KR20000035893A

KR20000035893A - 분자 제제 광-활성화의 선택성 개선 방법

Info

Publication number: KR20000035893A
Application number: KR1019997001605A
Authority: KR
Inventors: 피셔왈터쥐.; 왓쳐에릭에이.; 디스에이취.크레이그
Original assignee: 스무크 존; 포토겐, 인코포레이티드
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1997-10-28
Publication date: 2000-06-26
Also published as: AU5152898A; US5829448A; NO991492L; US6042603A; US5998597A; NZ334190A; WO1998018399A1; NO991492D0; JP2000511929A; BR9712599A; CN1226148A; IL128355A; EP0977592A4; EP0977592A1; IL128355A0; IS5006A; AU716507B2; IN186854B; CA2252783A1

Abstract

식물 또는 동물 조직의 특정 용적이 적어도 하나의 광-활성 분자 제제의 적어도 한 부분을 유지하는, 식물 또는 동물 조직을 적어도 하나의 광-활성 분자 제제로 처리하고; 식물 또는 동물 조직의 특정 용적 중에 유지된 적어도 하나의 광-활성 분자 제제 중 적어도 하나의 동시적인 이-광자 여기를 촉진하는 데 충분한 광선으로 식물 또는 동물 조직의 특정 용적을 처리하는 단계로 되고, 여기서 적어도 하나의 여기된 광-활성 분자 제제는 식물 또는 동물 조직의 용적에서 활성화되는 것이 특징인 식물 또는 동물 조직의 특정 용적의 치료 방법을 제공한다. 또한, 식물 또는 동물 조직내의 암을 치료하는 방법 및 특정 용적의 물질에서 적어도 한 가지 이상의 광-활성화 분자 제제를 생성시키는 방법을 개시하였다.

Description

분자 제제 광-활성화의 선택성 개선 방법{METHOD FOR IMPROVED SELECTIVITY IN PHOTO-ACTIVATION OF MOLECULAR AGENTS}

다양한 분자 제제제의 활성을 선택적으로 조절할 수 있는 방법이 여러 분야에서 긴급히 요구된다. 바람직한 활성화의 향상에는 활성화 위치 및 활성화 깊이에 대해 공간적이나 시간적 조절의 향상, 함께 위치하거나 근접한 다른 분자 제제제 또는 구조의 바람직하지 못한 활성화의 감소, 및 바람직하지 못한 분자 제제제의 활성화에 대해 바람직한 분자 제제의 우선적인 활성화가 포함된다. 몇몇 제제에 그러한 향상을 제공하기 위해서, 여러 가지 선형 및 비선형 광화학적 및 광물리적 방법이 개발되어 왔다. 그러나, 일반적으로 이러한 방법의 사용과 적용가능성은 바람직하지 못하였다. 특히, 이러한 광활성화 적용의 조절이 향상된 수행을 제공하면서 다양한 분자치료제를 선택적으로 광활성화시키기 위해 사용될 수 있는 향상된 광활성화 방법이 필요하다. 분자 제제제를 탐지하거나 변환하기 위해 광학 조사방법을 적용하는 것은 수년간 알려졌다. 분자치료제를 반-선택적으로 활성화시키기 위한 수단으로서 선형 광학 여기를 광범위하게 연구하여 왔다. 예를 들면, Tessman 등(J.W. Tessman, S.T. Isaacs and J. E. Hearst, "Photochemistry of the Furan-Side 8-Methoxypsoralen-Thymidine Monoadduct Inside the DNA Helix. Conversion to Diadduct and to Pyrone-Side Nonoadduct, " Biochemistry, 24 (1985) 1669-1676)은 표적 분자 제제와 DNA간에 분자 결합을 형성함에 있어서 부분적인 선택성을 달성하기 위한 수단으로서 특수한 에너지의 빛을 적용하는 것을 제시하고 있다. Kennedy등(J.C. Kennedy, R.H. Pottier and D.C. Ross, "Photodynamic Therapy with Endogenous Protoporphyrin IX: Basic Principles and Present Clinical Experience," Journal of Photochemistry and Photobiology, B; Biology, 6(1990) 143-148)은 질병의 임상적 치료를 위한 다양한 광민감성 분자 제제제의 적용 및 개발상의 발전을 검토했다. 그리고 Teuchner등(K. Teuchner, A. Pfarrherr, H. Stiel, W. Freyer and D. Leupold, "Spectroscopic Properties of Potential Sensitizers for New Photodynamic Therapy Start Mechanisms via Two-Step Excited Electronic States," Photochemistry and Photobiology, 57 (1993) 465-471)은 광활성제의 후보를 선택하기 위해서 분광학적 특성을 이용하는 것을 제시했다. 그러나, 이러한 제제의 수행 및 이들의 활성화를 위해 사용된 구체적인 방법은 원하는 만큼 성공적이지 못하였다. 예를 들면, Young(A.R. Young, " Photocarcinogenidity of psoralens Used in PUVA Treatment: Present Satus Mouse and Man", Journal of Photochenistry and Photobiology, B: Biology (1990) 237-247)은 광민감성 분자 제제제의 선형 광학 여기에 기초한 통상의 치료요법에 사용되는 광학 조사는 그 자체가 질병 및 다른 바람직하지 못한 부작용을 유발할 수 있다. 게다가, 우선적으로 이러한 제제의 선형 흡수 밴드 근처의 파장에서 입사 탐지 조사의 흡수 및 광분산 효과의 결과로서, 바람직하지 못한 투과 두께가 분자치료제의 선형 광학 여기법에서 대부분의 노력에 장애가 되었다. 사실상, 주위의 기질, 탐지 분자종의 바람직하지 못한 여기 특이성, 및 활성화 정도와 깊이를 정확히 조절하기에 적합한 물리적인 기작의 부족때문에 생기는 입사 광학 조사의 바람직하지 못한 흡수와 분산의 원인이 되는 근본적인 수행의 한계로 인해, 분자 변환을 위한 선형 광학 여기방법을 사용하는 모든 실시예는 장애를 받았다.

적용하기 위한 광활성화의 선택성을 향상시키고 선형 여기방법의 많은 문제점을 해결하기위한 노력으로 다양한 비선형 광학 여기방법을 사용하여 왔다. 단일 방식, 연속파(CW) 레이저, 전력이 1GW을 넘는 펄스 W-스위치 레이저까지의 여기원이 이러한 방법과 함께 개발되었다. 예를 들면, Wirth and Lytle(M.H. Wirth and F.E. Lytle, "Two-Photon Excited Molecular Fluorescence in Optically Dense Nedia, "Analytical Chemistry, 49(1977) 2054-2057)은 광학적으로 밀한 매질에 존재하는 표적 분자를 자극하기 위한 방법으로서 비선형 광학 여기법의 사용을 제시하고 있다; 탐지 조사와 매질자체사이에 좋지못한 직접적인 상호작용을 제한하는데 이러한 방법이 유용하다는 것을 보여주고, 강하게 흡수하거나 분산하는 기질에 존재하는 표적 분자 제제제를 효과적으로 여기시키기 위한 수단을 제공한다. Yeung등은 추가로 매우 적은 용적에 존재하는 표적 분자를 매우 특이적으로 여기시키기 위한 비선형 광학 여기방법의 사용을 제시하고 있다(M.J. Sepaniak and E.S. Yeung, "Laser Two-Photon Excited Fluorescence Detection for High Pressure Liquid Chromatography," Analytical chemistry, 49(1977) 1554-1556; M.J. Sepaniak and E.S. Yeung, "High-Performance Liquid Chromatogrphic Studies of Coal Liquids by Laser-Based Detectors," Journal of Chromatography, 211 (1981), 95-102; and W.d. Pfeffer and E.S. Yeung, "Laser Two-Photon Excited Fluororescence Detector for Microbore Liquid chromatography," Analytical Chemistry, 58(1986) 2103-2105). 이러한 연구는 복합 기질에 존재하는 표적 분자 제제제에 비선형 광학 여기를 수행하는 경우의 장점을 제시하고 있는 데, 특히 배경 여기의 감소, 탐지 용적의 감소, 및 분석 선택성의 증가를 위한 비선형 방법의 도움으로 제공되는 보충적인 선택 규칙이다. Wirth(M.J. Wirth and H.O. Fatunmbi, "Very High Detectability in Two-Photon Spectroscopy," Analytical chemistry, 62 (1990) 973-976); 구체적으로, Writh는 현미경 이미징 시스템을 사용하여 표적 분자 제제의 여기에 있어서 매우 고도의 공간적 특이성을 달성하기 위한 방법을 개시한다.

Denk등(w.Denk, J.P. Strickler and W.W. Webb, "Two-Photon Laser Microscopy," U.S. patent No. 5,034,613)은 세포 이하 또는 세포 규모에서 다양한 분자 형광단 제제를 광-활성화함에 있어서, 고도의 삼차원적 조절을 달성하기 위해서 비선형 레이저 여기를 사용하는 특수한 공초점 레이저 스캐닝 전자 현미경을 제시하고 있으며, 유사한 조절을 추가로 적용했었다. 그러나, Denk는 특히 현미경에 관한 것이었으며, 여기서 현미경은 슬라이드상에 있는 샘플을 관찰하기 위해 사용되었다. 이러한 현미경은 광학적으로 밀한 매질을 구성하는 생물 표본에 첨가된 분자 형광단 제제를 여기시키는 데 사용된다. Denk에서, 레이저에서 나온 빛은 거울에 반사되어 아래 방향으로 나아가 목적 평면에 도달한 후에, 형광빛은 동일한 광학 경로로 목적 렌즈, 일련의 거울 및 궁극적으로 광증폭기(photomultiplier)를 거쳐 되돌아온다. 비선형 광학 여기의 특수한 특성을 이용하여 목적 렌즈의 초점에서 일어나는 공초점 영역으로 여기를 한정하여 초점의 깊이를 정밀하게 조절함으로써 삼차원 이미지의 형성을 가능하게 하였다. 세포 및 세포이하의 수준에서 발광에 기초한 이미지 생성을 위한 광여기의 조절은 스테이지에 올려놓은 표적 샘플에서 나타난다. 또한 스테이지상에 있는 개개의 세포에 존재하는 고정된 유효 인자 분자들의 단백질 가수분해 방출을 국소화하기 위해서도 이러한 현미경을 사용할 수 있으며, 이러한 세포에서 추가적인 광화학 반응을 유도하기 위해서도 유효하게 요구된다. 그러나, 근적외선 조사로 자외선 여기를 치환함에 근거하여, 초점면에 위치한 세포에서 광-유도 탈저의 감소가 이러한 현미경 접근의 주요한 이점이라고 주장된다. Denk의 상기 방법 및 장치는 조직표면의 아래의 몸에 위치한 특정 용적의 조직을 치료에는 사용될 수 없는 것 같다. 대신에, 빛은 단순히 슬라이드의 목적면에 초점을 맞추고 반사되어 되돌아오는 것이다.

