癌症新
23、发病例1000多万，我国约占20%；死亡700多万，我国为130万，约占总死亡人数的18%；200年最新统计资料显示，我国现有恶性肿瘤患者300多万人，每年以3%的速度递增4。以上数据表明，恶性肿瘤依旧是现代科学难题，医学的疑难病症，对人类生命健康构成了严重的威胁。因此，恶性肿瘤的控制是全球性和世界各国政府的卫生战略重点。光动力治疗（photodynamic therapy，PDT）是70年代末80年代初发展起来的治疗恶性肿瘤的新技术5。PDT作为治疗多种实体恶性肿瘤的一种新手段，与手术、化疗、放疗等常规治疗方法相比，具有许多重要优点6，恰可补偿目前常规手段的某些不足，在肿瘤的综合治疗中日益显
24、示出重要作用。光敏剂、照射光、基质、组织氧是PDT的四大要素，而光敏剂是PDT的核心物质。自70年代末80年代初，国外以市售血卟啉为原料研制了第一代PDT光敏剂血卟啉衍生物(hematoporphyrin derivative, HpD)及光敏素（Photofrin ）7，并配合630nm波长的激光照射在临床癌症PDT治疗中取得了令人鼓舞的成就，激励着人们进一步研制新型光敏剂。世纪之交，光敏素Photofrin ，商品名：卟吩姆钠（porfimer sodium）与Diomed半导体激光器获得美国FDA正式批准，标志着PDT正式成为继手术、化疗和放疗三大肿瘤常规疗法外的有一种新的成熟的治疗方法
25、8。美国以及欧洲和亚洲的十多个发达国家的政府机构，也先后批准PDT常规用于食管癌、肺癌、膀胱癌、宫颈癌、皮肤癌等肿瘤的治疗。随着PDT治疗与影像学技术的密切结合，PDT临床应用的范围更扩大到肝癌、胰腺癌、胆管癌、间皮瘤以及胸腹腔广泛种植瘤等肿瘤的治疗9。对于许多因患有其它疾病而不能承受外科手术、年老体衰、放疗或化疗后肿瘤复发或残存等情况的肿瘤病人，PDT已经成为一种有效的备选疗法。20世纪80年代初，我国学者哈献文、邹进等将PDT引如国内。短短数年间，我国成功仿制得到了光敏剂血卟啉衍生物（HPD），在仿制的基础上首先发现、报道了卟啉醚类新光敏剂PsD-00710和血卟啉单甲醚（HMME）11等
26、光敏剂；成功研制了多种与国际发展同步的激光光源，相关基础理论研究也有许多重要进展，从而使我国PDT的发展在药物和临床两个方面迅速地同步到达了国外该研究领域的前沿。但是，随着PDT的逐步推广和研究的不断深入，目前国内外临床使用的第一代卟啉类光敏剂存在的缺点显露无疑，主要是：.它们均为复杂卟啉混合物，其组成可因制备条件而异；.在红光区（max600nm）最大吸收波长max处的吸收系数小，而使630nm连续波激光杀伤肿瘤深度不够；.有效成分尚未完全阐明，而其中对肿瘤无选择性定位作用的卟啉含量高，因而对正常组织，特别是皮肤的光毒反应大；.在体内清除慢导致滞留光毒性大，因此，临床治疗一般在病人注射药物4
27、8h后照光，而后病人还需避光4-8周，这样给病人造成极大的生理和心理痛苦12。鉴于上述第一代卟啉类光敏剂本身固有的不足，限制了PDT的发展。因此，从90年代初期，药物化学家一直致力于研究发展组成单一、结构明确、对肿瘤选择性摄入率高、光敏作用强及毒性低的“第二代光敏剂”的研究13，特别是含二氢卟吩母核的单体四吡咯化合物苯并卟啉衍生物（BPD）和叶绿素a降解产物及其衍生物如焦脱镁叶绿酸a、二氢卟吩e6单天门冬氨酸（MACE）、二氢卟吩p6及紫红素-18衍生物、锡初紫红素（Tin etiopurpurin，SnET2）等14，由于他们具有化学结构明确、红光区max较卟啉类红移（对人体组织“穿透力”相
