光敏剂的结构与性质
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卟啉及其衍生物在光催化领域扮演着重要的角色,这是因为它们具有优异的光物理和光化学性质,包括对光的强烈吸收、稳定的化学结构以及作为光敏剂的潜力。
以下是卟啉在光催化中的几个关键应用和特点:
1. 光催化降解有机污染物:
- 卟啉能够吸收可见光并将其转化为化学能,激活氧气或水分解生成高活性的氧自由基和氢氧根自由基,这些自由基能够有效氧化分解水体或大气中的有机污染物,使其转化为无害的产物如二氧化碳和水。
2. 光催化合成有机化合物:
- 卟啉作为光催化剂可以参与各种有机合成反应,利用可见光驱动,将简单原料转化为复杂的有机化合物,这种方法环保且能源效率较高。
3. CO2还原:
- 最新的研究显示,将CuInS2量子点作为光敏剂与Co-卟啉协同作用,可以实现高效的CO2光还原为有价值的化学品,表现出较高的量子产率。
4. 金属卟啉复合催化剂:
- 卟啉可以与金属如铂(Pt)负载在一起,形成金属-卟啉复合催化剂,这类催化剂在光催化还原水制氢等方面表现出色,能够有效地捕获光激发产生的电子并将太阳能转化为化学能。
5. 半导体复合材料:
- 卟啉与半导体材料(如TiO2)复合形成“有机-无机”复合光敏催化材料,显著增强了光催化活性,特别是在可见光响应范围,这对于处理水污染问题尤为有利。
总之,卟啉因其在光催化过程中的独特性能,成为了环境修复、清洁能源生成和有机合成等多个领域的重要研究对象,科学家们不断致力于优化卟啉结构、开发新型卟啉基光催化剂以及探究其内在的光催化机理,以期提高光催化效率和拓展其应用范围。
亚甲基蓝光电化学
亚甲基蓝是一种常用的光电化学试剂,具有很高的应用价值。
它是一种有机染料,常用于光电化学反应中的电子传递和能量转化过程。
亚甲基蓝的特殊结构使其能够吸收可见光,并在光照条件下发生氧化还原反应。
在光电化学中,亚甲基蓝通常被用作光敏剂。
当亚甲基蓝被光照射时,它的分子将吸收光能,激发到较高的能级。
在这个过程中,亚甲基蓝的分子将发生氧化还原反应,释放出电子或接受电子。
这些电子可以用来驱动其他化学反应或产生电流。
亚甲基蓝的光电化学性质与其分子结构密切相关。
其分子结构中含有一个特殊的亚甲基基团,这个基团可以在光照条件下发生氧化还原反应。
亚甲基蓝的分子中还含有一对电子丰富的氮原子,这对电子在光照条件下可以发生电荷转移。
这些特殊的结构使得亚甲基蓝在光电化学反应中表现出优异的性能。
亚甲基蓝的光电化学性质使其在许多领域得到了广泛应用。
它可以作为光电池和太阳能电池的光敏剂,将光能转化为电能。
亚甲基蓝还可以用于光催化反应,促进光化学反应的进行。
此外,亚甲基蓝还可以应用于光电导体材料的制备,用于光电子器件的研究和开发。
亚甲基蓝在光电化学中扮演着重要的角色,其特殊的结构和光电化学性质使其成为一种理想的光敏剂。
通过研究和应用亚甲基蓝的光
电化学性质,我们可以更好地理解和掌握光与化学反应的关系,推动光电化学领域的发展。
希望未来能够有更多的研究和应用能够涉及到亚甲基蓝,为我们的生活和科学研究带来更多的创新和突破。
专题报告目录国内外光敏剂研发应用现状..................................... 错误!未定义书签。
国内外光动力疗法光敏剂研发应用历史........................... 错误!未定义书签。
光敏剂作为高强度聚焦超声增敏剂的应用......................... 错误!未定义书签。
针对光敏剂ALA的光动力医治仪................................. 错误!未定义书签。
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用于光敏树脂组合物的基底附着力增进剂和包括该增进剂的光敏树脂组合物错误!未定义书签。
