Catatan blog ini mengkaji prinsip dan mekanisme terapi fotodinamik, di mana cahaya, fotosensitizer dan oksigen berinteraksi untuk menyasarkan sel tertentu, memberikan penjelasan terperinci tentang cara kematian sel terpilih berlaku.
Pada awal abad ke-20, ahli farmakologi Tapiner secara tidak sengaja memerhatikan bahawa protozoa yang diwarnai dengan pewarna leucoacridine mati apabila terdedah kepada kilat. Dia kemudian mengesahkan bahawa penggunaan eosin, bahan pendarfluor, pada tumor kulit dan mendedahkannya kepada cahaya menyebabkan tumor bertindak balas. Penyelidik seterusnya menjelaskan bahawa sel mengalami kematian melalui interaksi cahaya, bahan kimia, dan oksigen. Tapiner melaporkan fenomena ini sebagai reaksi foto yang bergantung kepada oksigen dan merupakan yang pertama menggunakan istilah "terapi fotodinamik."
Tenaga cahaya, fotosensitizer, dan oksigen adalah penting untuk terapi fotodinamik. Apabila cahaya dengan panjang gelombang tertentu digunakan secara luaran, fotosensitizer bertindak balas dengan oksigen yang terdapat di sekeliling sel dan tisu, menjana spesies oksigen reaktif (ROS) tempatan dalam masa yang sangat singkat. ROS ini mengoksidakan biomolekul, memusnahkan fungsinya dan menyebabkan kematian sel. Perlu diperhatikan bahawa panjang gelombang cahaya yang diperlukan untuk memaksimumkan penjanaan ROS-iaitu, warna-berbeza-beza bergantung pada jenis fotosensitizer. Ini kerana setiap fotosensitizer bertindak balas dengan paling cekap kepada panjang gelombang tertentu. Apabila diaktifkan oleh cahaya dengan panjang gelombang tertentu, fotosensitizer memindahkan elektron atau tenaga ke oksigen sekeliling, menghasilkan ROS. ROS juga berlaku secara semula jadi dalam proses metabolik selular. Walaupun bermanfaat dalam jumlah kecil untuk tindak balas biokimia, pengeluaran yang berlebihan dan berpanjangan boleh menjadi toksik, memerlukan pentadbiran antioksidan untuk menghapuskannya.
Spesies oksigen reaktif yang dijana dengan menyinari fotosensitizer dengan cahaya mempunyai separuh hayat yang sangat singkat iaitu kira-kira 0.05µs atau kurang, dengan cepat mereput sejurus selepas pembentukan. Pengaruh berkesan mereka hanya memanjangkan kira-kira 20nm dari titik penjanaan, menyebabkan tindak balas setempat hanya di sekitar kawasan fotosensitizer.
Fotosensitizer yang digunakan dalam terapi fotodinamik dikategorikan kepada sebatian porfirin dan reagen pewarna pendarfluor lain. Oleh kerana bakteria jerawat mensintesis porfirin sendiri, mendedahkannya kepada cahaya panjang gelombang tertentu secara selektif membunuh hanya bakteria jerawat, membolehkan rawatan yang berkesan. Banyak pewarna pendarfluor juga mempunyai keupayaan untuk melepaskan ROS dan boleh digunakan sebagai fotosensitizer. Walau bagaimanapun, mereka mesti melepaskan ROS yang mencukupi apabila terdedah kepada cahaya, mempamerkan ketoksikan yang rendah apabila tidak terdedah kepada cahaya, dan mudah dikeluarkan dari badan. Keberkesanan terapeutik terapi fotodinamik adalah terhad jika cahaya yang digunakan secara luaran tidak dapat menembusi jauh ke dalam badan. Kecekapan rawatan berbeza-beza bergantung pada kepekatan fotosensitizer, keamatan dan tempoh pendedahan cahaya, dan kepekatan oksigen dalam tisu. Tambahan pula, bahan pendarfluor yang menyerap cahaya dengan panjang gelombang tertentu dan memancarkan panjang gelombang yang lebih panjang mungkin wujud dalam sel. Oleh itu, panjang gelombang fotosensitizer dan cahaya yang digunakan untuk mengaktifkannya mesti dipilih sambil mempertimbangkan kemungkinan kesan gangguan. Menyuntik fotosensitizer berkepekatan tinggi boleh menyebabkan alahan. Tambahan pula, jika fotosensitizer yang tidak dipecahkan atau dikumuhkan kekal di dalam badan, sel-sel kulit mungkin rosak apabila terdedah kepada cahaya matahari. Oleh itu, pengurusan menyekat cahaya adalah perlu sehingga sisa fotosensitizer dipecahkan sepenuhnya.
Terapi fotodinamik kini digunakan secara meluas untuk merawat pelbagai penyakit kulit dan juga diketahui berkesan dalam rawatan kanser. Untuk rawatan kanser, ia menggunakan mekanisme di mana fotosensitizer terkumpul secara selektif dalam tisu kanser. Fotosensitizer yang diberikan secara intravena kebanyakannya tidak larut dalam air dan mengikat kuat kepada lipoprotein berketumpatan rendah (LDL) dalam darah. Oleh kerana sel-sel kanser mempunyai sejumlah besar reseptor LDL pada membran sel mereka yang mengikat kepada LDL, fotosensitizer terkumpul lebih banyak dalam sel-sel kanser berbanding dalam sel normal. Semasa terapi fotodinamik, kerosakan pada tisu kanser menyebabkan keradangan, yang boleh mengaktifkan tindak balas imun terhadap sel-sel kanser, dengan itu meningkatkan keberkesanan rawatan. Walaupun kemoterapi dan terapi sinaran menyebabkan kesan sampingan yang teruk kerana ketoksikannya yang kuat, fotosensitizer secara selektif terkumpul hanya dalam tisu kanser dan mempamerkan ketoksikan setempat hanya di tapak yang disinari cahaya, menjadikannya rawatan kanser alternatif yang menjanjikan.
