0  前言

膀胱癌是泌尿系最常见的恶性肿瘤之一，近年来发病率明显上升。膀胱癌有很明显的“多中心发生”特点，复发非常普遍（约50%），有10%～15%的表浅性膀胱癌最终发展成肌肉浸润性膀胱癌或者发生转移，特别是晚期膀胱肿瘤患者缺乏有效的治疗方法[1]。早期膀胱癌术后膀胱灌注化疗对预防复发有一定的疗效，但复发率仍然高达20％左右[2]。因此探索治疗晚期膀胱癌和有效预防术后复发的强有力措施一直是泌尿系肿瘤的研究重点，特别是靶向性治疗更成为世界范围内的研究热点。南京鼓楼医院泌尿外科燕翔

1        光动力学治疗 

所谓光动力学是一种光敏化作用，是一种特殊的物质经光照射而引起所含这种物质增多的细胞内反应过程。Oscar Raab描述了光结合吖啶类药物对草履虫的杀伤作用，这种现象被描述为光动力学治疗或光化学毒性作用[3，4]。在医学上，光动力学不仅可用于诊断（photodynamicdiagnosis，PDD），而且更多地用于治疗（photodynamictherapy，PDT）。1975年Kelly等[5]首先将PDT用于浅表膀胱癌的治疗,此后经过大量研究，证实PDT是治疗膀胱癌的一种有效的方法。1993年以来，PDT逐渐成为治疗膀胱肿瘤重要的手段。

1.1 光动力学治疗的基本原理和光敏剂 

机体接受光敏剂后一定时间，肿瘤组织摄取和存留的光敏剂较多，经特定波长的光照射，在生物组织中氧的参与下发生光化学反应，产生单态氧和/或自由基，破坏组织和细胞中的多种生物大分子，最终引起肿瘤细胞死亡，达到治疗目的[6]。

光动力学疗法具有三个必不可少的条件：光敏剂，光和氧[7,8]。其中光敏剂是最重要的因素，是进行PDT的基础，也是制约光动力学发展的瓶颈。用于光动力学诊断和治疗的光敏剂必须能够在肿瘤组织中特异性地蓄积，而在正常组织中不蓄积或少蓄积，从而能够将肿瘤和正常组织区分开来。理想的光敏剂应该满足以下几个条件[9]：1），在可见光的红光区（波长大于630nm）有强吸收峰；2），三重态量子产生率高；3），单重态氧的量子产生率高；4），低暗毒性；5），在癌组织中选择性地潴留，对于健康组织，特别是皮肤，应不吸收或少吸收；6），容易大量合成，配方简单，且容易保存；7），根据药代动力学要求，多余的药物能够很快从体内排泄出去。

目前光敏剂研究主要经历了三代：第一代光敏剂为血卟啉衍生物（如HpD、Porphines等），须经静脉或口服给药，靶向性较差，排泄较慢，易发生光毒反应，用药后须长时间避光，已基本淘汰不用。八十年代以后，第二代光敏剂的开发研究发展迅速，在光敏活性、吸收光谱和组织选择性方面比第一代光敏剂有很大改进。第二代光敏剂为卟啉类化合物衍生物，如苯卟啉衍生物单环酸 A (BPD-MA)、竹红菌素(Hypocrellin)、金丝桃蒽醌(Hypericin)、5-氨基乙酰乙酸（5-ALA）等。5-ALA膀胱灌注虽然可以避免皮肤光敏反应等副作用的出现，但仍存在靶向性差、细胞摄取慢等缺点，药物须与膀胱粘膜作用4小时以上才能产生治疗效果。而且BPD-MA和5-ALA的合成过程比较复杂，产量低，成本高，故价格昂贵。叶绿素类光敏剂属于新型光敏剂，在国内外均未上市。有研究机构使用叶绿素衍生物（中药蚕砂提取物）口服给药进行PDT治疗的临床和基础研究，获得一定的疗效，且皮肤光毒性较小[8]。第三代为连接单克隆抗体或反义寡核苷酸的药物，属于“生物导弹”型药物，具有更高的选择性和特异性，尚处于实验室设计研发中。

总之，目前国内外仍然缺乏靶向性好、光敏感强、细胞摄取快、提取合成简单的理想光敏剂。正因如此，2006年之后，国内外对光动力学治疗的研究热情有所受挫，但依然无法掩盖光动力学治疗的美好前景。

             光动力学用于膀胱癌的诊断及治疗

体外实验证实:原卟啉Ⅸ的沉淀与细胞的增生有关[10]。膀胱灌注光敏剂后，原卟啉Ⅸ高选择地积累在新生的膀胱粘膜组织中,其与正常粘膜组织中的原卟啉Ⅸ沉淀浓度比为17:1。经激光照射后,膀胱粘膜恶变部位为红色荧光,与正常膀胱粘膜的蓝色荧光形成对比。因此荧光膀胱镜可发现普通膀胱镜检查不到的微小病变。

