作者单位
摘要
中南大学基础医学院生物医学工程系,湖南 长沙 410013
近年来,有机半导体聚合物点(Pdots)以其光吸收截面大、稳定性好、生物相容性好、光物理性质可调等特性受到了广泛关注。聚合物点已被应用于生物传感、生物成像以及光学治疗等生物光学应用领域,对即时检测、活体成像、肿瘤治疗等具有重要意义。本文简要介绍了聚合物点的发光原理、制备方法、性能表征和修饰策略,总结了聚合物点在生物传感、生物成像以及光治疗应用中的最新研究进展,并分析了聚合物点在生物光学领域面临的挑战及未来的发展方向。
生物光学 生物传感 生物成像 光学治疗 有机半导体 聚合物点 
中国激光
2023, 50(15): 1507401
Author Affiliations
Abstract
1 Stephenson School of Biomedical Engineering, University of Oklahoma, Norman, Oklahoma 73019, USA
2 School of Electrical and Computer Engineering, University of Oklahoma, Norman, Oklahoma 73019, USA
The tumor microenvironment (TME) promotes pro-tumor and anti-inflammatory metabolisms and suppresses the host immune system. It prevents immune cells from fighting against cancer effectively, resulting in limited efficacy of many current cancer treatment modalities. Different therapies aim to overcome the immunosuppressive TME by combining various approaches to synergize their effects for enhanced anti-tumor activity and augmented stimulation of the immune system. Immunotherapy has become a major therapeutic strategy because it unleashes the power of the immune system by activating, enhancing, and directing immune responses to prevent, control, and eliminate cancer. Phototherapy uses light irradiation to induce tumor cell death through photothermal, photochemical, and photo-immunological interactions. Phototherapy induces tumor immunogenic cell death, which is a precursor and enhancer for anti-tumor immunity. However, phototherapy alone has limited effects on long-term and systemic anti-tumor immune responses. Phototherapy can be combined with immunotherapy to improve the tumoricidal effect by killing target tumor cells, enhancing immune cell infiltration in tumors, and rewiring pathways in the TME from anti-inflammatory to pro-inflammatory. Phototherapy-enhanced immunotherapy triggers effective cooperation between innate and adaptive immunities, specifically targeting the tumor cells, whether they are localized or distant.Herein, the successes and limitations of phototherapy combined with other cancer treatment modalities will be discussed. Specifically, we will review the synergistic effects of phototherapy combined with different cancer therapies on tumor elimination and remodeling of the immunosuppressive TME. Overall, phototherapy, in combination with other therapeutic modalities, can establish anti-tumor pro-inflammatory phenotypes in activated tumor-infiltrating T cells and B cells and activate systemic anti-tumor immune responses.