28、对更强）且摩尔吸收系数大、肿瘤选择性摄入率高、光敏作用强及在体内清除快等优点而基本克服了上述混合卟啉光敏剂存在的缺点，已成为当前PDT领域的研究热点。光敏剂的光谱特性是评价光疗药物的核心指标之一，是人们进行PDT实验研究和临床应用的理论基础，也是选择PDT的激光光源理论依据15。光敏剂的光漂白是指在光的照射下，光敏剂所激发出来的荧光强度随着时间推移逐步减弱乃至消失的现象16，这是光动力诊断临床应用中考虑光剂量和检测需用时间时的一个重要因素。目前报道的“第二代光敏剂”大多为合成方法，关于光敏剂的光谱特性和光漂白特性研究报道较少。临床实验缺乏参考数据。我国是世界蚕丝生产大国，蚕沙是蚕业的主要副产物
29、之一。在我国，每年蚕丝生产中约可产生100万吨蚕沙。蚕沙中叶绿素a含量约占0.75%，是极为丰富而廉价的叶绿素资源。因此，本实验室开展了以我国特有的廉价蚕沙叶绿素为原料的单体二氢卟吩衍生物光敏剂抗肿瘤新药的研究工作，在完善二氢卟吩e6、二氢卟吩e4光敏剂制备和检测方法的基础上，成功研制了组织穿透能力强（在600nm-700nm治疗窗口内有两个强吸收）、水溶性好、制备简便的新型光敏剂UF；创制了一套操作简单、专属性强、灵敏度高、稳定性好的分离和检测二氢卟吩类光敏剂的高效液相色谱分析方法；针对国内外尚无明确报道的二氢卟吩e4及UF(UF是应用二氢卟吩e6和e4及其他物质组合得到光敏特性较好的一种复
30、合新型光敏剂)的光敏性及光漂白特性进行了分析讨论。为恶性肿瘤的临床治疗和诊断提供了科学依据。1.2 光动力疗法简介光动力疗法包括光动力诊断和光动力治疗。光动力诊断（Photodynamic Diagnosis, PDD）是指注射一定浓度的光敏剂后，在特定波长激光激发下肿瘤组织发射特征荧光并可检测到，而正常组织的荧光很弱且不具有特征性，通过两类组织体中所激发出的荧光光谱的不同可以确定肿瘤的大小和肿瘤所在部位，从而达到鉴别、诊断早期肿瘤的目的。光动力治疗（Photodynamic Therapy, PDT）是指某些光敏剂能被恶性肿瘤组织摄取和潴留（正常组织对光敏剂吸收很少且迅速排除），在特定波长光
31、的照射下，通过氧的参与，引起光敏化作用，破坏敏化剂所在的肿瘤组织17。1.2.1 光动力疗法的作用要素1. 基质在光动力作用中，接受光动力作用的物质被统称为基质。基质可以是正常或异常结构中的一些主要生物物质，也可以是细胞的代谢产物甚至是氧化产生的毒性物质，但主要是蛋白质、酶和核酸等生物大分子及其组成成分氨基酸和碱基等。实验证明对光动力作用敏感的成分主要有：蛋白质中的侧链二硫键；在核酸中以鸟嘌呤最为敏感；氨基酸中色氨酸、酪氨酸、组氨酸、蛋氨酸和半胱氨酸等，都是对光动力作用敏感的物质，有研究指出光动力作用的靶区是细胞膜中的脂蛋白18。2. 光敏剂蛋白质、酶和核酸等生物大分子的光化学作用光谱大多数在
32、紫外区域，而对可见光的作用并不敏感，因而需要借助于光敏剂，可见光才能启动光动力作用。光敏剂是指那些在光敏化过程中起着能量转换作用而自身并不被消耗的物质，其中多数为吖啶橙、亚甲蓝、荧光素钠和卟啉类衍生物等染料分子。临床使用的光敏剂应具备以下条件：对生物体安全无毒；药物能被癌组织特异性吸收和贮存；皮肤光毒作用小；代谢快，毒副作用少19。3. 光源PDT技术应用的光源大体分为普通光源和激光光源两类。普通光源为非相干性光源，包括太阳光、白炽灯、卤素灯、氙气和闪光灯等，再加上特定的滤光玻璃片及冷却系统。这类光源仅限于体表使用，不能通过内窥镜进入内腔器官。激光光源具有单色性好、方向性强和能量高等特点，可通
