光動力療法(Photodynamic Therapy, PDT)是一種基于光敏劑、光源和氧分子相互作用的靶向治療技術,其基本原理是通過特定波長的光激發富集于病變組織的光敏劑,引發光化學反應產生活性氧(如單線態氧),選擇性破壞目標細胞(常見的幾種光敏劑(PDT光動療法中)。PDT在腫瘤治療、微生物滅活及皮膚病等領域展現出優勢,因其微創性、靶向性和可重復治療的特點,已成為現代醫學的重要治療手段。
光動力療法的核心要素與醫學價值
PDT的療效取決于三大要素的協同作用:
在醫學應用方面,PDT已*用于淺表腫瘤(如皮膚癌、頭頸癌)、腔內腫瘤(如食管癌、膀胱癌)的治療,并在耐藥菌滅活、血管性疾病(如鮮紅斑痣)中顯示出潛力(竹紅菌素類光動力藥物*)。
LED96孔板光毒性照射機的關鍵作用
在PDT機制研究和 preclinical 實驗中,LED96孔板光毒性照射機通過以下特性解決了傳統光源的局限性:
隨著PDT向*醫療發展,該設備在波長機制研究(如近紅外光穿透深度分析)和*光敏劑開發(如pH響應型納米光敏劑)中將繼續發揮不可替代的作用。
LED96孔板光毒性照射機的技術特性
LED96孔板光毒性照射機是專為光動力療法(PDT)研究設計的高通量實驗設備,其核心功能在于提供波長*可控、照射均勻且安全的光源環境,支持96孔板樣本的并行處理。該設備通過模塊化設計實現了從紫外到近紅外的多波段覆蓋(365-940nm),并具備功率可調、定時控制等智能化特性,為光敏劑篩選和光毒性機制研究提供了標準化平臺。
型號與參數
不同型號的LED96孔板照射機在波長范圍、功率調節和控制方式上存在差異,以下對比紐比特與中科智能兩款主流產品的技術參數:
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參數 |
紐比特LED96-405?(光敏、光熱、細胞光毒性光源照射機LED96孔細胞培養板96孔板光源) |
中科智能LED96系列?(細胞光毒性光源照射機_) |
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波長范圍 |
365-940nm(半峰寬±10nm),支持465nm等定制波長 |
365-660nm(白光可選),支持808nm/940nm定制 |
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功率調節 |
0-30V連續可調,*功率100W |
0-30V可調,*功率100W |
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控制方式 |
雙光路獨立控制,數顯界面 |
單光路控制,基礎數顯 |
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照射均勻性 |
面光源設計,孔間差異<5% |
面光源設計,孔間差異<8% |
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散熱系統 |
主動風冷+鋁制散熱片 |
被動散熱設計 |
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尺寸/重量 |
330×250×155mm,9kg |
200×200×200mm,7kg |
關鍵差異體現在:
應用優勢
1. 均勻照射與實驗標準化
采用96位獨立LED面光源設計,通過光學擴散板使每個孔位的光強變異系數(CV值)控制在5%以內,顯著優于傳統點光源設備的15-20%變異(光敏、光熱、細胞光毒性光源照射機LED96孔細胞培養板96孔板光源)。這一特性在以下場景中尤為重要:
2. 靈活定制與波長匹配
設備支持快速更換LED模塊,可在同一平臺上實現多種光敏劑的*激發:
3. 安全便攜與操作防護
LED96孔板照射機在PDT中的具體應用場景
光動力療法(PDT)研究中常見的實驗需求主要包括腫瘤細胞體外篩選和微生物滅活兩大方向。LED96孔板光毒性照射機憑借其高通量、波長*可控和均勻照射的特性,在這兩類實驗中展現出顯著優勢。以下將分別從腫瘤細胞篩選和微生物滅活兩個應用場景展開分析。
腫瘤細胞體外篩選
在腫瘤細胞體外篩選中,LED96孔板照射機通過匹配光敏劑吸收峰和優化照射參數,顯著提升了PDT的療效評估效率。以下是兩種典型腫瘤細胞的實驗參數及效果分析:
1. 食管癌細胞(以KYSE-150為例)
2. 肺腺癌細胞(以A549為例)
關鍵參數對比表
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參數 |
食管癌細胞(630nm) |
肺腺癌細胞(660nm) |
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光敏劑類型 |
血卟啉衍生物 |
二氫卟吩e6 |
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能量密度 |
120J/cm2 |
18J/cm2 |
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細胞死亡途徑 |
線粒體凋亡 |
壞死/凋亡混合 |
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穿透深度需求 |
淺表(<2mm) |
深層(>5mm) |
微生物滅活檢測
