[发明专利]一种光动力治疗系统及持续产生单线态氧的方法

说明书

本发明公开了一种多功能镧系纳米颗粒、其制备方法，以及一种利用该纳米颗粒产生单线态氧的方法及光动力治疗系统，通过联合高压氧舱，在近红外激光激发该镧系纳米颗粒，实现供氧增敏，从而促进纳米颗粒药物的靶向输送以及单线态氧的产生，由此解决现有技术单线态氧产生不足、光动力治疗系统效果不佳的技术问题。

技术领域

本发明属于医疗设备领域，更具体地，涉及一种光动力治疗系统。

背景技术

光动力治疗是一种非侵入性治疗手段，已广泛应用于临床浅表型肿瘤的治疗，其具有选择性高、毒副作用小、创伤小等优点。但是目前光敏剂吸收的波长多为紫外或可见光，该波段光的组织穿透深度较浅；其次，光敏剂依赖于氧生成氧自由基，肿瘤组织内部缺氧的微环境导致其产率低下。因此，提高光在组织中穿透深度、缓解肿瘤部位缺氧进而提高单线氧产率的问题是临床光动力治疗需克服的难题。

光在生物组织中的穿透深度取决于多个参数，包括光的波长、强度、相干性和组织的生理学特征等。为了产生足够的单线氧造成细胞毒性，光源发出的光谱应和光敏剂的最大吸收波长范围一致。临床常用的照射光是紫外、可见光，这个波段的光能被生物组织中血红蛋白、黑色素等有效吸收，导致这一波段的光无法穿透到肿瘤组织内部。波长在700～1300nm的光能有效避免其他激发和发射波长对组织的干扰和损伤，具有良好的组织穿透深度，被称为“光学窗口”或“近红外窗口”。由于临床上使用的光敏剂在近红外区域存在吸收极弱等问题，目前为止近红外光很少直接应用于光动力治疗。镧系上转换纳米颗粒的发展，为实现近红外光在光动力治疗中的应用提供了可能。具有发光稳定、不易光漂白、高信噪比等优点，已发展成为生物医学领域一类新兴的纳米材料。镧系上转换纳米颗粒通过吸收两个或多个近红外光子转换为一个高能的光子，产生紫外、可见或近红外的发射光。因此，利用镧系上转换纳米颗粒上转换发光特性激发传统紫外光、可见光吸收的光敏剂，构建镧系上转换纳米颗粒光动力治疗体系，是解决临床使用的光敏剂在近红外区域吸收极弱问题的有效手段。传统镧系上转换纳米颗粒使用980nm激光激发。但是生物组织中的水对980nm光吸收很大，会造成潜在的热损伤。相对而言，生物组织对808nm光吸收较弱、对组织热损伤小，重要的是808nm光源也能提供更高的组织穿透深度，所以构建808nm激发的镧系上转换纳米颗粒是近年国际研究热点。构建有效的808nm激发的镧系上转换纳米颗粒，通常使用钕作为主敏化剂，但是，钕具有多重能级、能量跃迁复杂、淬灭效应强等特点，极大地降低了钕镧系上转换纳米颗粒荧光效率。构建高效的808nm激发的钕镧系上转换纳米颗粒光动力治疗体系，提高单线态氧产率是实现808nm光源在光动力治疗应用中亟待解决的问题之一。

大多数实体肿瘤生长快速，随着肿瘤细胞的增殖，其与周围间质血管的距离不断增加，引起肿瘤内部严重缺氧。此外，由于肿瘤新生血管生长速度快、结构分布紊乱、管腔易于塌陷等原因，肿瘤内部会进一步缺氧。缺氧的肿瘤微环境反过来又会诱使肿瘤进一步恶化，同时降低各种治疗方法(例如化疗、放射等)对肿瘤的治疗效果。光动力治疗过程中需要连续消耗氧气，会加速肿瘤缺氧。因此，如何解决肿瘤缺氧，是光动力治疗治疗亟待解决的问题之一。目前已有研究多采用“自供氧方法”供氧，例如：“全氟化碳携氧供氧”、纳米二氧化锰催化过氧化氢供氧、红细胞膜包裹法、利用过氧化氢酶催化过氧化氢供氧等。但是，这些方法仍存在供氧效率低、稳定性差、临床可行性不足等问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多功能镧系纳米颗粒、其制备方法，以及一种利用该纳米颗粒产生单线态氧的方法及光动力治疗系统，其目的在于通过在构建该镧系纳米颗粒，同时利用近红外激光激发该镧系纳米颗粒，并联合高压氧舱，实现供氧增氧，从而促进纳米颗粒药物的靶向输送以及单线态氧的产生，由此解决现有技术单线态氧产生不足、光动力治疗系统效果不佳的技术问题。