Phototherapy immunotherapy tumor microenvironment tumor-infiltrating lymphocytes phototherapy-induced tumor immunogenic cell death translational combination therapies 
Journal of Innovative Optical Health Sciences
2023, 16(3): 2330007
作者单位
摘要
1 南京工业大学先进材料研究院,江苏 南京 211816
2 江苏师范大学化学与材料科学学院,江苏 徐州 221116
谷胱甘肽(GSH)在多种肿瘤细胞中过表达,是肿瘤微环境的重要特征之一,以GSH作为触发因子可以实现肿瘤的精准治疗。GSH是一种内源性抗氧化剂,其分子结构中的巯基官能团能够快速消耗肿瘤细胞内的活性氧物种(ROS),降低光动力治疗(PDT)的效果;相反,GSH的消耗也可以增强PDT。因此,以GSH作为生物靶标及触发因子设计GSH响应型光敏剂有望实现高效精准的肿瘤PDT。本文首先对GSH在生物体内的作用进行了简单介绍,进而对GSH激活型和GSH消耗型光敏剂的响应机制与响应型PDT进行了详细阐述,最后对GSH响应型光敏剂在肿瘤光动力治疗中面临的挑战以及未来的发展方向进行了讨论。
医用光学 谷胱甘肽 肿瘤微环境 光动力治疗 光敏剂 光治疗 
中国激光
2023, 50(3): 0307202
作者单位
摘要
1 中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所, 天津 300192
2 安徽恩迪亚智能科技有限公司, 铜陵 244199
光学参数如波长、功率密度、照射时间等可显著影响光疗的杀菌效果。本研究旨在探索LED光疗抑制口腔细菌增殖的最佳光学参数, 为临床口腔细菌感染性疾病的光学治疗提供参考。将粪肠球菌(Enterococcus faecalis)和牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis)菌液接种于96孔板中, 用峰值波长为405 nm和455 nm的自制LED光源, 以10 mW/cm2和40 mW/cm2的功率密度, 在能量密度9.6~33.6 J/cm2的范围内对其进行光照, 30?min后以活死菌荧光染色或平板涂布法检测光疗杀菌效果。结果发现: 405/455 nm波长LED光照对两种厌氧菌均有显著的杀伤效果; 牙龈卟啉单胞菌在波长为405 nm、功率密度为40 mW/cm2、光照能量为33.6 J/cm2的LED光照下达最大抑菌率(96.05±1.80)%; 粪肠球菌则在波长为405 nm、功率密度为10 mW/cm2、光照能量为33.6 J/cm2时达到最佳抑菌效果(97.64±2.31)%。研究表明, 适宜的光学参数可使LED光照对口腔常见致病菌产生显著的抑菌效果。在本研究条件下, 波长为405 nm、照射剂量为33.6 J/cm2的参数组合效果最佳。
LED光疗 内源性光敏剂 粪肠球菌 牙龈卟啉单胞菌 口腔感染 LED phototherapy endogenous photosensitizer Enterococcus faecalis Porphyromonas gingivalis oral infection 
激光生物学报
2022, 31(2): 104
南福春 1,2,*杨阳 3赵晓智 3葛介超 1,2[ ... ]汪鹏飞 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院理化技术研究所 光化学转换与功能材料重点实验室, 北京100190
2 中国科学院大学 未来技术学院, 北京100049
3 南京大学医学院附属鼓楼医院 泌尿外科(南京大学泌尿外科学研究所), 江苏 南京210008
膀胱癌是泌尿系统中最常见的肿瘤之一。目前, 化疗与手术切除等治疗手段不能有效治愈该肿瘤, 并且上述两种治疗方式会产生副作用, 降低患者的生活质量。光疗则为膀胱癌提供了一种新的治疗手段。在本工作中, 以靶向膀胱癌细胞的小肽PLZ4修饰多功能碳点, 得到了兼具靶向膀胱癌细胞及光动力/光热治疗功能的PLZ-4碳点(PCDs)。细胞实验表明该PCDs能够用于膀胱癌细胞靶向成像, 并且在635 nm激光照射下, 能高效杀灭膀胱癌细胞。活体实验表明经过尾静脉注射后, PCDs能够有效地聚集在原位膀胱癌处, 在635 nm激光照射下, 原位膀胱癌能够被完全清除, 表明该PCDs在荧光成像介导的光动力/光热治疗原位膀胱癌中有潜在的应用价值。
碳点 光疗 原位膀胱癌 肿瘤靶向治疗 carbon dots phototherapy orthotopic bladder cancer targeted tumor therapy 
发光学报
2022, 43(4): 608
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学 生物医学工程学院(苏州),江苏苏州2563
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所,江苏苏州15163
基于LED光源的低强度光治疗(LLLT)是一项快速发展的非侵入式光治疗技术。相比于激光,LED光疗能轻易产生较大面积的治疗光斑,并且获得与激光几乎一致的治疗效果。在LED光疗仪设计及光疗方案制定时,考虑到边缘光线与皮肤间角度过大会影响光的穿透效果,因此需要一个皮肤模型分析大面积光斑时的光穿透情况。首先,本论文根据皮肤组织的光学特性建立了一个通用的皮肤模型样本。然后,利用蒙特卡洛模拟方法对LED光源发出的光进行追迹,并分析了不同波长、不同发散角的光,在该样本中的光分布和能量吸收情况。最后,根据人体肩部、前臂背侧、臀部三个部位皮肤的参数,与样本模型进行对照,验证模型的可靠性。模拟的最终结果给出了大尺寸LED光斑在皮肤中的传输情况,并且在不同部位皮肤的模拟实验中,均得到需要将光斑发散半角控制在30°以内的结论,为LED光治疗领域提供了重要参考。