新的三功能光敏引发剂......................................... 错误!未定义书签。
金属离子含量低的4,4'-[1-[4-[1-(4-羟基苯基)-1-甲基乙基]苯基]-1,1-亚乙基].......................................................... 错误!未定义书签。
光敏剂的种类范文光敏剂是一种化学物质,可以对光的照射作出反应,并产生其中一种可观察到的变化。
它们被广泛应用于光敏材料、光敏电子、荧光探针等领域。
根据其不同的结构和功能,光敏剂可以分为多种不同的类型。
1. 光敏染料(photosensitizing dyes):这是最常见的一种光敏剂类型。
光敏染料能够吸收特定波长的光,并转换为电化学、光化学或光物理过程。
其中,光敏染料被广泛应用于太阳能电池、激光打印和医学影像等领域。
常见的光敏染料包括罗丹明B、鲜黄素、亚甲基蓝等。
2. 光敏聚合物(photosensitive polymers):光敏聚合物是以光敏剂为核心结构,通过聚合反应制备出的聚合物。
这种聚合物在光的作用下,可以实现构筑微细结构、光控制反应等功能。
它们被广泛应用于微纳米加工、光子学器件等领域。
常见的光敏聚合物有电太阳能电池材料中的聚合物、光纤传感器中的光敏聚合物等。
3. 光敏胶体(photosensitive colloids):光敏胶体是一种由胶体颗粒构成的材料,能够对光进行敏感。
在光照下,光敏胶体会发生聚合、变形等过程,实现光控制功能。
这种材料被广泛用于光敏材料、光控制器件等领域。
常见的光敏胶体有聚苯乙烯胶体、聚甲基丙炔醛胶体等。
5. 光敏硅材料(photosensitive silica materials):光敏硅材料指的是在硅材料基础上引入光敏剂,通过光照后的化学反应而变化其性质的材料。
光敏硅材料被广泛应用于光学波导、光纤传感器等领域。
主要的光敏硅材料有光刻胶、二氧化硅光波导等。
除了以上几种类型外,还有其他一些特殊类型的光敏剂,如光敏生物染料、光敏金属配合物等。
这些光敏剂在生物医学、光传感等领域有着广泛的应用。
总之,光敏剂是一种可以对光照作出反应的化学物质,根据其结构和功能的不同,可以分为多个不同的类型。
这些光敏剂在光学、电子、医学等领域都有着重要的应用价值。
随着科学技术的不断进步,相信未来会产生更多新型的光敏剂,为我们的生活带来更多的惊喜。
中华医学会医学美学与美容学分会20周年暨学术交流会论文汇编尘的皮肤磨削,可缩短疗程。
综上所述,色素增多性皮肤病的治疗由于激光选择性光热分解理论的应用而发生了重大突破。
激光为许多以前的难治性色素增多性皮肤病如太田痣、文身等提供了理想的手段,并为越来越成为皮肤美容医学的一种重要的工具和治疗方法。
但目前在这方面也存在一定的局限性,如果对黄褐斑、部分的咖啡斑及白色文身等疗效欠佳及治疗后部分患者出现色素沉着或色素减退及瘢痕形成等副作用,近年来推出的微点阵激光可能为解决这些问题提供新的思路。
光敏剂的研究进展刘仲荣杨慧兰(广州军区广州总医院,广州510010)光动力治疗(PDT)在很大程度上取决于光敏剂的性质,光动力疗法的提出、发展及应用都是随着光敏剂的发展而逐渐完善的,光敏剂作为的三大关键要素之一,其性能在很大程度上直接决定了PDT的疗效和该疗法在临床的应用和推广。
人类最早应用光敏剂来治疗疾病可追溯到古埃及采用植物提取的补骨脂素治疗皮肤病,而现代的光动力疗法的则是从1900年德国Raab首次发现了光和光敏剂的结合能够产生细胞毒性效应开始,但在100多年的发展历史中,由于早期开发的光敏剂存在着组分不明、对红光吸收小、皮肤光毒反应明显等缺点,从而限制了该项医学新疗法的临床推广。
直到1993年4月加拿大卫生部在世界上首次正式批准厂卟吩姆钠应用于临床,PDT的基础研究和临床应用才重新得到广泛的关注¨J,从此对光敏剂的开发研究也进入一个全新的时代。