미국 특허 제 4,822,335(Kwai et al.)는 이-광자 순차적 여기방법을 기재하고 있다. Kwai는 첫 번째 포토다이오드를 사용하여 바닥상태로부터 고에너지 준위의 단일상태로 광민감성 물질을 여기시킨 후에, 두 번째 포토다이오드를 사용하여 광민감성 물질의 에너지준위을 여기시켜 단일 상태에서 삼중상태, 즉 여전히 더 높은 에너지 준위으로 전이시킨다. 다음에 설명하는 바와 같이, 이-광자 순차적 여기는 다수의 단점이 있으며, 이-광자 동시여기에 비해 불리하다.

인용된 이러한 예에 의해 예시되는 종래 기술의 실체는 광-활성화 방법의 많은 매력적인 특징을 분명히 설명하고 있으나, 산업상의 다양한 요구를 충족시킬 수 있는 고도의 공간적인 조절로 하나 이상의 분자 제제를 선택적으로 광-활성화시키는 일반적인 방법에 대해서는 종래에 제시되지 않았다. 특히, 치료용이나 그러한 작용을 처리하는 일반적인 물질용으로 의미있는 규모로 그러한 조절에 영향을 미치는 실용적인 방법은 이전에는 제시된 바 없었다.

그러므로, 본 발명의 목적은 고도의 공간적 선택성으로 식물조직이나 동물조직을 치료하는 방법을 제공하는 것이다.

추가로, 본 발명의 목적은 고도의 공간 선택성을 증가시키기 위해서 광원과 광활성 물질을 사용하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 식물조직이나 동물조직의 치료용으로 종래에 사용된 파장의 빛보다도 식물이나 동물조직에 덜 해로운 파장의 빛을 사용하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 식물조직이나 동물조직의 치료용으로 종래에 사용된 파장의 빛보다도 식물이나 동물조직에 의해서 분산과 흡수가 더 적은 빛을 사용하는방법을 제공하는 것이다.

수개의 도면과 다음의 실시예를 포함한 명세서를 고려하여 본 발명의 기술분야의 전문가가 본 발명의 추가의 목적 및 장점을 정하는 것이 가능할 것이다.

발명의 요약

상술한 내용과 다른 목적 및 장점과 관련하여, 본 발명은 일반적으로 적어도 하나의 광-활성 분자 제제의 적어도 일부분을 함유하고 있는 특정 용적의 식물이나 동물 조직을 최소한 하나의 광활성 분자 제제로 처리하는 단계와, 그런 후에 특정 용적의 식물이나 동물 조직에 함유된 적어도 하나의 광-활성 분자 제제중 적어도 하나를 이-광자 동시여기의 촉진에 충분한 빛으로 특정 용적의 식물이나 동물조직을 처리하여 적어도 하나의 광-활성 분자 제제가 특정 용적의 식물이나 동물 조직에서 활성적으로 되는 것을 포함하는 것으로 이루어지는, 특정 용적의 식물이나 동물 조직의 치료 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 또한 적어도 하나의 광-활성 분자 제제로 식물이나 동물조직에 있는 종양을 치료하는 단계, 여기서 상기 식물조직이나 동물조직의 종양이 적어도 하나의 광-활성 분자 제제중 적어도 하나를 함유하며, 그리고 식물조직이나 동물조직에 있는 종양에 함유된 적어도 하나의 광-활성 분자 제제를 이-광자 동시 여기법으로 촉진시키기에 충분한 빛으로 식물조직이나 동물조직을 치료하는 단계, 여기서 적어도 하나의 광-활성 분자 제제제가 식물이나 동물조직에 있는 종양에서 활성화되는 것으로 이루어지는 식물조직이나 동물조직에 있는 종양을 치료하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 추가로, 특정 용적의 물질에 있는 적어도 하나의 광-활성화된 분자 제제를 생성하는 방법을 제공하는 것이다. 상기 방법은 특정 용적의 물질에 함유된 적어도 하나의 광-활성 분자 제제의 이-광자 동시 여기를 촉진시키기에 충분한 빛으로 특정 용적의 물질을 처리하는 것으로 이루어진다. 그런 다음 적어도 하나의 광-활성 분자 제제는 특정 용적의 물질에서 광-활성화된 분자 제제가 된다. 본 발명의 바람직한 일예에서, 상기 물질은 식물조직 및 동물조직으로 이루어진 군에서 선택되며, 광-활성 분자 제제의 이-광자 동시여기를 촉진하기에 충분한 빛으로 특정 용적의 물질을 처리하는 때에 적어도 일부분의 광활성 제제를 상기 물질이 함유하도록, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제로 상기 물질을 전처리한다.

또한 본 발명은 특정 용적의 물질에 함유된 적어도 하나의 광-활성 분자 제제의 광학 여기를 촉진하기에 충분한 빛으로 특정 용적의 상기물질을 처리하며, 여기서 적어도 하나의 광-활성 분자 제제제는 특정 용적의 물질에서 광-활성화된 분자 제제가 되는 것으로 이루어지는 특정 용적의 물질에 있는 적어도 하나의 광-활성화된 분자 제제를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 바람직한 일예에서, 광-활성 분자 제제의 이-광자 동시여기를 촉진시키기 충분한 빛은 레이저 빛이다. 추가로 이 레이저 빛은 펄스 레이저 빛이 더욱 바람직하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일예에서, 광-활성 분자 제제의 이-광자 동시 여기를 촉진시키기에 충분한 빛은 초점이 맞추어진 광선(focused beam of light)이며 초점이 맞추어진 레이저 빛이 더욱 바람직하다. 추가로 초점이 맞추어진 레이저 빛은 초점이 맞추어진 펄스 레이저 빛(focused pulsed laser light)이 더욱 바람직하다.

본 발명의 또 다른 바람직한 일예에서, 광-활성 분자 제제는 소랄렌, 소랄렌 유도체, 포르피린 유도체, 헤마토포르피린 유도체, 테트라아자포르피린 유도체, 프탈로시아닌 유도체, 로다민 유도체, 쿠마린 유도체, 벤조페녹사진 유도체, 클로르프로마진, 클로르프로마진 유도체, 클로로필 유도체, 박테리오클로로필 유도체, 금속-리간드 복합체, 페오포르비드 a, 메로시아닌 540, 비타민 D, 5-아미노-라에불린산, 포토산, 클로린 e6, 클로린 e6 에틸렌 디아미드, 모노-L-아스파르틸 클로린 e6, 및 페녹산진 닐 블루 유도체로 이루어진 군에서 선택된다.

더욱 바람직하게는, 광-활성 분자 제제는 소랄렌, 5-메톡시소랄렌 (5-MOP), 8-메톡시소랄렌 (8-MOP), 4,5',8-트리메틸소랄렌 (TMP), 4'-아미노메틸-4,5',8-트리메틸소랄렌(AMT)-5-크롤로메틸-8-메톡시소랄렌 (HMT), 안젤리신 (이소소랄렌), 5-메틸안젤리신 (5-MIP), 및 3-카르복시소랄렌으로 이루어진 군에서 선택된다.

또한 더욱 바람직하게는, 광-활성 분자 제제는 포르피린, 헤마토포르피린 유도체 (HPD), 포토프린 II, 벤조포르피린 유도체 (BPD), 프로토포르피린 IX (PpIX), 다이헤마노포르피린 에테르 (DHE), 폴리헤마노포르피린 에스테르 (PHE), 프로토포르피린의 13,17-NNN-디메틸에틸에탄올아민 에스테르 (PH1008), 테트라(3-히드록시페닐)포르피린 (3-THPP),테트라페닐포르피린 모노설포네이트 (TPPS1), 테트라페닐포르피린 디설포네이트 (TPPS2a), 디헤마토포핀린 에테르,메조-테트라페닐-포르피린,메조테트라(4N-메틸필리딜)포르피린 (T4MpyP), 및 옥타-(4-tert-부틸페닐)테트라피란진노포피라진 (OPTP)로 이루어진 군에서 선택된다.

더욱 바람직하게는, 광-활성 분자 제제는 프탈로시아닌, 테트라-(4-tert-부틸)프탈로시아닌 (t4-PcH2), 테트라-(4-tert-부틸)프탈로시아나토마그네슘 (t4-PcMg), 클로로알루미늄 설포네이티드 프탈로시아닌 (CASPc), 클로로알루미늄 프탈로시아닌 테트라설페이트 (AlPcTS), 모노-설포네이트 알루미늄 프탈로시아닌 (A1S4Pc), 실리콘 프탈로시아닌 (SiPc IV), 아연II프탈로시아닌 (ZnPc), 비스(디-이소부틸옥타데실실옥시)실리콘2,3-나프탈로시아닌 (이소BOSINC) 및 게르마늄IV 옥타부톡시-프탈로시아닌 (GePc)로 이루어진 군에서 선택된다.

또한, 더욱 바람직하게는, 광-활성 분자 제제는 로다민 101 (Rh-101), 로다민 110 (Rh-110), 로다민 123 (Rh-123), 로다민 19 (Rh-19), 로다민 560 (Rh-560), 로다민 575 (Rh-575), 로다민 590 (Rh-590), 로다민 610 (Rh-610), 로다민 640 (Rh-640), 로다민 6G (Rh-6G), 로다민700 (Rh-700), 로다민 800 (Rh-800), 로다민 B (Rh-B), 술포로다민 101, 술포로다민 640, 및 술포로다민 B로 이루어진 군에서 선택된다.