33、过光纤耦合传输进入体内。临床使用的有Ar+泵浦的染料激光、铜蒸汽泵浦的染料激光、金蒸汽激光及He-Ne激光等20。4. 组织氧浓度氧是光动力作用的四个要素之一，是参与光动力作用的重要反应物，组织中氧的浓度对光动力治疗的效果起着很重要的作用。由于氧分子是产生毒性单线态氧的来源，同时单线态氧又会对光敏剂产生漂白作用，引起光敏剂的损耗，影响到单线态氧的产生，以致影响最好的治疗效果20,21。1.2.2 光动力疗法的临床特点1. 组织选择性好组织选择效应是指PDT能在光照区域内较特异地作用于靶组织、靶细胞的现象。这是光动力疗法最突出的优点，可以最大限度地减少重要器官的功能丧失。例如：鲜红斑痣是一种真皮
34、浅层毛细血管网扩张畸形，PDT在去除病变毛细血管网时可以不损伤其上的表皮层和其下的真皮深层，因此不会遗留瘢痕；采用放疗和热疗方法治疗膀胱粘膜的多灶性肿瘤时，由于导致肌层纤维化，经常发生膀胱容量和顺应性降低的并发症，但采用PDT治疗可以避免这种情况22。因此，PDT特别适用于重要器官的高精度治疗。2. 副作用小、可重复、姑息治疗在进行PDT治疗时，只是对患者的病灶部位进行局部光照治疗，不会对造血系统和免疫系统造成不良影响，不影响机体整体健康，患者从而避免了由治疗引发的副作用，如脱发、恶心等；和辐射疗法不同，PDT能够重复治疗而不产生耐受，从而为癌症的长期治疗提供了一种手段23；对晚期肿瘤患者，或
35、因高龄、心肺肝肾功能不全、血友病而不能接受手术治疗的肿瘤患者，光动力疗法是一种能有效减轻痛苦、提高生活质量、延长生命的姑息性治疗手段。3. 可消灭隐性病灶临床上有些肿瘤，如膀胱移行细胞癌，在主病灶外可能有散在的肉眼看不见的微小癌巢，常规治疗手段只能除去主病灶，对隐性癌巢无能为力，但用光动力疗法采取全膀胱充盈后表面照射的方法，消灭可能存在的所有微小病变，从而大大减少肿瘤复发的机会。4. 可保护容貌及重要器官功能对于颜面部的皮肤癌、口腔癌、阴茎癌、宫颈癌、视网膜母细胞瘤等，光动力疗法可以在有效杀死肿瘤细胞的情况下，尽可能减少对发病器官上皮结构和胶原支架的损伤，使创面愈合后容貌少受影响，保持器官外形
36、完整和正常的生理功能。5. 适用范围广在多种恶性肿瘤治疗中都能起效。对于早期的原位恶性肿瘤可以根治，中晚期肿瘤也可作姑息手段，改善症状，延长生命。6. 联用性强PDT可与手术、化疗、放疗和生物治疗等治疗手段序贯性或同时进行，能减少复发机会，延长患者生存期。7. 创伤小借助光纤、内窥镜和其它介入技术，可将激光引导到体内深部进行治疗，避免了开胸、开腹等手术造成的创伤和痛苦。与手术、化疗、放疗等传统疗法相比，光动力疗法的最大特点是其选择性对病灶组织损伤，致使病灶组织坏死脱落，而对周围的正常组织不会产生伤害。另外，国内外临床结果表明，光动力疗法对于延长患者生命，减轻患者痛苦，改善患者的生活质量有显著效
37、果，其总有效率达92%。除此之外，值得指出的是对于大多数应用传统疗法治疗无效的晚期癌症患者和相当一部分因年龄、体质或其它原因拒绝使用手术、化疗和放疗的癌症患者，PDT则是一种理想的治疗方式24,25。1.2.3 光动力疗法的作用机制光动力疗法的基础是靶点中生物物质的光敏氧化。首先，将光敏剂导入体内，并让它在组织间分布。然后，当光敏剂在靶点和非靶点中的浓度比达到最大值时，用与光敏剂吸收光谱相匹配的光照射靶体组织，通过一系列光物理、光化学和分子生物学过程，在氧的参与下，产生对靶体细胞功能有害的活性氧和氧化物，使靶体组织破坏直至死亡。光动力疗法的作用机制可分为化学机制和生物机制。1. 化学机制PDT