1光敏剂的分类光敏剂(或其代谢产物)是一种能选择的浓集于要作用细胞的化学物质,在适当波长光的激发下能产生光动力效应而破坏靶细胞。
理想的光敏剂应具备以下特点旧j:(1)组分单一,结构明确,性质稳定;(2)在光照时具有强的光毒性,对机体无副作用、安全;(3)与正常组织相比,在靶组织内有相对的选择性存留,而又不会在体内滞留过久;(4)光敏化力强,三线态氧寿命长而且产量多;(5)在光疗窗口(600—900am)有强吸收,以利于治疗时采用对人体组织穿透较深的光源;(6)在生理pH值可溶解。
卟啉mofs的组成分类摘要:一、卟啉MOFs的概述1.卟啉的定义与特性2.卟啉MOFs的组成结构二、卟啉MOFs的分类1.金属卟啉MOFs2.金属卟啉酸盐MOFs3.卟啉共轭MOFs三、卟啉MOFs的应用1.催化应用2.光电器件3.吸附与分离4.生物医学正文:卟啉MOFs是一类具有卟啉结构的金属有机框架材料,其独特的结构与性质使其在催化、光电器件、吸附与分离、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
卟啉是一种含有四个吡咯环的有机化合物,具有共轭结构,能有效吸收光能并传递电子。
卟啉MOFs是由卟啉分子与金属离子通过配位键形成的一种具有周期性结构的材料。
根据金属离子的不同,卟啉MOFs可分为金属卟啉MOFs、金属卟啉酸盐MOFs和卟啉共轭MOFs。
金属卟啉MOFs是由金属离子与卟啉分子通过配位键形成的具有金属卟啉结构的MOFs。
这类材料的结构稳定,具有良好的催化性能。
例如,Co(bpy)3(NO3)3·3H2O是一种典型的金属卟啉MOFs,具有高效的氧还原反应催化性能。
金属卟啉酸盐MOFs是由金属离子与卟啉酸盐分子形成的MOFs。
这类材料的结构中,卟啉酸盐起到了桥接作用,使得材料具有更稳定的结构。
例如,Zn(tppa)2是一种金属卟啉酸盐MOFs,具有高效的光催化性能。
卟啉共轭MOFs是由卟啉分子通过共轭作用形成的MOFs。
这类材料的共轭结构使其具有良好的光学性能和电子传输性能。
例如,卟啉共轭MOFs材料可以作为光电器件中的光敏剂,实现高效的光电转换。
卟啉MOFs材料在催化、光电器件、吸附与分离、生物医学等领域具有广泛的应用前景。
例如,卟啉MOFs可以作为催化剂,实现氧还原反应、水氧化反应等。
此外,卟啉MOFs还可以作为光电器件中的光敏剂,实现高效的光电转换。
在吸附与分离领域,卟啉MOFs可以用于吸附有害气体和重金属离子,以达到环境保护和资源回收的目的。
光敏色素的结构及其信号调控机制1. 引言1.1 光敏色素的结构及其信号调控机制光敏色素是一类重要的生物分子,广泛存在于生物体内,并在光信号转导中发挥着重要作用。
其结构与信号调控机制是影响其功能的核心要素。
光敏色素的组成成分主要包括色素分子和蛋白质部分,色素分子可以吸收特定波长的光子,激活蛋白质分子产生信号。
光敏色素的空间结构影响着其对光的敏感性和信号传导的效率,不同结构的光敏色素具有不同的功能。
光敏色素的光敏性质是其最重要的特征之一,通过光的激活,光敏色素可以发生构象变化,从而引发信号转导过程。
光敏色素的信号调控机制涉及到色素分子的光响应机制和与蛋白质的相互作用,从而调控生物体内的生物学过程。
光敏色素在生物体内具有多种生物学功能,可以参与光感知、节律调控、视觉和光合作用等过程。
光敏色素的研究不仅有助于理解生物体对光的感知与应答机制,也为光敏蛋白的应用提供了新的思路。
在医学和生物领域,光敏色素的应用也日益受到重视,如光治疗、光合成工程等领域,光敏色素都展现出巨大的潜力。
光敏色素的深入研究和应用将为生命科学领域带来更多的发展机遇。
2. 正文2.1 光敏色素的组成成分光敏色素是一类在生物体内起到光敏作用的重要分子。
其主要组成成分是色素分子和蛋白质组成的复合物。
具体来说,光敏色素的色素部分通常由一种或多种辅基和一个带有共轭双键结构的色团组成,而蛋白质部分则起着稳定和传递信号的作用。