또한 더욱 바람직하게는, 광-활성 분자 제제는 쿠마린 1, 쿠마린 2, 쿠마린 4, 쿠마린6, 쿠마린6H, 쿠마린 7, 쿠마린 30, 쿠마린 47, 쿠마린 102, 쿠마린 106, 쿠마린 120, 쿠마린 151, 쿠마린 152, 쿠마린 152A, 쿠마린 153, 쿠마린 311, 쿠마린 307, 쿠마린 314, 쿠마린 334, 쿠마린 337, 쿠마린 343, 쿠마린 440, 쿠마린 450, 쿠마린 456, 쿠마린 460, 쿠마린 461, 쿠마린 466, 쿠마린 478, 쿠마린 480, 쿠마린 481, 쿠마린 485, 쿠마린 490, 쿠마린 500, 쿠마린 503, 쿠마린 504, 쿠마린 510, 쿠마린 515, 쿠마린 519, 쿠마린 521, 쿠마린 522, 쿠마린 523, 쿠마린 535, 쿠마린 540, 쿠마린 540A, 쿠마린 548로 이루어진 군에서 선택된다.

본 발명의 또다른 바람직한 일예에서, 광-활성 분자 제제는 5-에틸아미노-9-디에틸아미노벤조[a]-페노사지늄 (EtNBA), 5-에틸아미노-9-디에틸아미노벤조[a]페노티아지늄 (EtNBS) 및 5-에틸아미노-9-디에틸아미노벤조[a]페노셀레나지늄 (EtNBSe)로 이루어지는 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 추가로, 광-활성 분자 제제는 트리스(2,2'-바이피리딘)류테늄(II)디클로라이드 (RuBPY), 트리스(2,2'-바이피리딘)로듐(II)디클로라이드 (RhBPY), 및 트리스(2,2'-바이피린딘)플라티눔(II)디클로라이드 (PtBPY) 중에서 선택되는 것이 바람직하다.

추가로, 광-활성 분자 제제는 스틸벤, 스틸벤 유도체 및 4-(N-(2-히드록시에틸)-N-메틸)-아미노페닐)-4'-(6-히드록시헥실술포닐)스틸벤 (APSS)로 이루어지는 군에서 선택되는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제는 적어도 하나의 생물기원의 광-활성 분자 제제제를 포함하며, 여기서 적어도 하나의 생물기원의 광-활성분자 제제는 DNA, RNA, 아미노산, 단백질, 항체, 리간드, 합텐, 탄수화물 수용체 또는 복합 제제(complexing agent), 지질 수용체 또는 복합 제제, 단백질 수용체 또는 복합 제제, 킬레이터 및 캡슐화 담체로 이루어진 군에서 선택되는 단편을 포함하는 것이 더욱 바람직하며, 또한 추가로 적어도 하나의 생물기원 광-활성 분자 제제제는 추가로 이-광자 동시여기를 촉진시키는데 충분한 빛을 받았을 때 광-활성화되는 단편을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명은 미국 에너지성(U.S. Department of Energy)이 록히드 마틴 에너지 시스템, 인코포레이티드(Lockheed Martin Energy Systems, Inc. Lockheed Martin Energy Systems)과 행한 Contract No. DE-AC05-84OR21400 하에서 미국 정부 지원으로 이루어졌으며, 오크 릿지 어소시에티드 유니버시티(Oak Ridge Associated Universities)가 본 발명에 대한 권리를 상기 발명자에게 부여하였다. 미국 정부는 미국 에너지성에 의한 Contract No. DE-AC05-84OR21400에 따라 본 발명에 대한 정당한 권리를 갖는다.

본 발명은 일반적으로 하나 이상의 분자 제제를 고도의 공간적인 조절로서 선택적으로 광활성화하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 선택적 광활성화를 달성하기 위해 제시된 방법은 고도의 공간적 및 분자적 특이성으로 하나의 분자 에너지 준위에서 다른 분자 에너지 준위로 제제를 여기(勵起, excitation)시키거나 촉진시키기 위해서, 비선형 광학 에너지의 특수한 특징을 이용하는 것이다. 이러한 방법의 특수한 특성을 여러 가지 유형의 물질 가공에 적용할 수 있고, 특히 사람과 동물에 있어서 질병을 치료함에 뚜렷한 장점이 될 수 있다. 특히, 비선형 여기 방법으로 인해, 현재 사용되는 조사 및 방법보다 흡수 및 분산이 더 적은 근적외선 내지 적외선을 조사하여 심층 조직에서 광역학적인 치료제의 치료적 활성화를 용이하게 조절할 수 있다.

예시적인 구체예를 기재한 상세한 설명에 참조하여 본 발명의 설명에 도움이 될 것이다. 도면에 관해서는 다음의 설명을 참조한다:

도 1은 선형 및 비선형 광학 여기에 대한 예시적인 에너지 준위 도표이다.

도 2는 단일-광자 및 이-광자 여기에 대한 입사 출력과 여기 효율간의 관계를 나타낸다.

도 3은 단일-광자와 이-광자 광이온화의 도식적인 설명이다.

도 4는 단일-광자와 이-광자 광이온화에 대한 예시적인 여기 상태 양상이다.

도 5는 단일-광자 여기와 이-광자 동시 여기 사이에 방출 함수로서 분자 RuBPY의 발광 방출 특성을 비교한 것이다.

도 6은 여기 상태 퀀처(quencher)의 함수로서 발광 방출 수명의 Stern-Volmer 플랏을 나타낸다.

도 7은 단일-광자 여기 및 이-광자 동시여기를 사용하는 경우에 1,4-나프탈렌디올에 대한 여기 파장의 함수로서 흡수 단면적을 비교한 것이다.

도 8은 자외선에서 근적외선 스펙트럼 영역에 걸친 동물 조직에 대한 예시적인 흡수 스펙트럼을 나타낸다.

도 9는 자외선에서 근적외선 스펙트럼 영역에 걸친 동물 조직에 대한 분산 스펙트럼을 나타낸다.

도 10은 단파장과 장파장 빛에 대한 동물 조직의 광 흡수 특성의 일반적인 경향을 나타낸다.

도 11은 단일-광자 및 이-광자 여기 방법이 사용되는 경우에 조직에 광학적으로 유도된 손상을 비교한다.

도 12는 아가로스 젤라틴의 블록상에 골고루 분포하는 쿠마린 480 염료 분자의 이-광자 여기된 형광 사진이다.

도 13은 종양 표본상에 골고루 분포하는 쿠마린 480 염료 분자의 이-광자 여기된 형광 사진이다.

도 14는 PDT 제제의 선택적인 이-광자 NIR(근적외선) 광-활성화에 대한 본 발명의 첫 번째 바람직한 구체예를 나타낸다.

도 15는 초점이 맞춰진 NIR 빔을 사용하는 국소적인 광역학적 치료에 대한 첫 번째 바람직한 구체예의 변형을 나타낸다.

도 16은 초점이 맞춰지지 않은 NIR 빔을 사용한 국소적인 광역학적인 치료에 대한 첫 번째 바람직한 구체예의 변형을 나타낸다.

도 17은 초점이 맞춰지지 않은 NIR 빔을 사용한 표면상의 손상의 광역학적 치료에대한 첫 번째 바람직한 구체예의 변형을 나타낸다.

도 18은 365nm에서 연속적인 UV 조사에 축적적인 노출에 대한, 삽입된 AMT(4'-아미노메틸-4,5',8-트리메틸소랄렌) 형광 밴드 위치상의 일반적인 점진적 이동을 나타낸다.

도 19는 364 nm에서 UV 빛의 서브-피코 세컨드 펄스에 축적적인 노출에 대한 삽입된 AMT 형광 밴드 위치의 점진적인 이동을 나타낸다.

도 20은 형광 실내광에 노출시 삽입된 AMT에 대한 대조 결과를 나타낸다.

도 21은 728nm에서 NIR광의 서브-피코 세컨드 펄스에 축적적인 노출에 대한 삽입된 AMT 형광 밴드 위치상에서 점진적인 이동을 나타낸다.

도 22는 유전적 PDT제제의 세포간 광-활성화를 나타낸다.

도 23은 생물기원 PDT제제의 사용에 대한 본 발명의 바람직한 두 번째 구체예를 나타낸다.

여기에 기재된 본 발명은 분자 제제의 비선형 광학 여기의 독특한 물리적 특성을 이용하여 종래 제제의 광-활성화에 비해 향상된 공간적 조절을 하는 것이다. 또한, 비선형 광학 여기는 의학 치료제 및 다른 제제의 광-활성화동안 추가의 장점을 가지는 것으로 나타나는데, 부가적인 여기와 여기 경로를 따른 손상의 감소, 해로운 광파장에 감소된 노출, 여기된 제제를 둘러싼 환경에서 유래되는 흡수 및 분산 과정으로인한 간섭의 감소, 해로운 광학 파장에 노출의 감소 및 제제의 여기경로에 따른 손상 및 2차적인 여기의 감소가 포함된다. 본 발명에서 채택한 비선형 광학 여기 방법은(이는 이-광자 동시 여기라 칭함) 많은 질병의 치료용으로 우수한 방법을 제공한다.

선형 및 비선형 광-활성화 과정의 에너지 준위 모델

본 명세서에서 제시되는 본 발명의 기본적인 중요성은 고도의 공간적인 조절로서 하나 이상의 분자 제제를 선택적으로 광-활성화시키는 비선형 광학 여기의 사용에 있다. 비선형 광학 여기로 하나의 분자 에너지 준위에서 다른 에너지 준위로 제제를 촉진시키는 비선형 광학 여기의 특수한 특성을 이용함으로써 이러한 선택적인 광-활성화를 달성한다. 이러한 과정의 우수한 특성을 완전히 이해하게 위해서는, 관련된 선형 및 비선형 과정의 모델과 함께 비선형, 이-광자 동시여기의 개념적인 모델을 개발하는 것이 필요하다. 에너지 준위의 도표형태로 이것을 가장 편리하게 나타낼 수 있다.

