光動力醫學是一門新興的交叉學科，形成於上個世紀的七十年代後期，涉及的臨床應用範圍廣泛，包括腫瘤治療與診斷以及許多其他非腫瘤性的疾病如動脈粥樣硬化、眼底老年性黃斑變性、類風濕性關節炎、皮膚良性病變如鮮紅斑痣、病毒和細菌性感染性病變等，是一種極有潛在價值的局部治療法。由於其獨特的技術優勢和良好的相容性，無論是作為首選手段，還是作為輔助手段，或是作為姑息手段，都可能發揮積極的作用；目前，腫瘤的光譜診斷(spectral diagnosis)以及光動力治療已成為腫瘤診治研究中一個十分活躍的新領域。隨著基礎研究和臨床應用的不斷深入，給腫瘤的診治提供了新的思路，並使成千上萬的癌症患者受惠于這一新技術。在臨床實際工作中對光動力治療的主要影響因素是光敏劑和照射光。光敏劑的光動力活性、光吸收特性和靶向特性，決定了其臨床可用性和適用範圍。照射光的波長正確性、輸出穩定性和投照可靠性也是決定治療效果重要的可控因素。

 

作用原理

光動力療法（Photodynamic therapy，PDT），是一種治療癌症的新方式，主要原理是光動力效應，是一種有氧分子參與光化學反應。腫瘤細胞吸收光感物質（Photosensitizer）後，再以特定波長的光照射腫瘤組織，光與光感物質即發生光化學作用，光感物質會產生可殺死腫瘤細胞的自由基，進而選擇性殺死癌細胞

 

光動力作用發展簡史

1907	出現「光動力作用(photodynamic action)」一詞
1913	F. Meyer 以porphyrins對人體進行第一次光動力治療(PDT)
1955	S. Schwartz自haematoporphyrin中純化出haematoporphyrin的衍生物(HPD)，其對腫瘤細胞 有較高的親和力
1975	T. Dougherty 以HPD光動力治療乳癌  J. F. Kelly 用HPD光動力治療膀胱癌
1978	第一個HPD光動力人體臨床試驗治療皮膚癌。
1999	加拿大核准第一個PDT 藥物上市。
2000	FDA 和EMEA 核准以PDT 藥物治療癌症。
2001	第二代PDT 藥物FOSCAN 經EMEA 核准上市，用以治療頭頸部癌。
2005	FDA核准以光動力治療法治療濕性老年性黃斑。

光感物質
光感藥物的施用方式有靜脈注射、表面塗抹或是口服，其進入人體以後，會在不同的組織中形成不同的濃度分佈，然後又以不同的速率下降，並在數天後將大部份排出體外。攝取了藥物的人體組織，如果沒有受到光的照射就不會引發光動力反應、產生細胞毒性。即使受到了光的照射，只要光的波長、光照量或組織中的藥濃度未達到一定要求，細胞也不會受到大的損傷。

在光動力治療中，光照區內的腫瘤組織，由於光敏劑濃度高、光劑量足，會產生很強的細胞毒效應，受到嚴重破壞。但這種細胞毒效應僅僅發生在光照區內，持續時間短暫，不會向體內其他部位散逸，所以這是一種可控制的局部光毒性作用，在實際應用中是很安全的。

一般抗癌藥物的作用原理則完全不同，它們進入人體後無須外加條件便具有細胞毒性，不但對癌細胞有殺傷作用，對許多正常器官和細胞也可能引起程度不等的損傷，是一種全身性的毒性作用。腫瘤患者進行化療時，為了有效抑制癌細胞的惡性增殖，要求用藥達到足夠大的劑量，而這樣大的用藥劑量難免會對人體造成一定的損害，尤其是對造血系統和免疫系統的抑制作用，往往給治療帶來很大困難。

 

光動力療法對雷射的要求

在理論上相干光和非相干光都可以用於螢光診斷和光動力療法，但由於非相干光強度低，單色性差，光導纖維耦合效率低，目前臨床上均採用雷射作為激發光源。

螢光診斷一般採用短波長雷射，如長波紫外光和綠光。光動力治療對激發光源的要求：

1.雷射波長在 450~1000nm 之間，治療表淺病變一般選用綠光和黃光，治療深部病變或瘤體較大的腫瘤多選擇紅光和近紅外光； 

2.雷射射波長應與所選用的光敏劑吸收峰有最大限度的重疊；

3.由於 PDT需要大光斑照射或多光路輸出，照射持續時間長，雷射應具有較大的輸出功率和穩定的工作性能。

 