辅基是光敏色素中不可或缺的部分,它通常包括一些辅助物质,如维生素、金属离子或特殊的化学基团,能够影响光敏色素的吸光光谱和光化学反应。
辅基的种类和数量可以影响光敏色素的光敏性质和信号转导能力。
色团是光敏色素的色素部分,其具有吸收特定波长的光子的能力。
常见的色团包括叶绿素、视黄醛、叶黄素等,它们可以被光激活并引发一系列光化学反应,从而传递信号或参与生物体的光合作用、视觉传导等生理过程。
光敏色素的组成成分多样且复杂,其色素部分和蛋白质部分的相互作用及辅基的存在对其光敏性质和信号转导机制起着关键作用。
卟啉光敏剂的合成、生物活性筛选与构效关系研究共3篇卟啉光敏剂的合成、生物活性筛选与构效关系研究1卟啉光敏剂的合成、生物活性筛选与构效关系研究随着人类社会的快速发展,各种疾病也不断涌现,而传统的治疗方式已经无法解决所有问题。
因此,光动力疗法是一种全新的疗法,引起了越来越多的重视和研究。
作为光动力疗法的核心物质——卟啉光敏剂,其合成、生物活性筛选与构效关系研究已经成为了一个重要的研究领域。
卟啉光敏剂的合成是该领域的核心内容之一。
卟啉是一种由四个吡咯环通过共边相连而成的大环结构,因此它的合成方法有很多。
比较常用的方法是Pyrrol-Synth-Methode和Lindsey-Synthesis。
其中,Pyrrol-Synth-Methode是以吡咯为起始物,通过反应方法逐步组合成卟啉结构;而Lindsey-Synthesis是利用四个吡咯环在特定条件下自组装形成卟啉结构。
值得一提的是,卟啉不仅可以通过化学方法合成,还可以通过生物法、酶法和微波辐射反应等方法合成。
生物活性筛选是卟啉光敏剂研究的另一个重要方面。
目前,卟啉光敏剂的临床应用主要包括光动力疗法和病菌检测。
在光动力疗法中,卟啉光敏剂可以与体内的氧气反应,生成活性物质,从而实现光照后的杀菌、抗癌等功效。
而在病菌检测领域,卟啉光敏剂可以与特定的病菌结合并发生荧光,从而实现对病菌的检测。
因此,对卟啉光敏剂的光学特性、化学反应动力学和光热特性等多方面进行生物活性的筛选,则可以有效地提高卟啉光敏剂的对疾病的治疗效果和检测灵敏度。
构效关系研究是卟啉光敏剂研究中的另一个重要方面。
卟啉光敏剂的构效关系研究主要包括结构与光物理性质的关系、结构与光化学反应动力学的关系以及结构与光热性质的关系等。
在这些关系中,结构与光物理性质的关系是其中的重点。
其中包括了卟啉分子的基态、激发态、能量差、电子云密度等多方面的分析。
这些关系可以通过计算化学方法、光谱学方法和电子显微镜等手段进行研究。
自由基型光引发剂简介自由基型光引发剂是一类在光照条件下能够引发自由基反应的物质。
自由基反应是一种高效的化学反应方式,具有广泛的应用领域,如聚合物合成、有机合成等。
自由基型光引发剂通过吸收光能,产生活性自由基,从而引发自由基反应。
本文将对自由基型光引发剂的原理、分类、应用以及发展前景进行详细介绍。
原理自由基型光引发剂的原理基于光引发剂吸收光能,产生活性自由基。
光引发剂通常由两部分组成:光敏剂和引发剂。
光敏剂能够吸收光能并转化为激发态,而引发剂则能够与光敏剂的激发态发生反应,产生活性自由基。
光敏剂的选择是自由基型光引发剂设计的关键。
常用的光敏剂包括苯并三唑、苯并噻唑、苯并噻二唑等。
这些光敏剂在吸收光能后,能够经历电子转移、能量转移等过程,进而激发到高能态。
激发态的光敏剂与引发剂发生反应,生成活性自由基。
引发剂的选择也对自由基型光引发剂的效果有重要影响。
常用的引发剂有过氧化物、硝酸酯等。
引发剂与光敏剂的反应通常是一个氧化还原反应,引发剂被氧化,而光敏剂被还原,从而产生活性自由基。
分类根据自由基型光引发剂的结构和反应机理,可以将其分为不同的类别。
1.单组分自由基型光引发剂:这类引发剂只包含一个化学物质,既可以作为光敏剂,也可以作为引发剂。
例如,苯并三唑类化合物就是一种常用的单组分自由基型光引发剂。