도 1은 수개의 선형 및 비선형 광학 여기 과정에 대한 전형적인 분자 에너지 준위 도표을 나타낸다. Jablonski 도표를 단순화한 이 도표에서, 수직축은 에너지 변화에 해당하고, 수평축은 사건의 순서를 나타내며 왼쪽에서 오른쪽으로 진행된다. 수평축은 양자 역학적으로 허용된 분자의 에너지 준위를 나타내며 수평 점선은 허용되지 않은 실제(virtual) 에너지 준위를 나타낸다. 양자 역학적으로 허용된 분자 에너지 준위는 상대적으로 오래 존재하며, 적합한 에너지의 광자를 흡수함으로써 제공되는 등의 에너지 흡수에 따른 분자의 여기 가능성이 높다. 실제 에너지 준위는 다양한 여기 과정을 거쳐 도달할 수 있으나, 허용된 분자전이와 대조적으로 이들은 지나치게 짧은 수명을 가지므로(Heisenberg의 불확정성 이론에 의해 예측되는 바와 같이 10^-15), 이것이 이들을 특수한 여기 조건하에서만 의미를 가지게 한다. Jablonski도표에서 직선 화살표는 복사 에너지 전이 과정을 나타낸다: 위쪽 화살표는 에너지의 흡수를 나타내며 아래쪽 화살표는 광자의 형광 방출등의 복사 방출을 나타낸다. 굽은 화살표는 진동, 이완(relaxation)등의 비-복사 에너지 전이 과정을 나타낸다. 직선 화살표나 굽은 화살표의 수직 길이는 주어진 과정에서 흡수 또는 방출되는 에너지에 비례한다.

도 1에 나타난 첫 번째 Jablonski도표에서, 첫 번째 허용된 전자 에너지 수준6(일반적으로 최저 에너지 준위 도는 바닥상태, S₀라고 부른다.)에서 더 높은 전체 에너지 준위을 갖는 두 번째 허용된 전자 에너지 준위8(여기서 S₂로 나타냄)로 분자를 직접적으로 촉진시키기에 충분한 에너지를 가진 광자4의 흡수한 경우에 허용된 에너지 준위 2로의 단일-광자 여기가 일어난다. 두 번째 허용된 전자 에너지 준위8 및 세 번째 허용된 전자 에너지 준위 10과 같이 여기가 일어날 수 있는 더 높은 허용된 전자 에너지 준위가 다수 있을 수 있다는 것을 주목하라; 이들은 에너지 가 증가하기 때문에 일반적으로 S1,S2 등으로 정의한다. 또한 각각의 허용된 전자 에너지 준위를 추가로 불연속적인 진동 준의12의 집합체(ensemble)로 세분화할 수 있다; 각각의 이들 불연속적인 진동준위 12는 순서대로 추가로 불연속적인 회전 에너지 준위로 세분화할 수 있다. 따라서, 많은 수의 진동 및 회전 상태가 가능하기 때문에 각각의 허용된 전자 에너지 준위, S0, S1, S2등은 허용된 에너지 준위의 복잡한 밴드를 구성한다. 단일 광자 4로부터 에너지를 흡수함으로써 분자는 때때로 전자진동 준위라 불리는 특별하고 유일한 전자 및 진동 준위14로 촉진된다. 그 후에 이러한 여기 상태로부터 분자는 빠른 내부전환 16을 겪을 수 있고 예를 들면 세 번째 허용된 전자에너지 준위 10에서 최저 허용된 여기 전자진동 에너지 준위18로 되며 이는 여기서 S1상태로 나타낸다. 이러한 내부전환16은 일반적으로 매우 빠르게 일어나며, 10-12 내지 10-15초 정도의 시간 규모로 일어난다. 마지막으로, 여기된 분자는 단일 광자 20을 방출하는 등의 추가의 감소(relaxation)을 겪어 처음의 첫 번째 에너지 준위 6으로 되돌아갈 수 있다; 가능한 감소 과정으로는 충돌 불활성화(deactivation), 형광 및 인광이 포함된다. 이러한 과정의 예는 바닥 전자 상태에서 400nm에서 광자의 흡수로 여기 전자 상태로 염료 쿠마린의 촉진되고, 이어서 480nm에서 형광 광자의 방출하는 것이다. 이러한 예에서, 여기의 가능성은 입자 광학 조사의 출력과 선형관계에 있으므로, 허용된 에너지 준위 2로의 단일-광자 여기를 선형 여기 과정이라고 부른다.

도 1에서 나타낸 두 번째 Jablonski도표에서, 허용된 전자 에너지 준위 26로 분자를 직접적으로 촉진시키기에 불충분한 에너지를 가지는 단일 광자 24를 흡수한 때에 실제 에너지 준위22로의 단일-광자 여기가 일어난다. 대신에, 상기 분자는 매우 짧은 수명을 가진 실제 에너지 준위28로 촉진되게 된다. 이러한 실제 에너지 준위 28은 전형적으로 수명이 10-15초 정도의 수명을 가진다. 실제 준위28로부터 흡수된 광자24의 실제적으로 일시적인 재-방출 30이 탄성 분사(elastic scatter)와 같은 과정을 거쳐 일반적으로 일어날 것이다. 이러한 과정의 중요한 예는 800nm 빛으로 여기된 경우에 쿠마린으로부터 800nm에서의 Rayeigh 분산이다. 또다른 예는 Raman분산이며, 이는 바닥상태와 관련된 다양한 진동준위로 분자가 되돌아가는 경우에 일어난다. 이러한 예에서, 여기의 가능성은 또한 입사 광학 조사의 출력과 선형적으로 관련되기에, 실제 에너지 준위22로의 단일-광자 여기를 또한 선형 여기 과정이라고 부른다.

도 1의 세 번째 Jablonski 도표에서, 허용된 에너지 준위 32로의 이-광자 순차여기는 첫 번째 광자34와 두 번째 광자 36의 순차적인 흡수로 일어나며, 두 광자는 하나의 허용된 에너지 준위에서 다른 허용된 에너지 준위로 분자를 직접 올리기에 충분한 에너지를 가진다. 첫 번째 광자34를 흡수한 경우에, 분자를 바닥상태 S0 등의 첫 번째 허용된 전자 에너지 준위6에서 여기상태 S1등의 두 번째 허용된 전자 에너지 준위38로 촉진시키고, 상기 분자는 일반적으로 빠른 내부전환42으로 수명이 일반적으로 10-7내지 10-9초 정도인 상대적으로 긴-수명을 갖는 최저 허용 여기 전자진동 에너지 준위44로 된다. 상기 분자가 여전히 최저 허용된 전자에너지 준위44에 있는 동안에 두 번째 광자36의 후속적인 흡수로 분자가 여기상태 S2와 같은 세 번째 허용된 전자에너지 준위40으로 촉진될 수 있다. 두 번째 광자 36은 첫 번째 에너지 34와 같은 에너지를 가지거나, 첫 번째 광자34와 두 번째 광저36은 다른 에너지를 가질 수 있다. 세 번째 허용된 에너지 준위40으로 촉진되는 경우에, 분자는 추가적인 내부전환46과 에너지의 재방출48등을 포함하는 다수의 과정을 겪을 수 있다. 또는, 두 번째 광자36이 충분한 에너지를 가지고 있다면 두 번째 광자는 광이온화 과정을 거쳐 분자를 이온화할 수도 있을 것이다. 이러한 과정의 예는 440nm의 빛의 매우 강한 여기로 염료 쿠마린의 광이온화하여 이온화된 분자를 생성하는 것이며, 여기서 쿠마린 분자는 440nm 빛의 두광자를 순차적으로 흡수한다. 이러한 세 번째 예에서, 여기 가능성은 입사광 조사의 출력에 선형적으로 관련되지 않고, 오히려 첫 번째 광자34와 두 번째 광자 36의 출력의 산물에 선형적으로 관련된다; 따라서, 허용된 에너지 준위32로 두광자의 순차적 여기를 비-선형 여기과정이라고 부른다.

도 1에 나타낸 마지막 Jablonski도표에서, 허용된 에너지 준위50으로의 이-광자 동시여기는 두 광자 52의 첫 번째와 두 광자54의 두 번째를 동시에 흡수하는 경우에 일어난다. 이 경우에 두 광자 52의 첫 번째와 두 광자 54의 두 번째의 결합된 에너지는 첫 번째 허용된 에너지 준위6에서 두 번째 허용된 에너지 준위56으로 분자를 촉진시키기에 충분하다. 일반적으로, 두 광자52의 첫 번째나 두 광자54의 두 번째 어느 개개의 에너지도 직접적으로 이것이나 다른 어떠한 허용된 전자 전이를 촉진시키기에 충분하다. 대신에, 두 광자 52의 첫번째는 분자를 매우 짧은 수명을 가진 실제 에너지 준위58로 촉진한다. 이것은 두 번째 Jablonski도표에서 나타난 것과 동일한 실제 에너지 준위이다. 감소가 일어나기 전에, 두 광자54의 두 번째는 즉시 분자를 두 번째 허용된 전자 에너지 준위56로 촉진한다. 상기 결과는 허용된 에너지 준위2로 선형 단일-광자 여기를 사용하여 달성한 것과 동등한 것이다. 두 광자52의 첫 번째와 두 광자 54의 두 번째는 같거나 다른 에너지일 수 있음을 주목하라. 또한 일시적인 방사도 또는 입사 여기 빛의 W m^-2는 실제 에너지 준위58가 원래의 첫 번째 허용된 전자에너지 준위6으로 되돌아가는 감소를 겪기전에 두 광자54의 두 번째 흡수에서 상당한 효율성을 얻도록 매우 높아야한다. 사실상, 실제 에너지 준위58의 수명은 10-15계수이므로, 매우 높은 피크의 출력을 가지는 펄스 여기원이 이러한 과정을 효율적으로 자극하는데 흔히 사용된다; 실제 에너지 준위58의 짧은 수명동안 여기된 분자에 큰 수의 광자를 제공할 수 있기 때문에 그러한 여기원이 종종 바람직하다. 이-광자 동시여기의 예는 800nm에서 두 광자의 동시적인 흡수에 이어 480nm에서 형광의 방출이 뒤따르는 바닥 전자상태에서부터 여기 전자상태로의 염료 분자 쿠마린의 촉진(promotion)이다. 이러한 네 번째 예에서, 여기의 가능성은 두 광자 52의 첫 번째와 두 광자 54의 두 번째의 일시적이거나 피크 출력의 산물에 관련된다. 이것은 다음 수학식 1과 같이 광화학적 반응식의 형태로 개념화할 수 있으며,

이는 바닥상태에 있는 분자가 여기상태로 촉진되고 이어서 800nm, hν800nm에서 두광자의 동시적인 흡수가 뒷따름을 나타낸다. 상기 반응속도 R = k[분자 바닥상태][hν800nm]2로 주어지고 k는 속도상수이고 [분자바닥상태]와 [hν800nm]은 바닥상태 분자와 여기상태 광자의 농도를 각각 나타낸다. 따라서, 일시적인 광자 방사도에 대한 2차의 의존성 때문에, 허용된 에너지 준위50으로의 이-광자 동시여기는 또한 비선형 여기 과정이라고 부른다.