38、的化学机制已经被广泛而深入的研究，现在普遍认为化学机制包括型机制和型机制26。光敏剂吸收光以后，首先被激发到寿命很短的单重激发态，然后经系间窜越到三重激发态，三重激发态相对单重激发态更稳定，寿命更长，因而光敏反应通常通过三重态进行。在光敏剂的三重激发态将发生两种类型的反应，如图1-1所示。图1-1 两种光敏机制Fig. 1-1 The two mechanisim of photodynamic activation机制：通过电子转移或抽氢反应与底物直接作用，产生的底物和光敏剂自由基，再和周围的氧分子反应产生超氧阴离子自由基（O2-）及羟基自由基（OH）等。机制：直接与基态氧发生电子转移或能量
39、转移产生单线态氧（1O2）。1O2在大多数光敏反应中式主要活性物种27，能高效氧化生物分子。机制和机制同时出现，二者比例取决于光敏剂的性质、底物、氧浓度以及底物与光敏剂的键合作用。由此可知光动力效果与氧密切相关，对大多数光敏剂而言，光动力效果受单重态氧调控，其它活性氧如O2-、OH等也起到一定作用28。2. 生物机制PDT的生物机制是以化学机制为基础的，其对肿瘤细胞的作用主要体现在两个方面：一是对肿瘤细胞的直接杀伤作用；二是通过作用于肿瘤组织的周围血管造成血管封闭，使肿瘤组织因缺氧和营养枯竭而坏死29。其特征为：首先细胞膜的通透性增加，细胞肿胀并发生不规则变化，内质网扩张，核染色质不规则移动，
40、进而线粒体及细胞核肿胀，溶酶体和细胞膜破裂，胞浆外溢，引起炎症反应，组织充血水肿。两种作用中何种作用为主，依不同光敏剂而异30。近年来，越来越多的实验证据表明光动力疗法还可以诱发细胞凋亡，细胞凋亡是机体细胞自身基因参与调控的一种细胞死亡过程31。其特征为：细胞首先变圆，随即与邻近细胞分离，核DNA断裂成核小体片断并形成有膜包裹的凋亡小体，进而迅速被邻近细胞或吞噬细胞所吞噬。PDT诱导细胞凋亡可以迅速发生32，而且没有溶酶体和细胞膜的破裂，不会引起炎症反应，所以被认为是一种更为理想的机制33。1.2.4 光动力疗法的历史早在几千年前的古代东方，包括中国、印度等在内的文明古国，人们就有用太阳光来照
41、射渗碳体治疗某些疾病的报道，这是光动力疗法的最早应用。然而在激光技术出现以及对光敏剂敏化机理深刻认识之前，光动力疗法是十分有限的。上世纪物理学的繁荣带来了现代激光学的飞速发展，特别是光导纤维的发展，解决了光动力疗法应用于临床的要素之一光源。这就使得另外一个因素光敏剂或者光动力治疗药物，成为制约光动力疗法进一步发展的主要原因。光动力疗法是19世纪末提出的，1897年化学家Raab做了一个非常经典的实验，他发现吖啶（acridine）和草履虫同时光照于太阳下时，吖啶对草履虫呈现毒性作用。这是人类第一次观察到化学反应呈现光敏化作用。1903年又报道了人类第一次使用光敏作用治疗癌症，Tappenier
42、和Jesionek通过局部使用四溴荧光素（eosin）和太阳光来治疗皮肤癌。上述两个重大发现揭开了光动力疗法的序幕，为PDT的发展奠定了基础。1913年Meyer-Betz在人体注射血卟啉后，对日光呈现光敏特性，表现出极强的水肿和滞留效应。1960年，Lipson和Baldes将血卟啉衍生物（HpD）用于小鼠的光敏作用。1961年，Lipson对有支气管肿瘤的患者进行HpD的光敏治疗。1966年，Lipson首次将HpD用于治疗乳腺癌。1972年，Diamond将HpD输入大鼠肿瘤体，用日光照射，发现肿瘤遭到破坏。1976年Kelly和Snell用HpD治疗膀胱癌。同年，Wwishaupt证实