2.双组分自由基型光引发剂:这类引发剂由两个不同的化学物质组成,一个作为光敏剂,一个作为引发剂。
双组分自由基型光引发剂的优点是可以通过调节光敏剂和引发剂的比例来控制自由基反应的速率和效果。
例如,苯并噻二唑类化合物和过氧化物是一种常用的双组分自由基型光引发剂。
应用自由基型光引发剂在聚合物合成、有机合成等领域有着广泛的应用。
1.聚合物合成:自由基聚合是一种常用的聚合方法,可以通过自由基型光引发剂引发聚合反应。
例如,苯乙烯聚合可以使用苯并三唑类化合物作为自由基型光引发剂。
2.有机合成:自由基反应在有机合成中也有着重要的应用。
光敏化学反应的机制和应用随着现代科技的不断进步,光敏化学反应在许多领域中得到了广泛的应用和发展。
光敏化学反应是一种以光为驱动力的化学反应,是由光学和化学两个学科结合形成的跨学科领域。
本文将从光敏化学反应的基本机制、反应的类型及应用等方面进行探讨。
一、光敏化学反应的基本机制光敏化学反应有两个基本要素: 光敏剂和光源。
光敏化学反应的机制是光敏剂吸收光子能量后,将该能量通过电子转移等方式将其传递到反应体系中的其他分子或离子,从而引发化学反应的进行。
其中,光敏剂起到了光吸收和电子传递的双重作用。
基于光敏化学反应的原理,可以设计出很多具有特定功能的分子和离子,例如荧光染料、有机合成中的光化学反应和医学中的光动力疗法等。
光敏化学反应的机制与化学平衡的概念密切相关。
化学平衡的确立依赖于反应物和产物之间的反应速率。
在光敏化学反应中,光子的吸收和转移需要与分子间的反应速率相比较。
当光子吸收速率大于反应速率时,反应就会进行;反之,当反应速率大于光子吸收速率时,反应就会停止。
光敏化学反应中最关键的部分是光敏剂的选择和设计。
光敏剂的选择应考虑到其吸收光谱、光子转移机制以及分子间的相互作用等因素。
光敏剂的分子结构也对反应机制和光敏化学反应的速率等有着重要的影响,在某些情况下还可通过改变其分子结构而提高反应产率。
另外,光敏剂的浓度、光源强度以及热等因素也会影响反应的进行。
二、光敏化学反应的类型光敏化学反应有多种类型,下面介绍几种较为常见的类型。
1. 光激发自由基反应在光敏化学反应中,光氧化和光还原反应中常涉及到自由基。
在自由基反应中,光敏剂首先通过光激发释放出电子,这种电子转移过程会产生自由基,并引发后续的自由基反应。
2. 光激发生物分子反应生物分子中的一些化合物可以通过吸收特定的光线而发生化学反应。
例如,血液中的血红蛋白就可以通过吸收特定的波长的光线而发生变化,从而促进光动力疗法的进行。
3. 光降解反应许多化学物质会因光的照射而分解,这种分解是一种光化学反应,即光降解反应。
钛菁与钴酞菁-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:钛菁和钴酞菁是两种重要的有机化合物,它们在化学领域中具有广泛的研究价值和应用潜力。
钛菁是一种含有钛原子的菁类化合物,钴酞菁则是一种含有钴原子的菁类化合物。
由于它们具有独特的分子结构和性质,因此在催化剂、光敏材料、生物荧光探针等领域展现出了许多重要应用。
钛菁作为一种重要的光敏剂,具有良好的吸收和发射光性质。
它可以吸收可见光范围内的光线,并转化为可用于催化反应的激发态能量。
这种特性使得钛菁在许多光催化反应中被广泛应用,例如水分解、有机物降解和二氧化碳还原等。
此外,钛菁还可以作为生物荧光探针,用于生物成像和细胞标记等应用领域。
钴酞菁则因其独特的结构和性质,在催化剂和电化学器件等领域具有重要的应用价值。
钴酞菁能够参与电子传递和催化反应,并表现出良好的催化性能和稳定性。
它广泛应用于电池、电化学合成和电催化等领域,如钴酞菁催化剂在燃料电池中的应用,能够提高电池的效率和耐久性。
本文将重点介绍钛菁和钴酞菁的性质和应用。
钛菁的性质和应用将涵盖吸收发射光性质、光催化反应和生物荧光探针等方面;而钴酞菁的性质和应用则包括电子传递、催化性能和电化学合成等方面。