허용된 에너지 준위32로의 이-광자 순차여기와 허용된 에너지 준위50으로의 이-광자 동시여기간의 핵심적인 차이를 이해하는 것이 중요하다. 허용된 수준32로의 이-광자 동시여기에서는, 첫 번째 광자34와 두 번째 광자 36 모두의 개개의 에너지가 두 번째 허용된 전자 에너지 준위38과 세 번째 허용된 전자 에너지 준위40으로 직접 분자를 촉진시키기에 적절해야 한다. 이와 대조적으로, 허용된 에너지 준위50으로의 이-광자 동시여기에 있어서는, 두 광자 52의 첫 번째와 두 광자 54의 두 번째 광자의 결합된 에너지가 두 번째 허용된 전자 에너지 준위56으로 분자를 촉진시키기에 충분하다.

여기서 제시한 본 발명은 허용된 에너지 준위50으로의 비선형이고 이-광자 동시여기를 이용하는 것이다. 이러한 기재의 일부분에 이어서, 허용된 에너지 준위50으로 이-광자 동시여기의 과정을 "이-광자 동시여기"라고 부른다. "이-광자 동시여기"와 허용된 에너지 준위32로의 이-광자 순차여기를 구별할 필요성이 있기에, 용어"이-광자 순차적 여기"는 후자는 설명하는데 사용된다. 이-광자 순차여기는 특히 실험실조건하에서 분자 제제의 광이온화를 유도하는데 유용하나, 적용상의 공간 조절의 어려움, 및 필요한 다수의 광자 에너지를 제공하는 여기 근원(source)의 필요성 등을 포함하는 그의 수 개의 단점으로 인해 주요한 상업적인 적용이 거의 없다.

단일-광자 여기와 이-광자 동시여기의 비교:

빛이 분자 시스템과 상호작용을 할 때, 빛은 적용된 전기장의 크기가 곱해진 선형 민감도(susceptiblity)에 비례하는 편광을 유도한다. 이러한 전기장이 매우 강할 때, 상기 시스템은 쉽게 설명할 수 없고 유도된 편광을 설명할 때 더 높은 크기(term)의 상호작용 용어가 포함되어야 한다. 이-광자 동시여기는 두광자로부터의 전자기장이 더 높은 크기의 용어, 특히 삼차 민감도 x(3)"의 가상의 부분을 매개로 하여 결합하여 전자 전이를 유도하기 때문에, 이-광자 동시여기는 비선형 과정이라고 불린다. 이것은 이-광자 동시흡수의 비선형을 설명하는 또 다른 방식이다. 즉, 분자 시스템은 강한 전자기장과 비선형적으로 반응하고 있다. 이와 대조적으로, 단일-광자 여기과정은 선형 민감도로 설명될 수 있으며, 여기 출력과 선형적인 관계에 있다. 입사출력과 여기 효율성간의 이러한 다른 관계는 도 2에서 단일-광자 여기60과 이-광자 동시여기62에서 나타내고 있다. 이-광자 동시여기를 위한 단면적은 전형적으로 동등한 단일-광자 여기과정을 위한 단면적보다 약 10만 배 작다. 이것은 매우 짧은 실제 에너지 준위의 수명동안 두 광자가 분자와 동시에 상호 작용할 수 있는 가능성이 매우 낮기 때문이다. 그러나, 모드-록 레이저(mode-locked laser)와 같은 매우 높은 피크출력을 제공할 수 있는 광학 여기원의 이용가능성은 순간적인 입사출력을 증가함으로써 이-광자 동시여기의 효과적인 효율성을 극적으로 증가시켜 이러한 낮은 효율성의 효과를 실질적으로 향상시켰다. 예를 들면, 연속파 여기를 사용할 때 특별한 분자 시스템에 대한 이-광자 여기의 효율성은 단일-광자 여기로 달성된 값보다도 10⁵이나 더 작았다. 그러나, 동일한 평균 광학 출력이 일련의 매우 짧은 펄스의 형태로 방출된다면, 피크 출력과 평균 출력의 산물상에서의 이동으로 인해 단일성에 가깝도록 이러한 비율을 변화시킬 수 있을 것이다.

이-광자 동시여기 및 선형 여기의 공간적인 여기 특성상의 중요한 차이를 달성하기 위해서 이-광자 동시여기의 비선형 성질을 이용할 수도 있다. 예를 들면, 도 3에서 나타나는 바와 같이, 레이저 광선70의 초점72을 물질74에 맞추었을 때 광선의 강도 양상68의 함수로서 단일-광자 여기 효율성 양상64과 이-광자 동시여기 효율성 양상66을 매우 다르게 할 수도 있다. 이러한 물질 74는 큐벳76의 벽사이에 담겨진 레이저 염료 용액일 수 있다. 고전 가우스 광학 이론에 의해 예측되는 것과 같이, 렌즈78로 레이저광선70의 초점72을 맞추어 샘플74를 거쳐 최고수준의 초점 중심80에 이르는 거리의 함수로서 다양한 광선강도 양상68을 생성한다. 단일-광자 과정에서, 광선강도(또는 입사출력)과 여기 효율성간의 선형 관계는 광선강도 양상68을 선형적으로 따르는 단일-광자 여기 효율성 양상64의 결과를 가져온다. 이와 대조적으로, 이-광자 동시과정에서는, 광선 강도(또는 입사출력)과 여기 효율성간의 비선형 관계는 광선 강도 양상68의 제곱을 따르는 이-광자 동시여기 효율성 양상66의 결과를 가져온다. 따라서, 이-광자 동시여기를 사용하는 경우에, 레이저광선70의 포커싱72을 작은 초점지역으로 여기 정도를 실질적으로 제한하기 위해서 사용할 수 있다. 이것은 종종 공초점 영역이라고 불리며, 지역 확장 거리인 2πw₀ ²/λ로 정의되며, 여기서 w₀는 최소 광선 중앙(waist)의 직경이며 λ는 광학조사의 파장이다. 이와 대조적으로, 선형 여기를 사용한 경우에, 여기는 전체 광학 경로를 따라 실질적으로 일어나고, 여기의 공간적 국소화가 상당히 덜 명확하게 된다.

일단 분자를 여기상태로 촉진시킨다면, 다양한 물리적이나 화학적인 과정이 일어날 수 있으며, 이에는 광자의 발광방출, 이온화나 산화와 같은 광화학적 변환, 또는 광이온화가 포함될 수 있다. 중요하게도, 분자의 궁극적인 운명을 결정하는 것은 여기상태의 기본적인 특성과 그의 환경이다. 여기과정 그 자체는 여기된 분자가 그 환경의 후속적인 특성에 직접적인 영향을 미치지 않기 때문에, 분자를 여기상태로 촉진시키는 기작은 이러한 운명에 아무런 중요한 영향을 미치지 않는다.

퍼클로로에틸렌등의 분자 제제의 단일-광자 광이온화82와 이-광자 동시 광이온화에 대한 도 4(Jablonski 도표 형태)에서 여기상태의 양상상의 동등성이 개략적으로 나타난다. 단일-광자 광이온화82에서, 단일광자86으로부터 에너지 흡수가 분자의 바닥상태88에서 분자의 이온화포텐셜90에서나 그 이상에서 에너지 준위로 분자를 촉진시킨다. 이러한 이온화포텐셜90은 정상적인 여기 상태 에너지 준위92보다 높을 것이다. 단일-광자86의 흡수에 의해서 이온화 포텐셜90이나 그 이상의 에너지 준위로 촉진할 때, 분자는 광이온화94될 것이며, 여기서 반응 R → R+로 정하며, 여기서 R은 분자의 초기 형태이며 R+는 이온화된 분자 형태이다. 퍼클로로에틸렌의 경우에, 광이온화94는 254nm(4.88eV)에서 단일 광자86을 흡수할 때 일어난다. 이-광자 동시 광이온화84는 두 광자96의 첫 번째와 두 광자98의 두 번째의 에너지를 동시에 흡수할 때 일어난다. 이러한 두 광자96의 첫 번째와 두 광자 98의 두 번째의 결합된 에너지가 단일-광자 이온화82예에서 흡수된 단일광자86의 에너지와 동일하다면, 분자에 대한 효과는 동일하다. 두광자96의 첫 번째는 분자를 실제 에너지 준위100로 촉진시키고, 두 광자98의 두 번째가 제공하는 추가의 에너지를 흡수함으로써 그로부터 즉시 이온화 포텐셜90이나 그 이상의 에너지 준위으로 촉진된다. 일단 여기되면, 광이온화94는 단일-광자 여기82와 동일한 방식으로 진행된다. 퍼클로로에틸렌의 예에서, 508nm(2.44eV)에서 두광자96의 첫 번째와 508nm(2.44eV)에서 두광자98의 두 번째를 동시에 흡수하여, 단일 광자가 254nm(4.88eV)에서 흡수된다면 일어날 것과 동일한 광이온화94가 일어난다.

도 1과 도4에서 나타난 예시적인 에너지 준위도표에 추가하여, 다른 가능한 많은 전이와 에너지 준위조건이 가능하며, 분자 시스템의 특성, 그의 환경 및 흡수되거나 방출되는 에너지의 형태와 함께 이들의 시간적 공간적 관계등을 포함하는 다양한 인자에 의존적이다. 예를 들면, 도1과 도4에서부터 명확성을 위해 삭제된 중요한 전이는 단일 여기상태에서 삼중 여기상태로의 교차된 인터시스템이다. 이러한 전이는 특히 발광과정과 많은 광화학적 과정에서 중요하다. S₀→ S₂와 같이 도 1과 도 4에서 나타낸 단일 전자 전이는 Pauli 배타 원리에 따른 양자 역학적으로 허용된 전이를 구성하며, 여기서 Pauli 배타 원리는 모든 전자의 스핀은 쌍을 이루며 이러한 쌍을 이룬 전자 스핀은 다른 하나와 반대라는 것이다. 삼중 상태는 더 높은 에너지 준위에 있는 전자가 더 낮은 전자준위에 있는 전자와 같은 스핀 방향을 갖는다는 점에서 단일상태와 다르다. 그러한 단일-삼중 전이가 양자역학적으로 금지된 것이나, 속도 상수가 교차하는 인터시스템에 비하여 S₁상태가 상대적으로 긴 수명을 가지기 때문에 몇몇 분자 시스템에 있어서는 내부 전환의 가능성이 0보다 크다. 삼중상태에서 단일상태로의 전이, 즉 T₁-S₀등이 또한 금지되기 때문에, 삼중 여기상태의 수명은 특히 길고, 일반적으로 10^-6내지 10¹초이다. 이러한 삼중 상태의 긴 수명으로 인해 여기된 분자가 다양한 화학적 반응, 특히 다른 분자로의 에너지 전이에 관련된 반응을 겪을 수 있기 때문에 이는 중요하다. 삼중 상태의 중간체에 관련된 반응은 많은 큰 유기나 생물-유기분자의 광화학에 특히 중요하며, 광역학적 치료에 사용되는 많은 분자 제제의 광-활성화에서 주요한 기계적인 단계로서 작용한다.