臨床螢光診斷和光動力療法中常用的雷射：

1.He-Cd雷射， 波長 441.6nm ，連續輸出，可作為診斷光源；

2.N2 雷射，波長 337.1nm ，脈衝輸出，是較為常用的診斷光源；

3.Ar+雷射， 波長 488.0~514.5nm ，連續輸出，既可作為診斷光源，也可作為治療光源；

4.Kr+雷射， 波長 406.7~415.4nm ，是一種理想診斷光源；

5.He-Ne雷射， 波長 623.8nm ，可作為治療光源，輸出功率較低；

6.Ar+ 泵浦染料雷射，中心輸出波長為630~640nm ，是較好的治療光源；

7.銅蒸汽泵浦染料雷射，輸出的 510nm 波長可兼作診斷和治療光源，輸出的 630nm波長可作為治療光源；

8.金蒸汽雷射，波長 627.8nm ，可作為治療光源；

9.銅蒸汽雷射，波長 510.4 和 578.2nm ，可作為治療光源；

10.KTP 雷射，波長 530nm ，可作為治療光源。

市場分析
目前已有三種光敏藥物獲得美國食品與藥品管理局（FDA）的批准，即PHOTOFRIN®（通用名porfimer sodium）、Visudyne（通用名verteporfin，或化學結構簡稱 BPD-MA）和氨基酮戊酸（5-aminolaevulinic acid，ALA）。後二種主要用於非腫瘤性疾病（老年性眼底黃斑病變、光化學性角化病）的治療。光敏劑在過去已有一些相關的基礎研究，血紫質衍生物(HPD, hematoporphyrin derivative)是目前最廣泛被使用的光感物質，它的純化物porfimer sodium已經上市，商品名為photofrin®。Photofrin®已於1995年12月獲得美國食品藥物管理局(FDA)通過使用在食道部分或完全阻塞的食道癌病人，1998年1月通過使用在非小細胞肺癌的病人。近年來由於photofrin®的上市及通過FDA的許可，大部分的臨床試驗及基礎研究都採用photofrin®，其缺點在於其不易被身體代謝，光感性強，在接受治療後病人需避光2週～1個月，以免引起對皮膚的光敏作用。新的第二代的光感物質陸續開發出來，其中5-aminiolevulinic acid (ALA) 相當受到囑目，因為ALA為單一成分的藥，並非混合物，且比較不會引起皮膚對光過敏，而photofrin®由於會引起皮膚對光過敏，所以病人在治療期間及治療後的數週內都要避免陽光或強光的照射，較不方便。ALA本身並不是光感物質，而是血質(heme)合成的原料。ALA進入細胞後，經代謝形成protoporphyrin IX (PpIX)，PpIX是光感物質，經630 nm的光照射後可將細胞殺死。ALA另外一個優點是可製成貼劑，直接塗或貼在患部。另外還有Scotia Holdings所發展的Foscan (temoporfin)，具有高度代謝性，對癌細胞與正常細胞的選擇性高，病人無須長期避光，但由於Foscan的推出與光源結合，用於頭頸癌的治療，一次治療的單價也相當高。Verteporfin (benzoporphyrin derivative mononacid)是由Norvatis開發出來，廣泛用於眼部黃般的治療，靜脈注射15分鐘後即可進行光照治療，由於其具有高度選擇性及代謝性，因此病人也無須長期避光。

1.癌症新藥開發市場.
癌症仍然是工業化國家和世界範圍第二位的主要死因。由於平均壽命期的繼續增加，癌症也會增加。人們將繼續用有效的治療藥物對付癌症。據Business (Communications) 公司的最新研究《癌症治療劑的新開發》的報道，在2000年世界抗癌藥物市場達148億美元。年平均增長率爲12.5%，到2005年該市場預計將超過267億美元。在2000年和2005年期間，預計將上市134種治療癌症的新藥（包括創新産品以及對有藥物的新配方或適應症），預計將使世界範圍的抗癌藥物銷售額增加75%。
一般跨國藥廠研發之目標主要在找尋具有新穎療效且有極大市場的藥品（銷售額每年超過五億美元之產品），國內藥廠現時在這方面難與競爭。但在本地或亞洲高發性之癌症與感染症，歐美大藥廠考量當地病人人數少，臨床試驗相對的也較困難，且日本以外之亞洲市場西藥使用量偏低，故很少投入資源做這方面的研發。這些領域將是國內藥界從事新藥研發之起始點及很好的利基點。
隨著社會高齡化，癌症的病例在持續地增加。已開發的地區，大約每三個人中就有一人會死於癌症，如圖所示是歐、美、日癌症藥物市場的情況，以每年約6﹪的速度在成長。到公元2010年預估市場總值可達200億美元。

2.光動力療法開發市場
從全球分佈來看，美國和日本仍然是PDT研究最活躍、應用最廣泛的兩大強國；目前台灣的癌症治療仍以手術切除、放射線治療、化學治療或合併這些療法來破壞癌細胞或抑制癌細胞的增生，然而對大部分的較晚期癌症而言，治療結果仍未臻理想。
近年來有幾種輔佐性療法正蓬勃發展，例如免疫療法、放射手術(伽瑪刀、Ｘ光刀或光子刀等)、基因治療、以及光動治療(簡稱PDT)等，國內也有人從事這些輔佐性療法的研究，甚至已經在臨床上使用，唯光動治療在國內發展較緩慢，光感物質的取得也受限，基礎及相關臨床人體試驗落後歐美國家許多。
光動力治療可以應用於癌症治療，其中，光感物質及合適波長的光源扮演著重要的角色，沒有適當的光感物質，光源的發展在光動力治療也是徒然。目前光動力治療多以光感藥物與光源一起結合上市，策略上應先找出適當的光感物質，再發展光源。光動力治療的發展，光感藥物是不可或缺的一部份。目前光感藥物多以化學合成製造成純度高，對癌細胞與正常細胞差異效果顯著，相對的單價也極高。因此開發出適合目前常用激發光源、可由天然物萃取、低成本的光感藥物，將有助於此技術之開發。