另外,本文还将探讨钛菁与钴酞菁的相互作用以及它们在未来潜在的应用领域。
通过对这两种化合物的深入解析,我们可以更好地理解它们的特性,并为其进一步的应用研究提供参考和指导。
1.2文章结构文章结构的部分内容应该包括对整篇文章的整体组织和章节划分进行说明。
可以参考以下内容:文章结构:本文主要分为引言、正文和结论三部分。
1. 引言部分将对整篇文章进行概述,包括介绍钛菁和钴酞菁的基本概念和相关背景,以及本文的目的和意义。
2. 正文部分分为钛菁的性质和应用以及钴酞菁的性质和应用两个小节。
2.1 钛菁的性质和应用部分将针对钛菁的化学性质、物理性质、结构特点以及广泛的应用领域进行详细介绍和分析。
可能涵盖钛菁的合成方法、晶体结构、光电性质、生物活性以及其在催化、传感、光电子等领域的应用。
生命科学与工程学院实验报告目录0前言理想光敏剂的结构特征和光敏性质1抗菌光敏剂的分类及应用2实验部分2.1实验一2.2实验二3展望0前言光动力疗法( photodynamic therapy,PDT) 是利用光敏剂( photosensitizer,PS) 在异常组织选择性聚集,在分子氧的参与下,由特定波长的光激发产生活性氧( reactive oxygen species,ROS) ,并发生一系列光化学反应,对异常组织进行选择性杀伤的一种疾病诊疗新技术。
由于抗生素的滥用,耐药微生物菌株数目正以惊人的速度增加,特别是耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 ( methicillin-resistant Staphylococcus aureus, MRSA) ,耐万古霉素粪肠球菌( vancomycin-resistant enterococci,VRE) ,耐多药分枝杆菌和真菌等[1]。
因此,探索新的抗微生物治疗方法迫在眉睫。
光动力抗菌化学疗法( photodynamic antimicrobial chemotherapy,PACT) 作用机制与 PDT 相似,可用于灭活微生物,并已成为当前微生物耐药情况下一种可选择的抗病原微生物新方法。
光动力抗菌化学疗法机制尚不明确。
目前认为光敏剂的光动力杀伤作用主要包括 I 型和Ⅱ型两种机制: I 型机制是指光敏剂的三重态氧与底物发生电子转移,产生自由基或自由基离子,进而对细菌产生氧化损伤和杀灭作用。
Ⅱ型机制是指光敏剂的三重态氧与基态分子氧发生能量传递产生单重态氧,这些单重态氧与邻近生物分子发生反应以造成损伤。
一般认为 PACT 作用于微生物是多靶点,但主要是破坏细胞的外部结构,从而破坏细胞的新陈代谢。
PS 不像传统抗生素需要到达微生物细胞特定部位、与相应的结构粘附、结合及发生化学反应,因此,微生物通过阻断或减少吸收、增加代谢及药物排泄而产生抵抗的概率很低[2,3]。
理想 PS 属性包括: ( 1) 化学组分单一、结构明确且性质稳定; ( 2) 在光照时具有强的光毒性,对机体无副作用,安全; ( 3) 可以快速从皮肤和黏膜清除; ( 4) 单态氧及其它活性氧物质产量高; ( 5) 较长波长的光激发; ( 6) 合成工艺简单、价格低廉; ( 7) 水中、注射液中和血液替代品中具有高溶解性。
理想光敏剂的结构特征和光敏性质单线态氧在细胞质中的扩散范围局限于45nm 之内,所以光线的组织穿透深度对光动力治疗是非常重要的因素,组织的增加和吸收波长的减少都将影响光的吸收和分散。
组织吸收成分包括核酸、氨基酸、血红蛋白和黑色素等,对于核酸和氨基酸,它们的吸收波长通常在 250 ~ 300nm 之间,所以它们对于波长大于 600nm 的光的吸收作用很小。
大多数组织的吸收本质是由血红蛋白控制的,而血红蛋白的最强吸收峰出现在波长小于620nm 处[2]。
随着波长从620nm 增加至 800nm,这些吸收峰的增长很弱。