삼중상태에 관련된 것을 포함하여 분자 여기의 경로, 반응 및 방출이 분자와 그의 환경에 의해서 결정되기 때문에, 여기상태 양상의 동등성에 대한 이전의 설명을 삼중 여기상태에 관련된 경우를 포함할 수 있도록 확장할 수 있다. 따라서, 삼중상태로 촉진되자마자 특수한 광화학적이나 광물리적 전환을 겪는 분자는 이들이 단일-광자 과정이나 이-광자 동시과정에 의해서 여기여부에 관계없이 동일한 전환을 겪게 될 것이다. 예를 들면, 금속-리간드 복합체 트리스(2,2'-바이피리딘)루테늄(II)디클로라이드(RuBPY)는 390nm에서 단일-광자 여기와 780nm에서 이-광자 동시여기에 의해서 동일한 여기상태 특성을 나타냄을 우리는 보여주었다(여기서 780nm에서 두광자의 결합된 에너지는 390nm에서 단일 광자의 에너지와 동일하다). 도 5는 원으로 나타낸 390nm에서 단일-광자 여기102와, 직선으로 나타낸 780nm에서 이-광자 동시여기104에 따르는 방출파장의 함수로서 RuBPY의 발광 방출 특성을 비교하였다. 삼중 여기 상태로부터 방출 특성은 두 가지 방법에 대해서 동일하였으며, 이는 여기상태와 그의 후속적인 특성이 동일하며 여기방법에 독립적임을 나타낸다.

여기상태의 양상에서의 이러한 동등성을 추가로 확인하기 위해서, 만약 원으로 나타낸 386.5nm에서 단일-과자 여기106을 사용하여 측정한 것과 네모로 나타낸 782nm에서 이-광자 동시여기108을 사용하여 RuBPY의 발광 방출 수명을 측정한 경우에 동일한 여기 상태 특성을 다시 관찰할 수 있음이 도 6에서 나타낸다. 특히, 도 6은 여기상태 quencher 농도의 함수로서 발광 방출 수명의 Stern-Volmer 플랏이다. 분자가 여기상태로 촉진될 때, 시간길이τ는 그것이 여기상태에 있을 때 분자의 근본적인 특성으로 결정되며τ= τ₀로 정의된다. 만약 여기상태 quencher를 그 시스템에 첨가한 경우라면, 이러한 수명은 다른 값의 τ로 변화될 것이다. τ/τ0의 비율을 여기상태 //q??처의 농도의 함수로 도표화할 때 선형 관계가 예상될 것이라는 것은 잘 알려져 있다. 이것을 Stern-Volmer 플랏이라고 부른다. 도 6은 다른 양의 첨가된 Fe3+ ??처를 가지는 수용성 RuBPY 용액에 대해서, 단일-광자 여기106과 이-광자 동시여기108에 대하여 Stern-Volmer 플랏은 동일하다는 것을 보여준다. 이것은 추가로 분자의 여기상태 특성이 동일하며, 이들은 여기상태로 촉진하는 기작에는 독립적임을 확인하여 준다.

선택성 규칙과 여기과정에 대한 단면적은 단일-광자와 이-광자 동시여기의 경우에 크게 다르나, 분자의 구체적인 여기상태의 특성은 분자를 여기상태로 촉진하는 기작에 관계없이 동일하다. 도 7은 단일-광자 여기112와 이-광자 동시여기114을 사용하는 경우에 1,3-나프탈렌디올110에 대한 여기파장의 함수로서 흡수 단면적의 상대적인 비교를 제공한다. 이-광자 동시여기114을 나타내는 데이터에 대한 파장 단위는 이-광자 동시흡수가 각각의 두 광자의 2배(또는 파장이 반)의 에너지에서 단일 광자의 흡수에 대한 에너지와 동일함을 반영한다. 1,4-타프탈렌디올110의 단일-광자 여기112와 이-광자 동시여기114에 대한 상대적인 단면적 비교는 파장의 함수로서 중요한 차이를 보여준다. 이러한 단면적상의 차이는 특별한 분자 전이에 있어서 단일-광자와 이-광자 선택성 규칙상에서 차이에 기여하고, 단일-광자와 이-광자 선택성 규칙의 차이에 근거한 여기의 선택성을 최적화하는데, 또는 특별한 이-광자 흡수 특성을 가진 특수한 분자 제제를 고안함에 있어서 유용할 수 있다. 그러나, 일반적으로 구체적 분자 제제에 대한 이러한 선택성 규칙과 단면적상에 중요한 차이가 있거나 없을 수도 있으나, 이러한 구체적인 분자 제제의 여기상태의 특성은 여기방법에 관계없이 각각의 효과적인 여기 파장에 있어서는 실질적으로 동일할 것이다.

단일-광자와 이-광자 동시과정에서 흡수와 분산 특성의 중요성

이-광자 동시여기에 대한 단면적이 단일-광자 여기에서 관찰되는 것보다 더 낮은 수 있으나, 이-광자 동시방법의 용도가 더 낮은 기질 흡수성과 더 긴 파장의 광학 조사의 더 낮은 광학 분산성 때문에 단일-광자 여기법보다 많은 상황에서 더 유용할 수도 있다. 예를 들면, 도 8은 사람 표피와 같은 동물조직에 대한 자외선에서 근적외선 스펙트럼 영역에 이르기까지 흡수 스펙트럼116을 보여주고 있다. 도 9는 사람 표피와 같은 동물조직에 대하여 유사한 조건하에서 분산 스펙트럼122을 보여주고 있다. 구체적으로, 도 8은 어떻게 더 높은 에너지 광자118이 더 낮은 광자보다 조직흡수가 상당히 더 큰지를 설명하고 있다. 예를 들면, 사람의 피부는 400nm에서 더 큰 에너지 광자를 강하게 흡수하나, 800nm에서 더 낮은 광자에 대해서는 상대적으로 투명하다. 이것은 피부의 천연 구성 성분 중에서 안료, 단백질 및 유전적 물질에 의한 다 높은 에너지 광자 118을 자연적으로 흡수한 결과이다. 도 9는 추가로 어떻게 더 높은 에너지 광자 124가 더 낮은 에너지 광자126보다 상당히 더 큰 조직 분산을 겪는지를 설명하고 있다. 어떠한 광학적으로 밀한 매질, 예를 들면 사람의 피부는 고에너지 광자124를, 예를 들면 600nm에서 강하게 산란시킬 것이나, 1200nm에서 더 낮은 에너지 광자126에 대해서는 훨씬 낮은 분산을 나타낼 것이다. 이러한 광학적 특성의 차이는 두 가지 중요한 의미를 갖는다. 첫째, 조직에 의한 더 높은 에너지 광자118의 단파장의 흡수결과로 자외선이나 다른 고에너지 빛에 노출시에 바람직하지 못한 조직 손상을 가져올 수 있다. 이와 대조적으로, 심지어 NIR빛의 광 전력이 자외선 조사보다 수배 높을 지라고, 에너지 광자120, 예를 들면 NIR빛의 조사하에서 무시할 만한 효과가 있을 것이다. 둘째, 더 높은 에너지 광자118의 조직에 의한 본질적으로 더 높은 흡수와 분산의결과로 조직통과깊이가 매우 얕으며, 반면에 저 에너지 광자120이 일반적으로 훨씬 더 깊은 두께를 가진다.

더 높은 에너지와 더 낮은 에너지 빛에 대한 흡수 및 통과 깊이 특성상의 이러하 s중요한 차이는 개략적으로 도10에 나타냈다. 자외선 빛, 예를 들면 400nm의 빛이 사람조직130에 조사될 경우에 대부분의 광에너지는 표피나 진피등의 최외층132에서 즉시 흡수되고 분산된다. 세포내 핵에 있는 유전적 물질을 이루는 것 등과 같이 이러한 조직의 세포130에 존재하는 어떤 분자의 여기 때문에 흡수가 일어날 수 있다. 세포 성분에 의한 더 높은 에너지 빛의 흡수에 의해서 이러한 세포에서 다양한2차적인 광화학적인 변화134를 개시할 수 있다. 자외선 128의 흡수로 인한 이러한 2차적인 광화학적인 변화134로는 비가역적이 유전적인 변화와 종양의 유도등이 포함될 수도 있다. 이와 대조적으로, 예를 들면 800nm에서 NIR빛은 조직130에 의해서 적절히 흡수되거나 분산되지 않을 것이다. 전체 통과 깊이는 대체로 낮을 것이다. 따라서 장-파장의 여기 빛이 고 에너지, 단일-광자 여기를 대체하기 위해서 사용된다면, 상대적으로 손상이 없고 통과깊이가 깊은 이-광자 동시여기법을 사용하여 특수한 분자를 광-활성화할 수 있다.