43、HpD光疗破坏肿瘤的作用来源于光敏产生的单重态氧。1978年，Dougherty用HpD治疗皮肤癌。1981年，Hayata利用光纤对支气管肿瘤进行光动力治疗。1984年，Dougherty从HpD中分离纯化出二血卟啉醚（Photofrin ）。1993年，加拿大批准将光动力疗法用于早期膀胱癌的治疗，这在光动力治疗发展史上具有里程碑的意义，是光动力治疗第一次运用到临床。1997年，法国和荷兰批准将光疗用于深度肺癌和食道癌的治疗，德国批准将光疗用于早期肺癌的治疗。1998年，美国食品药物管理会（FDA）批准将光疗用于早期支气管癌的治疗和建议批准将光疗用于阻塞期支气管肿瘤的治疗34-43。PDT不
44、仅仅用于治疗肿瘤，也包括其它很多疾病也有光动力治疗的报道。例如：牛皮癣、白癜风、感染、白斑、鲜红斑、病毒等。目前，光动力治疗的研究发展非常迅速，有很多药物已经在进行临床实验，相信在不久的将来会有更多的光动力药物运用到临床。1.2.5 光动力疗法的应用现状自20世纪70年代进入临床研究以来，PDT在恶性肿瘤和某些良性疾病的治疗中取得了令人瞩目的成就。光动力疗法的优点是毒性小、收效快、靶向性强，在杀伤增殖细胞的同时不危及正常组织44。目前国内外研究最多的是它在治疗肿瘤方面的应用，PDT治疗肿瘤已经得到许多国家的批准和认可。美国、加拿大、日本、德国、荷兰、俄国等许多技术先进的国家先后将PDT确认为一
45、种新的法定的治疗肿瘤的方法，迄今为止已有数千例的治疗报道，治疗的范围包括：脑瘤、头颈部肿瘤、眼部肿瘤、咽癌、肺癌、胸壁肿瘤、食管癌、直肠癌、腹腔肉瘤、膀胱癌、乳腺癌和妇科肿瘤等45。同时，PDT操作简便、损伤小、副作用小、可反复进行，对一些年老体弱、全身状况差的患者也可治疗。对一些非肿瘤性疾病如鲜红斑病、银屑病、老年性眼底黄斑病等的治疗效果也令人满意46。由于具有上述优点，光动力疗法的应用范围正被推广到更多的良性疾病中去。1.2.6 光动力治疗存在的问题和前景展望PDT具有相对特异性地杀伤肿瘤细胞、对健康组织损害较小、毒副反应少等特点，故对年老体弱、不能手术或静脉化疗的患者尤为适宜。已有的临床
46、结果提示了PDT有一定的疗效而且具有很高的安全性。但PDT在其发展的现阶段也存在着一些不足之处和迫切需要解决的问题：1. 缺乏理想的光敏剂目前临床肿瘤PDT治疗中应用的药物HpD、光敏素及癌光啉（PsD-007）均为复杂卟啉混合物，不仅化学组成不定，各成分对肿瘤光动力损伤作用的贡献也未弄清。此外，作为卟啉类光敏剂，其作用光谱也不理想。今年来，国内外研究报道了一系列单体二氢卟吩衍生物，它们对人体组织穿透力相对较强，在600nm700nm波长范围内的吸收高出卟啉类光敏剂约一个数量级，显示了可藉以改变目前临床肿瘤PDT实践中因辐照光作用深度限制而对体积大的晚期肿瘤无能为力的局面。另外，目前报道的大多
47、数光敏剂水溶性均较差，但人体内环境多数是水溶液，所以要求研究出有良好水溶性的新型光敏剂，避免人体吸收困难，影响治疗效果。因此，研究提供在600nm700nm波长范围内有若干强吸收、水溶性强的新型光敏剂成为当务之急。2. 辐照光源及治疗中的组织光剂量的测定技术与PDT发展不适应目前，临床肿瘤治疗中应用的国产激光器主要是He-Ne激光器、氩离子激光泵浦染料激光器、铜蒸汽激光泵浦染料激光器和金蒸汽激光器等。He-Ne激光器功率太小（100mW），氩离子和铜蒸汽激光器在经染料泵改变激光束波长后，治疗光的实际功率仅为原输出功率的10%20%左右，如果输出的治疗光总功率要求达到1-2W，则波长转换前的原始激光器总输出功率就要达