其他的内源性发色基是黑色素,它是由酪氨酸分子凝结而成的聚合物,并在 400 ~ 700nm 区间均有吸收,但对较长波长的吸收相对减少。
以上所有因素提供一个事实,小于 550nm 波长的光穿透力很低,而在 550 ~630nm 穿透力则成倍增长,当达到 700 ~800nm 后,对组织的穿透能力大幅度提升。
然而,波长大于 800nm 的结果却不能令人满意。
如果吸收波长太长( 大于 800nm) 则难于满足形成1O2 的能量要求,意味着光子没有足够的能量使处于三线态的光敏剂将基态氧分子激发到单线态。
而且,当波长增加时,化合物对光的稳定性通常也会减弱。
因此,理想的光敏剂应该在 660 ~800nm 之间( 即“治疗窗口”) 有强吸收。
由于 660 ~800nm 的光提供了最佳的组织穿透强度以及充分的能量来形成单线态氧,发展具有这一范围波长吸收的光敏剂是光动力疗法中的研究重点。
波长较长的光可增加穿透深度,这是发展具有这种吸收波长光敏剂的主要原因,萘酞菁( 776nm) 和细菌叶绿素( 780nm) 的最大吸收波长都在治疗窗口内。
然而,光敏剂本身的光吸收可以限制组织光穿透,这种现象被称为光敏剂的“自屏蔽”。
如果光敏剂对治疗波长的光具有非常强烈的吸收则其自屏蔽现象尤其明显。
许多光敏剂在暴露于光时容易发生称之为光漂白的光破坏过程,而不同化学结构的光敏剂具有变化多端的光漂白率。
所以,PDT 中应用的光敏剂应该足够稳定以避免诸如光漂白的降解过程[3]。
优秀的光敏剂分子应该具有良好的水脂溶性; 具有两亲性的药物分子有利于药物透过细胞膜。
光毒性高而暗毒性低的光敏剂也是保证正常组织免受损伤的一个方面,可提高 PDT 治疗的选择性。
PDT 之所以优于其他肿瘤治疗方法,一个重要原因就在于所用光敏药物在无光照时具有低水平的暗毒性,而在对靶组织进行选择性光照时,靶组织内的光敏剂被激活而选择性地作用于靶组织。
PDT 光敏剂在患者体内的药代动力学消除应该迅速,以缩短治疗后避光保护的时间和避免长时间的皮肤光敏性。
它们应该对红外或远红外区的光具有强烈吸收,以使 PDT 的治疗作用可以到达尽可能深的部位,而且所使用的光不会导致正常组织光敏化。
1抗菌光敏剂的分类及应用1.1卟啉类化合物卟啉类化合物具有相对较高的活性氧产量,是常用的 PS 之一,但它持续 4-6 周左右的暗毒性作用限制了它的广泛应用。
因此,近年来研究者们一直致力于开发更理想的卟啉类PS。
5-氨基酮戊酸 ( ALA) 作为一个典型的卟啉类 PS,本身不具备光化学反应特性,但可生物合成原卟啉 IX( PpIX) 的前体。
PpIX 能迅速从身体清除,所以暗毒性作用时间减少。
研究发现 ALA 介导 PACT 具有广谱的抗微生物效应[4],因此 ALA 介导的 PACT 广泛应用于皮肤病治疗,如细菌、真菌及病毒感染等。
但所有有核细胞都能够利用 ALA 合成 PpIX,因而与其他PS 相比,它的选择性低; 另ALA 介导PACT 光照时疼痛感强烈。
其他光敏剂,像带阳离子卟啉化合物可以作为广谱抗菌 PS,对耐甲氧西林金黄色葡萄菌、表皮葡萄球菌和大肠杆菌具有良好的杀伤效果。
光敏素 ( photofrin) 介导 PACT 能杀灭 MRSA 感染关节炎小鼠模型的 MRSA[5]。
Photogem 介导的 PACT 能杀灭热带念珠菌和都林柏菌[6]。
除了这两种真菌以外,有报道称 Photogem 介导的 PACT 还能完全杀灭口腔中白念珠菌、克鲁斯氏念珠菌和光滑念珠菌[7]。
1.2细菌叶绿素衍生物细菌叶绿素衍生物激发光波长为 700 ~900 nm,可以作为PDT 和 PACT 的光敏剂。
细菌叶绿素衍生物介导 PACT 对真菌、革兰氏阳性菌及革兰氏阴性菌均有一定效果,包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌[8]。
1.3酞菁及衍生物酞菁及其衍生物的激发波长为 670 ~ 780 nm。