게다가, 본질적으로 손상이 없는 특성과 NIR 저흡수와 결합될 때, 도3에 나타난 비선형 여기의 특성은 추가적인 암시를 한다. 예를 들면, 도11은 단일 광자 여기138과 이-광자 NIR 동시여기140방법이 피하 종양142에 조사된 경우에 조직에 광학적으로 유래된 손상의 정도를 비교하였다. 단일-광자 여기138은 대체로 전체 광경로를 따라 확장되고 상당한 생체 특이성이 없는 광손상 지역144를 생성한다. 다라서, 종얄142에서 바람직한 광손상의 유도에 더하여, 2차적인 손상이 표피146과 주위의 진피148과 같은 주위 조직에 걸쳐서 나타난다. 만약 단일-광자여기138이 포커스되었더라면, 광손상 지역144는 초점150에서 약간 향상되었을 것이다. 그러나, 만약 자외선이나 가시광선이 종양142에 이르기 전에 표피146과 진피148에 의해서 흡수된다면 이러한 광손상 지역144는 종양142에까지 확장되지 않을 수도 있다. 이것은 파장에서 조직의 본질적인 고 흡수성의 결과로 일어난다. 이와 대조적으로, NIR동시적 이-광자 동시여기140의 사용은 이러한 여기방법의 비선형 특성으로 인해 초점154에 국소적인 정확하게 정의되고 동떨어진 광손상 지역152을 생성한다. 게다가, 조직은 적절히 NIR를 흡수하지 못하기 때문에, 주위의 표피146과 진피148에 2차적인 손상을 최소화할 수 있다.

광학적으로 밀한 매질에서 국소화되고 동떨어진 광-활성화된 반응의 촉진을 도 12에서 설명하고 있다. 이것은 아가로스 젤라틴 블록에 골고루 분포하는 염료분자 쿠마린480의 이-광자 여기 형광을 보여준다. 모드-록트 티타늄:사파이어 레이저(이는 일련의 연속적인 700nm의 파장을 방출하며, 직경으로 약 1mm광선에서 78MHz 펄스 반복 진동수에서 빛의 <200fs(femtosecond)펄스의 빛을 방출)의 산출 NIR은 광선 확장 망원경을 사용하는 직경에서 약 50mm 조준된 광선을 생성한다. 이러한 확장된 광선은 100mm의 초점길이(f.l.), 50mm 직경의 양면 볼록 단일 유리렌즈를 사용하여 젤라틴 블록으로 초점을 맞춘다. 그 다음 젤라틴 블록을 이 100mm f.l.렌즈의 초점을 블록으로 40mm위치로 넘어뜨리도록 위치를 잡는다. 도 12는 쿠마린480의 형광이 오직 NIR광선의 초점에서만 촉진된다는 것을 분명히 보여준다. 이-광자 여기와 일시적인 레이저 출력과의 2차 관계 때문에, 초점전과 후의 광선 경로를 따르는 위치에서의 분자 촉진은 무시할 수 있다. 따라서, 2차적인 광활성화가 초점영역 밖에서는 없거나 거의 없다. 또한 NIR 여기 빛이 단지 젤라틴에 의해서 약하게 분산되기 때문에, 날카로운 초점이 블록속으로 깊은 깊이로 통과하도록 유지한다. 초점의 sharpness는 가우스의 광학 특성으로 결정한다; 따라서, 광선의 확장과 이후의 포커싱에서 사용되는 광학 인자를 변화시킴으로써 초점영역의 길이는 쉽게 조절할 수 있다. 도 13에서 나타낸 것과 같이, 동일한 과정을 표지된 종양 표본에 적용된다면 유사한 결과를 얻을 수 있다. 이것은 마우스 종양 조직의 블록에 골고루 분포하는 염료 분자 쿠마린480의 이-광자 여기 형광의 사진을 나타낸다. 도 12에서와 같이, 활성화의 매우 국소화된 부위를 설명한다.

이-광자 동시 여기의 치료학적 적용

이전의 설명은 이-광자 동시여기의 특수한 비선형 특성과 결합하여 조직과 세포 구성성분에 의한 UV와 NIR 흡수상의 근본적인 차이가 질병의 치료분야, 특히 광역학적 치료(PDT)분야의 향상을 위해 직접적인 적용을 암시하고 있다. 종래의 PDT또는 더욱 최근에 개발된 "이-광자" PDT방법은 질환이 있는 조직에 투여된 광민감성 약제를 반-선택적으로 광-활성화하기 위해서 광학 에너지를 사용하였다. 이러한 제제의 투여 경로는 전형적으로 질환이 있는 조직에 국소 적용하거나 전신 투여을 하였다. 이상적인 조건하에서, PDT제제는 분할하거나 그렇지 않은 경우에 질환이 있는 조직에 집중될 것이다. 이러한 농축은 피상적인 손상위에 분리된 국소 적용의 결과, 또는 PDT 제제를 손상지역으로 분할하는 손상지역의 물리적 화학적 특성상의 차이로 인한 것이다. PDT제제의 투여후에, PDT제제를 광화학적으로 변화시켜 치료효과를 야기하기 위해 광조사를 하였다. 또는, 이중 적어도 하나는 광과의 상호작용으로 직접적으로 활성화되는 둘 이상의 제제를 질환이 있는 조직에 투여하고, 여기서 활성화된 제제나 제제들이 에너지 전이과정(예를 들면, 전하 전이 또는 광학 재방출)을 통해 포획된 에너지를 하나 이상의 함께 위치한 다른 제제에 전달하여 치료효과를 생성한다. 예로는 PDT제제와 함께 염료분자의 사용이며, 여기서 염료분자는 활성화 빛을 포획한 후에, 이 에너지를 PDT제제에 전달함으로써 생물학적 효과를 개시한다. 모든 경우에 있어서, PDT 의사는 이러한 광화학적 변화가 손상부위에서 세포의 탈저나 증식의 국부적인 중단을 유도하도록 바랄 것이다.

기존의 PDT 여기 방법은 직접적인 단일-광자 여기 2도는 이-광자 순차여기32d중 어느 하나를 사용하는, 도 1에 나타낸 것과 대체로 동일한 다양한 방법에 기초한 것이다; 이-광자 순차적 여기는 기술 및 특허문헌에서 기술한 "이-광자"PDT방법에서 제시된 것에 기초를 두고 있다. 이러한 넓은 분류의 여기방법에서, 고에너지, 단파장 빛에 공통적으로 의존한 결과 투과 깊이가 얕고 2차적인 조직 손상가능성이 높다. 예를 들면, 식도암의 PDT 치료법은 피상적인 손상에 효과적이나, 국소적으로 노출되지 않은 손상에 대해서는 효과가 훨씬 적다. 또한 약 250 내지 400 nm의 파장에서 8-MOP를 활성화시키기 위해서 UV 조사를 사용한 경우에 8-메톡시소랄렌(8-MOP)에 기초한 건선의 PDT 치료법은 효과적임이 입증되었으나, 이와 같은 UV 조사는 주위 영역의 피부암과 매우 강하게 관련되어 있다. NIR빛을 사용하여 광활성화되는 새로운 PDT제제가 UV 조사와 관련된 위험을 우회하기 위해서 개발되었다; 대부분의 경우에, 이러한 제제들은 상대적으로 불안정하고 종종 상대적으로 독성이 있는 것으로 판명되었다. 이것은 부분적으로 이들 제제를 더 낮게 활성화 문턱(threshold)의 원인이 되어 목적하는 지역밖으로 자발적이거나 바람직하지 못한 반응이 일어나도록 하였다. 종래의 PDT 방법의 다른 단점으로는 적용 부위에 대해 나쁜 선택성과 광활성화 경로에 따른 건강한 조직의 잠재적인 탈저등이 포함된다.

본 발명에서 제시한 이-광자 동시여기 PDT방법은 이러한 한계와 종래의 PDT방법에 관련된 복잡성을 우회할 수 있으며, 새로운 분류의 NIR-활성화 PDT제제와 함께 기존의 PDT 약제에도 호환가능하다. 특히, 본 발명은 종래의 방법에 의해 가능했던 것에 비해 2차적인 조직 손상의 상당한 감소와 함께 PDT제제의 광-활성화에서 향상된 국소화를 가능하게 하였다. 투과의 조절이 중요하지 않는 경우에, 비-포커스 NIR빛을 사용하여 상대적으로 넓은 부위에 존재하는 PDT제제를 동시에 이-광자 활성화로 촉진할 수 있다. 이런 경우에, 위치, 강도, 및 NIR광선에 노출되는 기간등을 다양하게 함으로써 PDT제제의 광-활성화의 정도를 조절한다. 치료용도에서 투과 깊이 또는 용적 정도의 정밀한 조정이 중요한 경우에, 포커스 NIR빛을 사용하여 이-광자 동시 광-활성화 과정을 촉진할 수도 있다. 두 경우에 있어서, 최고의 효율을 달성하기 위해서 고-방사도 NIR 조사를 사용할 수도 있다. 게다가, 포커스 이-광자 동시여기로 가능한 광-활성화의 본질적인 국소화와 결합된 NIR조사로 달성할 수 있는 고 투과 깊이는 위층이나 아래층의 건강한 조직에는 손상을 주지 않으면서 표면아래의 손상부위에서 PDT 제제를 광-활성화하는 유일한 수단을 제공한다.