405nm藍光在微生物滅活中表現出優勢,其機制是通過激活微生物內源性卟啉產生活性氧(ROS)。LED96孔板照射機的高通量特性可同時評估多種微生物的滅活效率:
1. 細菌滅活(以金黃色葡萄球菌為例)
2. 真菌滅活(以白色念珠菌為例)
微生物滅活參數優化建議
不同波長光的作用機制研究
光動力療法(PDT)中波長的選擇直接影響光敏劑的激發效率、組織穿透深度及活性氧產率,是決定治療效果的關鍵參數。根據光敏劑吸收特性和組織光學特性,PDT光源通常分為紫外-可見光區(365-660nm)和近紅外區(808-940nm)兩大波段,各波段通過差異化的光化學與光生物學機制實現治療目標。
紫外-可見光區(365nm~660nm)
該波段涵蓋藍光(405-465nm)、綠光(520-560nm)和紅光(630-660nm),其作用機制呈現顯著差異:
1. 單線態氧產率與細胞死亡途徑
2. 組織穿透深度與臨床應用
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波長 |
穿透深度(mm) |
適用場景 |
典型光敏劑 |
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405nm |
0.5-1.0 |
淺表細菌/真菌滅活(如白色念珠菌生物膜) |
內源性卟啉 |
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465nm |
1.0-1.5 |
皮膚癌(Bowen病)光診斷 |
5-氨基酮戊酸(5-ALA) |
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630nm |
2.0-3.0 |
淺表腫瘤(食管癌、膀胱癌) |
血卟啉衍生物(Photofrin) |
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660nm |
3.0-5.0 |
深層腫瘤球模型(如肺腺癌A549) |
二氫卟吩e6(Ce6) |
藍光因穿透淺(<1mm)需配合高功率密度(50-100mW/cm2)以增強殺菌效果,而660nm紅光可穿透至5mm深度的腫瘤球核心,光強保留率達40%(Gold Nanorods for Light-Based Lung Cancer Theranostics)。
近紅外區(808nm、940nm)
近紅外光憑借更深的組織穿透(>10mm)和低熱效應,成為深層腫瘤治療的*:
1. 穿透優勢與pH響應機制
2. 協同治療與免疫激活
近紅外PDT可觸發全身免疫響應:
不同波長的協同作用可通過LED96孔板照射機的多通道獨立控制實現,例如同步照射405nm(殺菌)與808nm(免疫激活),為PDT的*化提供技術支撐。
光敏劑與波長的匹配優化
光敏劑與激發波長的*匹配是光動力療法(PDT)療效的核心決定因素。光敏劑的吸收特性直接影響單線態氧產率和組織穿透深度,而波長選擇需同時考慮光敏劑激發效率與靶組織的解剖特性。研究表明,波長匹配誤差過±10nm可使PDT療效降低30%以上(光動力治療的光敏劑研究進展 - CACAKP)。以下分代探討不同光敏劑的波長適配機制。
*代與第二代光敏劑
1. 血卟啉衍生物的波長適配特性
作為*代光敏劑的代表,血卟啉衍生物(如Photofrin)的激發光譜呈現典型雙峰特征:
組織選擇性機制:血卟啉衍生物通過低密度脂蛋白受體(LDL-R)在腫瘤血管內皮富集,其腫瘤/正常組織濃度比可達5:1,但皮膚滯留長達4-6周導致明顯光過敏(腫瘤光動力治療研究進展篇 - 抗癌協會)。
2. 5-ALA及其衍生物的波長響應差異
第二代光敏劑5-氨基酮戊酸(5-ALA)通過內源性代謝生成原卟啉IX(PpIX),其波長適配呈現動態變化:
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特性 |
5-ALA?(5-氨基酮戊酸(ALA)_百度百科) |
MAL(甲酯化5-ALA)?(光動力治療的光敏劑研究進展 - CACAKP) |
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*激發波長 |
635nm(Q帶) |
630nm(紅移5nm) |
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組織穿透深度 |
2.5mm |
3.0mm |
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峰值時間 |
6-8小時(需長時間孵育) |
3-4小時(脂溶性增強滲透) |
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臨床應用 |
淺表腫瘤(如Bowen病) |
結節型基底細胞癌(穿透角質層能力提升2倍) |
作用機制差異:5-ALA在腫瘤細胞中蓄積源于線粒體代謝異常——PpIX轉化為血紅素的限速酶(亞鐵螯合酶)在腫瘤細胞中活性降低,而MAL通過酯酶水解后產生的5-ALA進一步增加PpIX產量達40%(卟啉類光敏劑的合成以及在光動力療法中的研究進展)。
第三代靶向光敏劑
第三代光敏劑通過納米載體和靶向修飾實現近紅外光(808-940nm)的高效利用,其核心突破體現在:
1. 納米載體增強的波長適配
2. 免疫靶向光敏劑的波長優化
免疫檢查點抑制劑偶聯光敏劑(如PD-1-BDP)在940nm激發下表現出優勢:
波長-免疫協同表:
