用于光动力疗法的新光敏剂

光在与癌症的斗争中起着重要的作用。光疗法通过照射癌症肿瘤而起作用，是一些恶性癌症的有效治疗方法。然而，光动力疗法只破坏癌细胞，手术前必须使用光敏剂，所以光线主要被肿瘤吸收，而不是健康组织。东京工业大学(Tokyo Institute of Technology)的汤浅秀谷(Hideya Yuasa)教授一直在研究制造可以口服用于癌症治疗的重原子无光敏剂的方法。

有一个理由在阳光灿烂的日子里感到愉快。阳光触发了血清素的生产和释放，与幸福相关的化学品。我们对阳光的享受可能是没有巧合，因为光线令人惊讶，但重要的是在人类健康中发挥作用。

除了生产血清素的生产中，阳光致力于我们皮肤中的维生素D的合成，是维持骨骼健康的必需维生素，避免骨质疏松症。血清素和褪黑激素的产量也是连接的，这就是为什么阳光可以帮助调节我们的睡眠和失眠。

然而，光对维持我们身体的健康功能并不重要;它可能是许多疾病的有效医疗。目前，可以用基于光的疗法治疗痤疮和瘢痕等许多皮肤问题，称为光动力疗法。痤疮的光动力疗法适用于当它们吸收光能时有助于杀死皮肤上的细菌，并在局部解决方案的帮助下，以收缩油腺和降低油生产。

现在经常使用光动力疗法的医学领域之一是癌症治疗。患者被赋予光敏剂，在光动力学治疗的背景下，癌症治疗是一种特殊类型的分子，可吸收光并产生单线氧。这是一种不稳定的高度反应性的氧气，可攻击和杀死细胞，包括癌症肿瘤。

是什么让雅萨教授的新光敏剂介绍如此特殊的是它们相对较小。

使光动力疗法适用于更广泛的癌症并提高其有效性的关键挑战之一是用作光敏剂的分子的设计。东京工业大学(Tokyo Institute of Technology)的汤浅秀谷(Hideya Yuasa)教授一直在研究一种新型光敏剂，这种光敏剂比现有分子小得多，而且不含金属，有助于减少毒性。

小而光滑的
一个好的光敏剂需要有效地吸收用于治疗的特定波长范围内的光，通常是在近红外波段，并且有一个有效地产生单线态氧的机制。它必须是无毒的，对病人是安全的，分子必须足够小，这样光敏剂就可以注射或以某种方式传送到癌变部位。

是什么使教授雅萨的新光敏剂如此特殊的是它们相对较小，特别是与含现有的含金属原子的光敏剂相比。它们足够小，因为它们可以像穿过我们身体中的紧密葡萄糖通道一样口服，通过该葡萄糖通道通常通过该产品通常运输。光囊炎仪可以使用这些渠道前往必要的场地。

药物的送货途径对于控制药物的毒性并确保它在正确的部位占用。在这种情况下，光敏剂必须尽可能地在肿瘤部位选择性地吸收。Yuasa教授在他的光刻仪的光明中使用了一个特殊的技巧，使他们足够小以通过替代交付渠道。

当它们吸收光时，许多分子经过原子的排列的结构变化。有时这导致光致诱导的化学反应，以制造新的化学产品。例如，这是在我们的身体中形成维生素D时会发生什么。其他时间，分子内的原子总数保持不变，但是原子之间的互连性改变，因此改变分子的整体形状。

除了他在开创较小的光敏化合物方面的工作，雅萨教授还开发了几种新型镧系元素纳米粒子。

汤浅教授的基于联苯的光敏剂在吸收光线时经历一个扭转运动，使它们足够小以通过葡萄糖通道，并促进单线态氧的产生，这是它们成为高效光敏剂所需要的。

系统穿越
单线态氧比我们在日常生活中遇到的氧，三重态氧，更活泼的原因是它有一种特殊的电子排列方式。每个电子都有一个量子力学性质，叫做“自旋”，可以被描述为“自旋向上”或“自旋向下”，通常用一个指向相应方向的箭头表示。

在三联氧气中，最丰富的氧气形式，有两个电子表明相同的方式，两个'旋转'。然而，在单线时氧中，这两个电子中的一个相反的方式，“旋转”。这改变了电子之间的相互作用类型，并使氧气能量不稳定，更可能反应。

自旋变化或自旋翻转，即电子从自旋向上旋转到自旋向下旋转，或反之亦然，在光诱导化学中很常见，特别是对于含有重原子的化合物，如铁和钴。改变这些电子构型的过程被称为系统间交叉，这是光敏剂化学的关键部分。一旦光敏剂经历了系统间的交叉，它就可以将能量或电子转移到氧上，形成治疗所需的单重态氧。
汤浅教授和他的团队一直试图通过实验和计算化学工作的结合，了解需要对分子进行什么样的结构改变，以促进系统间的交叉过程。这对于理解这些光敏剂工作的机制以及促进非传统系统间交叉反应途径是否可能导致开发出适合于光动力治疗的全新类型的分子也很重要。

展望未来
As multidrug resistance is always a concern with any drug-based treatment, such as the use of antibiotics to help tackle infections, photodynamic therapy potentially offers an effective treatment in the longer term as the ‘cancer-killing’ step does not directly require the action of a drug on the tumour. However, the development of more photosensitiser options in photodynamic therapy is crucial to be able to tune treatments to specific cancers and to increase the efficiency of treatment. As well as his work on pioneering smaller photosensitising compounds, Professor Yuasa has also developed several new types of lanthanide nanoparticles for infra-red photodynamic therapy. By changing the kinds of molecules coating the surfaces of these nanoparticles, he has been able to create photosensitisers that target very specific cells and enhance their cell-killing capabilities.

虽然目前用于相对较小的癌症和皮肤病的光动力学治疗，但它逐渐变得更加正线治疗。Yuasa教授等研究人员的工作将通过这种方法提高癌症治疗的灵活性和效率。