理论上，PDT是一种“靶向性、细胞级、微观杀伤作用”，更加适合临床上膀胱癌“多中心发生”和“高复发性”的特点。随着激光、光纤、内镜等技术的迅速发展，光动力学诊断及治疗膀胱癌有着极大的腔内优势和美好的前景。特别对于“癌前病变、极早期癌、复发性癌和原位癌（Tis）”，虽然临床上难以做到有效地治疗，而PDT甚至可以达到根治效果，且复发率低[11,12]。另外，PDT对于中晚期癌也有姑息性疗效。临床上，PDT主要适用于肿瘤多次复发，对化疗及免疫治疗无效的难治性膀胱癌及原位癌，或不能耐受手术、或不愿手术的患者[13]。

Ray ER[14]等报道利用荧光膀胱镜检查18例膀胱肿瘤术后病人，相对于普通膀胱镜69.6%的检出率，荧光膀胱镜检出率为97.8%。结果显示利用荧光膀胱镜行光动力学诊断具有更高的检出率，可作为肿瘤术后随访的重要方法[14,15]。Nseyo等[16]总结13年治疗58例膀胱癌的经验，PDT对84.2％（48/58）的病人治疗有效。他认为，对常规治疗无效的浅表性膀胱癌、BCG或化疗失败后，应立即行PDT，PDT可作为这类病人的二线治疗选择。

2   纳米修饰技术与光动力学作用

2.1 纳米技术与纳米医学

PDT治疗膀胱癌的效果显然与所使用的光敏剂有关。只有当光敏剂高效率地、靶向性地浓集于膀胱癌细胞内，才能产生所期待的肿瘤杀伤作用。目前制约PDT临床应用的重要因素就是缺乏理想的光敏剂。纳米技术的飞速发展为解决上述难题提供了思路。长度仅为1-100nm的纳米装置能够自由进出人体细胞，与以往的诊断和治疗相比具有体积小，生物相容性好和器官靶向能力强等优势[17]。利用纳米技术在医学研究和临床实践的概念被称为纳米医学，这个概念首次由著名的诺贝尔奖获得者理查德费曼提出。微小的纳米机器人和纳米装置可以用来提供更快更准确可靠的诊断和治疗方法[18]。载有抗体、胶原蛋白及微分子的纳米颗粒已被用于肿瘤的早期诊断[19]。此外，纳米包裹抗肿瘤药物或基因药物还可用于靶向性抗肿瘤治疗，并减轻药物的毒副作用[20-22]。

2.2 纳米修饰与药物靶向性作用

传统的口服和注射药物的给药途径，改变了药代动力学参数，且无法靶向给药。此外，遗传多态性，超过外排泵和药物耐药，会降低药物的疗效。利用纳米技术介导的药物输送可克服这些缺点，且可实现靶向给药，从而降低药物的毒副作用[23]。用于药物输送的纳米粒子，包括脂质体，金纳米粒子，磁性纳米颗粒和碳纳米管等。靶向药物，核酸和其它利用纳米粒子合成的分子是当前研究和开发的重点。多种纳米粒子可实现肿瘤靶向给药[24]。肿瘤组织不同于正常组织，他们的内皮细胞孔径可达200nm-1.2um，纳米粒子通过大的孔径并蓄积于肿瘤组织[25]。含有药物的纳米微球经过表面修饰，结合长循环时间的静脉给药，使得水溶性生物大分子药物的透粘膜输送以及对特定组织或细胞的靶向给药都可能成为现实。肿瘤部位的血管系统具有比正常部位更高的通透性（EPR效应），有了长循环时间的保证，纳米药物载体便可以充分利用上述效应，在肿瘤部位富集，达到“被动靶向”药物输送的效果，既提高了药物的肿瘤靶向性和细胞摄取率，又能降低其系统毒性[26,27]。Hu Y[28]等利用纳米微球包裹紫杉醇，在体外杀伤HepG2细胞，显示微球具有更好的药物摄取率及细胞杀伤作用。

2.3 纳米修饰的光敏剂——光敏感纳米微球

采用纳米技术修饰光敏剂，合成光敏感纳米微球（photosensitized nanoparticles）是光敏剂发展的新方向。2007年Vargas等人[29]采用纳米微球包埋光敏剂porphyrin，在体外实验中初步显示出较好的细胞摄取率和光动力杀伤作用。目前国际上关于“光敏感纳米微球用于肿瘤的光动力学治疗”的研究处于萌芽阶段。有学者预言：纳米技术将掀起光动力学治疗研究的新热潮，光敏感纳米微球将最有前途应用于临床[30]。

3   结语与展望

纳米技术已用于包裹抗肿瘤药物，实验显示纳米微球可提高药物负载效率，并降低药物毒副作用。美国FDA已批准白蛋白结合紫杉醇纳米粒注射混悬液（paclitaxel ，ABI-007）上市，用于转移性乳腺癌联合化疗失败后或辅助化疗6个月内复发的乳腺癌[31]。可以设想，光敏剂的靶向输送及控制释放可借助于纳米技术和纳米材料的进步而获得更好的推进。光敏感纳米微球很可成为满足临床需求的新型光敏剂。光敏感纳米微球将最有可能用于临床上膀胱原位癌（Tis）的治疗、降低膀胱癌术后复发率，以及晚期膀胱癌的姑息性治疗。