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波長 |
免疫效應 |
典型光敏劑 |
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808nm |
促進樹突細胞成熟(MHC-II表達↑2倍) |
碘取代BODIPY(BDP-15) |
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940nm |
抑制Treg細胞活性(FoxP3表達↓40%) |
鈀卟啉納米顆粒(Pd-TCPP) |
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660nm+808nm |
協同增強CTL浸潤(CD8+/Treg比值提升5倍) |
金-硒化鎘量子點復合體 |
這些進展使得第三代光敏劑在保持高選擇性的同時,將治療深度從傳統PDT的3-5mm擴展至10mm以上,為深層實體瘤治療提供了新范式(竹紅菌素類光動力藥物*)。
結論與展望
LED96孔板光毒性照射機作為光動力療法(PDT)研究的關鍵工具,通過其高通量篩選能力、波長*可控性及均勻照射特性,顯著提升了光敏劑評價效率和機制研究的標準化水平。其覆蓋365-940nm的波長范圍與模塊化設計,為不同光敏劑的激發波長匹配提供了靈活平臺,同時通過面光源設計和安全防護系統解決了傳統光源的均勻性與操作風險問題。波長選擇作為PDT療效的核心參數,直接影響單線態氧產率、組織穿透深度及細胞死亡途徑,而該設備的技術特性為波長機制研究提供了不可替代的支持(腫瘤光動力治療研究進展篇 - 抗癌協會)。
未來發展方向
1. 智能遞送系統與光敏劑協同優化
第三代光敏劑的發展趨勢將聚焦于智能響應型遞送系統與*分子設計的融合:
2. 近紅外光敏劑的深度開發
近紅外區(808-940nm)光敏劑需突破以下技術瓶頸:
3. 設備智能化與多模態集成
LED96孔板照射機的升級方向包括:
以下為未來光敏劑與設備協同發展的關鍵技術對比:
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技術方向 |
核心突破 |
挑戰 |
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智能遞送系統 |
pH響應型納米載體提升腫瘤選擇性(如LET-I腫瘤/正常組織比15:1) |
載體生物相容性與大規模生產穩定性 |
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近紅外光敏劑 |
808nm低功率無痛治療(BDP-15功率0.2W/cm2) |
深層腫瘤的氧供應不足限制II型反應效率 |
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設備智能化 |
多通道獨立控制(如405nm殺菌與808nm免疫激活同步) |
高通量數據處理的算法優化與硬件成本控制 |
通過上述創新,PDT有望從單一療法發展為融合診斷、治療與免疫調控的*醫學平臺,而LED96孔板照射機將在這一進程中持續發揮基礎研究支撐作用。
注:以上信息僅供學交流,文章來源:北京紐比特科技有限公司www.bjnbet.com.cn
光敏、光熱、細胞光毒性光源照射機 ?LED96孔細胞培養板96孔板光源
光動力治療和光熱力治療是依靠光照激活藥物(光敏劑或光熱材料)的生物毒性來殺死癌細胞、病毒、細菌、真菌等。為了開發* 光敏劑和光熱材料,科研工作者往往需要大量的體外細胞和動物體內藥物光照實驗數據來評價這些藥物的作用效果。
本系列產品為各類細胞光照、動物光照、光致藥物釋放、高通量 光催化、光致形變、光固化等試驗提供光源。
光動力治療和光熱力治療均是現代醫學中相對新穎的無創-治療方法,利用靶向識別技術將光敏劑或光熱材料聚集于生物體內病變位點,依靠光照激活相關材料的生物毒性,從而達到治療的目的。光動力治療是采用光敏劑在光照下產生具有生物毒性的單態氧等活性物質,氧化損傷靶向病變位點癌細胞、病毒、細菌、真菌等;光熱治療是利用具有較高光熱轉換效率的材料在光照下轉換光能為熱能殺死病變位點細胞等。不過以上治療方法還沒有被廣泛運用的原因是目前光敏劑和光熱材料還存在或多或少的缺點,比如生物相容性,生物降解性及代謝率等。為了開發*光敏劑和光熱材料,科研工作者往往需要大量的體外細胞實驗數據來支撐和評價他們設計藥物的相關作用機制和作用效果。
本產品是專門針對評價光敏劑和光熱材料而推出的LED光源的體外細胞光毒性照射機,其體積小巧,與標準96孔細胞培養板配合。為藥物作用于細胞及微生物的光毒性效應提供光源和效應場所。區別于傳統光毒性照射儀的點光源,本款產品采用LED面光源,發光均勻,實現對所有細胞培養孔的均勻照射,減少了平行試驗次數,可以增加科研工作者們的實驗效率。除此之外,產品還具有發光強度可調,可定時控時,波長或發光位置可預先定制,靈活便捷等特點,并配有亞克力燈罩保護操作者的眼睛。
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產品特點
體積小巧,平面光源,發光均勻。
多種波長可選,發光功率可調。
配散熱裝置,保證光源壽命。
配亞克力燈罩,保護操作者的眼睛。
配標準款電源控制盒,可定時開關控制。
可升級 可調節電源控制盒,具可調節發光強度等功能。
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