LED光疗 低强度光治疗 皮肤模型 蒙特卡洛模拟 光发散角 光穿透 LED phototherapy LLLT skin model Monte Carlo simulation light divergence angle light penetration 
光学 精密工程
2022, 30(10): 1139
作者单位
摘要
1 天津大学医学工程与转化医学研究院,天津 300072
2 天津工业大学生命科学学院,天津 300387
睡眠障碍是临床中的常见多发病,睡眠障碍易诱发和加重认知障碍疾病,损害海马依赖的学习记忆功能。光疗是一种改善睡眠的有效方法,鉴于此,本课题组研究了光疗对睡眠剥夺小鼠炎症反应、氧化应激反应及BDNF-TrkB信号通路的影响,探索光疗对睡眠剥夺小鼠学习记忆的影响。通过旋转圆筒法建立睡眠剥夺模型,小鼠随机被分为对照组、睡眠剥夺组、光疗组(468 nm,光照强度分别为100,300,900 lx)。光疗组边剥夺边治疗,每天早晚进行光照30 min,于剥夺3 d后对各组小鼠进行水迷宫实验和旷场实验,采用ELISA法检测小鼠血浆和海马组织中TNF-α、SOD、5-HT因子的表达量,采用RT-PCR法检测小鼠BDNF、TrkB和Akt中的mRNA表达量。结果显示:与对照组相比,睡眠剥夺导致小鼠体重下降,游泳潜伏期增长,促进了炎性因子TNF-α的表达,降低了SOD活性和5-HT的表达,并降低了BDNF、TrkB和Akt中的mRNA表达;与睡眠剥夺组相比,光疗组小鼠的游泳潜伏期缩短,平台交叉次数增多,TNF-α表达下降,SOD和5-HT表达呈上升趋势,焦虑样行为减轻,BDNF、TrkB与Akt中的mRNA表达升高;300 lx光照剂量的效果较为显著。光疗可以修复睡眠剥夺引起的氧化应激损伤,调节炎症反应,促进BDNF表达,代偿相对较短时间的睡眠剥夺,保护自身的认知能力,缓解睡眠剥夺引起的学习记忆缺陷。
医用光学 光疗 睡眠剥夺 氧化应激 学习记忆 突触可塑性 
中国激光
2022, 49(5): 0507401
杨劢 1,3朱敏 1陈雨 2,*朱钰方 1,3,*
作者单位
摘要
1 1.上海理工大学 材料科学与工程学院, 上海 200093
2 2.上海大学 生命科学学院, 上海 200444
3 3.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050

光学治疗作为一种肿瘤治疗策略具有微创、毒副作用小、治疗效率高等优势而得到广泛研究, 但单一光学治疗并不能完全消除肿瘤。新兴的二维纳米材料在光学治疗领域的优势引起了广泛关注。本研究探索了金属磷三硫族元素化合物FePS3纳米片的制备及其多功能光学治疗性能。采用高温固相法合成FePS3块体并通过超声协助的液相剥离法得到FePS3纳米片, 该纳米片的平均水合粒径小于200 nm (平均153 nm), 对1064 nm激光的光热转换效率为19.7%, 且能在660 nm激光辐照下产生活性氧。细胞实验结果表明, FePS3纳米片具有良好的光热治疗和光动力学治疗效果。因此, FePS3纳米片可同时作为光热剂和光敏剂获得光热-光动力学联合治疗肿瘤功能, 肿瘤治疗应用潜力较大。

二维纳米材料 FePS3纳米片 光学治疗 联合治疗 two-dimensional nanomaterial FePS3 nanosheet phototherapy combined therapy 
无机材料学报
2021, 36(10): 1074
作者单位
摘要
1 重庆邮电大学 通信与信息工程学院,重庆 400065
2 重庆邮电大学 数字医疗装备与系统重庆市工程实验中心,重庆 400065
提高发光二极管(light emitting diode,LED)组成的光疗光源在照射平面上的照度均匀分布水平,对于光疗设备发展具有重要的价值。提出了一种基于多目标人工鱼群算法的光疗LED光源的照度优化方法。设计了2种不同组合模式的光疗LED光源阵列。结合多目标人工鱼群算法对光疗LED光源阵列组合数据进行优化,使光疗LED光源阵列的照度分布更加均匀。将优化设计后的光疗LED 光源芯片组合数据,导入光学仿真软件TracePro实现仿真验证,得到经优化的圆形光源排列的照度均匀程度较未优化圆形光源排列提升0.104,矩形光源排列的照度均匀程度较未优化矩形光源排列提升0.148。对比分析最终数据,验证了该优化方法是可行的,可以提高光疗LED光源的照度分布水平。
光疗发光二极管 多目标人工鱼群算法 照度均匀 优化方法 phototherapy light emitting diode multi-objective artificial fish swarm algorithm uniform illuminance optimization method 
应用光学
2021, 42(2): 352
作者单位
摘要
苏州大学 功能纳米与软物质研究院, 江苏 苏州 215123
近二十年来,光功能纳米材料因其具有优越的光热转化与光敏化能力而被广泛研究用于肿瘤光学治疗,并展现出了良好的临床转化潜力。本文结合作者自身的科研经历,展望了基于光功能纳米材料的肿瘤光学治疗在其未来的临床转化过程中所面临的挑战与机遇,倡导相关科学家直面制约肿瘤光学治疗临床转化的若干问题,共同推进肿瘤光学治疗在临床中的应用,早日造福广大肿瘤患者。
光功能纳米材料 肿瘤光学治疗 肿瘤光热治疗 肿瘤光动力治疗 photo-functional nanomaterials cancer phototherapy photothermal therapy photodynamic therapy 
发光学报
2020, 41(11): 1339

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