金属离子修饰酞菁类化合物后具有活性氧产率高、持续时间长等特点,它介导的 PACT 对金黄色葡萄球菌有杀灭作用,且未发现金黄色葡萄球菌对 PACT 抵抗[9]。
金属离子修饰酞菁类化合物介导 PACT 也能有效处理局部感染 MRSA 小鼠模型的 MRSA[10]。
还有研究指出锌修饰酞菁类后介导的 PACT 能够有效杀灭革兰氏阴性大肠杆菌。
1.4天然光敏剂及衍生物天然光敏剂及其衍生物具有高效低毒的特点,因此备受青睐。
目前主要有 4 大类: 姜黄素类、核黄素类,醌类化合物和补骨脂素类。
1.4.1 姜黄素类姜黄素具有广泛的药理、毒理作用,在医学多个领域均有应用,包括抗癌、抗炎和抗感染。
姜黄素介导 PACT 副作用小,抗菌效果良好,因此临床应用潜力强。
它被455 nm LED 激发且能在30 min 内杀灭念珠菌[11]; 在蓝色LED( λ = 420 ± 20 nm) 设备照射 4 min 后可以杀灭变形链球菌[12]。
在体外实验中姜黄素介导 PACT 能够杀死龋齿中的细菌[13]。
1.4.2 核黄素核黄素有两个光吸收峰,分别在紫外光区 360 nm 和蓝光区 440 nm。
当核黄素被蓝光激发时能杀死金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌[14],主要应用于浅表感染治疗。
1.4.3 醌类化合物醌类光敏剂是带有扩展π-电子系统的化合物,在光和氧的作用下呈现细胞毒性。
醌类化合物具有良好的光敏性质,可被红外光激发( 激发波长为 540 ~610 nm) ,单线氧产率高。
金丝桃素( hypercin) 是中性的疏水性化合物,一直作为一种抗癌 PS 进行研究较多。
金丝桃素经修饰增加其水溶性也可介导 PACT 杀灭革兰氏阳性金黄色葡萄球菌,但对革兰氏阴性大肠杆菌无明显作用[15]。
另外,醌类化合物中的竹红菌素( hypocrellin) 和竹红菌素 B( hypocrellin B) 作为 PS 其抗癌效果比抗菌效果好。
尾孢菌素( cercosporin) 尽管活性氧产率高,但是抗微生物作用弱。
1.4.4 补骨脂素补骨脂素类光学毒性机制主要包括两个方面:①核酸中鸟嘌呤核苷的羟基化,此反应通常以单线氧为中介;②与病毒的核酸形成复合物,从而使病毒失活。
补骨脂素类介导的 PACT 对病毒都有一定灭活作用[16]。
1.5亚甲蓝和吩噻嗪类化合物亚甲蓝( MB) 已经在临床上作为光敏剂( λmax = 660 nm) 使用。
MB 介导PACT 能杀灭口腔念珠菌病; 且 MB 介导 PACT 能增加念珠菌细胞膜的渗透性,进而增加其对抗生素的敏感性。
MB 介导PACT 还可杀灭耐甲氧西林金黄色葡萄球菌,且副反应轻[17]。
甲苯胺蓝( TBO) 介导 PACT 对葡萄球菌有明显的杀伤作用[18]。
在体内研究中,TBO 介导 PACT 可明显杀灭创伤动物模型的创伤弧菌[19]。
新亚甲基蓝( NMB) 介导 PACT 治疗念珠菌感染小鼠以及多重耐药鲍曼不动杆菌感染的烧伤小鼠,结果显示均有一定治疗效果[20,21]。
1.6其他合成染料光敏剂四碘荧光素是一种已经批准作为食品色素的碘化氧杂蒽染料。
四碘荧光素易与细菌生物膜结合,在口腔科使用较多。
四碘荧光素介导PACT 比光敏素( photofrin) 、亚甲蓝( MB) 对变异链球菌更有效。
四碘荧光素介导 PACT 处理口腔念珠菌感染可以显著减少粘附在上皮细胞的酵母菌和念珠菌,并且不损害正常组织[22]。
吲哚菁绿( ICG) 主要用作造影剂。
ICG 也可作为抗菌 PS,它能被 810 nm 二极管激光激发,它介导 PACT 能杀灭野生型和耐药株金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌[23]。
方酸菁及其衍生物在体外具有良好光动力性质。
近年来,方酸菁及其衍生物PDT 抗肿瘤方面研究较多。