본 발명의 첫 번째 실시예

따라서, 모드-록트 티타늄-사파이어 레이저와 같은 NIR원의 출력을 이용함으로써 종래의 단일 광자 광-활성화에 필요한 것보다 약 두배인 파장의 빛을 사용하여 PDT제제를 동시에 이-광자 광활성화을 유도하는 것은 본 발명의 특히 바람직한 실시예이다. 이 바람직한 실시예는 도 14에서 제시된다. NIR원156은 빠른 고 피크 출력 펄스의 NIR조사로 이루어지는 NIR조사158의 광선을 생성한다. 예를 들면, 상업적으로 이용할 수 있는 표준 모드-록트 티타늄-사파이어 레이저는 <200fs기간이고 75MHz이사에서 펄스 반복 진동수에서 약 20nJ의 펄스에너지를 갖는 모드-록트 펄스를 생산할 수 있다; 이러한 근원은 상대적으로 낮은 평균 전력(수 와트까지)과 약 690-1080nm로부터 NIR파장밴드가 연속적으로 변환할 수 있는 높은 피크 전력(100kW)의 준-연속적인 광선의 빛을 생성한다. NIR원 156으로부터의 이러한 펄스 트레인은 반사 또는 굴절 광학등의 표준 광학수단을 사용하여 쉽게 초점을 맞출 수 있는 NIR조사158 광선을 구성한다. 그런 후에 포커스 NIR광선162을 질환이 있는 조직164으로 향하게 할 수 있다. 초점에만 존재하는 높고 일시적인 방사도때문에 PDT제제의 이-광자 동시 광-활성화는 대체로 포커스 광선162의 공초점영역166에 한정될 것이다. 게다가, PDT제제가 주위 건강한 조직168이나 피부170에 존재하는지에 관계없이, 무의미한 2차적인 광-활성화 또는 광손상은 공초점영역166의 밖에서 일어날 것이다. 이것은 일시적인 광전력과 이-광자 동시여기의 비선형 관계의 결과이며, 이는 의미있는 여기를 공초점 영역 166에 한정한다; PDT 제제가 공초점166의 밖에 존재하더라고 여기 출력 수준은 의미있는 광-활성화을 일으키기에 필요한 것보다 적다. 본 발명의 바람직한 실시예는 비임의 면적 크기와 이의 방사 길과 함께 광활성화 지역의 매우 제한된 면적에 대하여 실제적인 수단이 아닌 공지기술과 비교할때에 현저한 특징이라고 할 수 있다. 병든 조직 164의 크기를 통하여 비임 162 초점의 위치를 스캐닝함에 따라, 병든 조직 164를 통하여 PDT 제제의 완전한 광활성화는 효과를 미칠 수 있다. 이 스캐닝 작동은 병든 조직 164와 관련하여 초점 162의 위치를 변환시키거나 또는 병든 조직 164를 고정시켜 놓은 초점 162 위치에 이동시킴에 따라 생성시킬 수 있다. 초점이 맞추어진 NIR 비임 162에서의 공초점 지역 166의 성능은, 표준 광학 기기를 사용하여 초점을 맞추기 전에 비임 확대기 또는 다른 기기를 이용하여 NIR 발광 158 비임을 미리 확장시킴으로써 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 동시에 일어나는 이-광자 활성화에 관한 실시예는 도 15 및 도 16에서 보여주는 바와 같이 국부에 병든 조직들의 치료에 대해 상당한 변화를 준다. 예컨대, 도 15에서의 초점이 맞추어진 NIR 광의 손상되지 않은 특성이나 또는 도 16에서의 초점이 맞추어지지 않은 NIR 광의 손상되지 않은 특성은 아래나 또는 인접 조직에 위험부담을 주지 않고 국부 위치에서 PDT 제제의 광활성화를 부여한다.

도 15에 나타난 바와 같이, 국부치료에 대해 PDT 제제의 초점이 맞추어진 NIR의 동시에 일어나는 이-광자 광활성화는, 반사 또는 굴절 광학기기 160과 같은 표준 광학기기를 이용하여 NIR 광원 156으로부터 NIR 발광 158의 비임이 병든 조직 164에 162가 초점이 맞추어지면, 영향을 미친다. 이 방법에 있어서, PDT 제제의 광활성화는 공초점 지역 166에서만 일어난다. 이 과정에서, 인접한 건강한 조직 166과 피부 170은 그들이 또한 PDT 제제를 포함하여도 영향을 받지 않는 바, 그 이유로는 광활성화가 실제적으로 공초점 지대 166에 제한을 받기 때문이다. 앞에서 기술한 바와 같이, 스캐닝 작동은 병든 조직 164의 체적을 통하여 PDT 제제의 광활성화에 영향을 미치도록 사용할 수 있다.

도 16에서 보여주는 바와 같이, 국부치료에 대해 PDT 제제의 초점을 맞추지 않는 NIR의 동시에 일어나는 이-광자 광활성화는, NIR 광원 156으로부터 광 172의 초점을 맞추지 않했거나 또는 확장된 비임이 병든 조직 164에 향하는 경우에는 영향을 미친다. 이 광 172의 비임은 병든 조직 164가 가지는 횡단면적 보다 크거나 또는 같거나 보다 적은 횡단면적을 가질 것이다. 만약 PDT 제제가, 조정된 응용을 통하거나 또는 선택적인 계통적 농도에 의해 병든 조직 164의 체적을 실제적으로 제한한다면, 치료작용은 실제적으로 병든 조직 164의 체적에 제한을 줄 것이다. 광 172의 비임은 현저한 농도의 PDT 제제를 함유하고 있지 않으므로 인접한 건강한 조직 168과 피부 170의 손상을 피할 수 있다. 본 실시예는, 병든 조직 164의 정확한 위치, 크기 및 모양을 알지 못하거나 또는 광 172 비임의 적용 위치를 조심스럽게 조정을 요구하지 않는 경우에는 특히 유용한 바, 그 이유는 광 172 비임의 위치조정이 이 치료 체제의 성공적인 치료에 대해 절대적은 아니기 때문이다. 조정되지 않은 광을 사용하면, Q-스위치 레이저 또는 반복적으로 증폭되는 모드 고정의 레이저와 같은 매우 높은 피이크 동력 여기 광원의 이용은 큰 면적에 높게 즉각적인 조사를 주게되는 예외적으로 매우 높은 피이크 방사동력 (GW 범위에서)으로 인해 유익하게 된다.

도 17에서는 동시에 일어나는 이-광자 광활성화에 대한 본 발명의 바람직한 첫 번째 실시예에서 최종적으로 관련된 변화를 보여주고 있는데, 여기서 NIR 광원 156으로부터 광 172의 초점이 맞지 않은 또는 확장된 비임이 표면 이하의 병든 조직 164로 명령한다. 이 광 172의 비임은 병든 조직 164 보다 횡단면적이 적거나 동일하거나 또는 크게 될 것이다. 만약 PDT 제제가, 조정된 응용을 통하여 또는 선택적인 계통적 농도에 의해 병든 조직 164의 체적을 실질적으로 제한을 한다면, 치료작용은 실질적으로 병든 조직 164의 체적에 제한을 줄 것이다. 광 172의 비임은 현저한 농도의 PDT 제제를 함유하고 있지 않으므로 인접한 건강한 조직 168과 피부 170의 손상은 피할 수 있다. 본 실시예는, 병든 조직 164의 정확한 위치, 크기 및 모양을 알지 못하거나 또는 광 172 비임의 적용위치를 조심스럽게 조정을 요구하지 않는 경우에는 특히 유용한 바, 그 이유로는 광 172의 비임의 위치조정이 이 치료 체제의 성공적인 치료에 대해 절대적은 아니기 때문이다. 상술한 초점을 맞추지 않은 실시예에서와 같이, 매우 높은 피이크 동력 여기 광원의 응용은 그들의 예외적인 높은 피이크 조사동력과 큰 면적에 즉각적으로 가능한 높은 조사로 인해 유익하게 된다.

싱글 광자와 동시에 일어나는 이-광자 여기와의 치료응용면에서의 비교

소랄렌 유도체 AMT (4'-aminomethyl-4,5',8-trimethyl소랄렌)는 DNA의 이중 헬릭스에 대해 잘 알려진 삽입제이며 삽입된 형태에서 단계적으로 부가물의 생성과 자외선의 조사에 의해 가교결합이 진행된다. 삽입된 소랄렌의 부가물 생성과 가교결합은 일반적으로 320 - 400 nm의 자외선 범위에서 싱글 광자를 광에 조사함으로써 유도된다. 이와 같은 반응은 부가물 생성과 가교결합에 따른 삽입된 AMT의 발광특성에 있어서 분광학적 이동으로 인한 결과이다. 따라서, 부가물 생성과 가교결합은 이러한 발광특성에서 분광학적 이동의 측정에 의해 검출될 수 있다. 도 18은 전형적으로 365 nm에서 연속적인 자외선 발광을 위해 각종 중첨 노출에 대해 삽입된 AMT 형광 밴드 위치에 있어서 점차적인 이동을 보이고 있다. 특히, 자외선 노출에 의해 부가물이 생성되는 바와 같이, AMT에 대한 형광밴드 위치는 450 nm에서 390 nm으로 이동된다. 만약 364 nm에서 자외선 광의 준-피코세컨드 펄스(모드를 고정시키는 티타늄:사파이어 레이저의 728 nm NIR 출력의 주파수 이중화에 의해 생성)를 이와 유사하게 삽입된 AMT 시료 조사에 이용하면, 도 19에 나타난 바와 같이 동일한 결과를 얻을 수 있다. 도 18과 도 19에서 나타난 자료에 대한 평균 광자의 흐름은 그 때문에 AMT 분자가 여기 펄스 폭에 동시에 영향을 받지 않으나, 오히려 일차적으로 축적되는 광자 함량에 응답을 한다는 것을 유사하게 보여주고 있다. 도 20에 나타난 콘트롤 시료는 삽입된 AMT가 표준 형광등에 노출시키면 부가물 생성이 현저하게 진행되지 않는 것을 확인시키고 있다. 728 nm NIR 광(모드를 고정시킨 티타늄:사파이어 레이저에 의해 생성)의 준-피코세컨드 펄스와 함께 이와 유사하게 삽입된 AMT의 조사는 도 21에서와 같이, 자외선 광으로 조사하여 얻어지는 것과 동일한 결과를 준다. 한편, PDT 작용의 동일한 자극은 직접적 싱글 광자 여기 또는 동시에 일어나는 이-광자 여기를 이용한 모델 화합물 AMT에 대해 나타내고 있다.

각종 문헌을 통한 자료에서는 상대적으로 장 여기 펄스들은 가장 효과적으로 자극시키는 몇몇 PDT 제제의 완전한 활성화가 필요로 한다. 부가물 생성에 이어 가교결합에서와 같이, 특히 연속적인 다단계 활성화 과정에 있어서 연속적 단계를 위해 광 에너지가 적절한 간격에서 제공되어야 한다는 것이 매우 중요하다. 예컨대, 허스트와 제씨들은 [J.E. Hearst, T.T. Isaacs, D. Kane, H. Rapoport, and K. Straub, "The Reaction of the psoralens with Deoxyribonucleic Acid," Quarterly Review of Biophysics, 17, 1 - 44 (1984)] 광학 에너지가 약 1 μs지연되고 이어서 부가물 생성의 초기 자극 후에 공급될때 가장 효과적인 가교결합을 일으키는 것을 보여 주기 위해 삽입된 소랄렌 유도체와 함께 다-펄스 레이저 여기방법을 이용하였다. 이것은 부가물 생성 단계와 가교결합 단계간에 낮은 컨포메이션 변화와 결합하여 동력학적으로 지연되기 때문으로 생각된다. 모드를 고정시키는 티타늄:사파이어 레이저와 같이, 모드를 고정시키는 레이저 출력의 유사(quasi) 연속성 특성은 이러한 필요조건과 잘 부합되는 바, 그 이유는 그러한 레이저가 10 - 20 ns 간격에서 펄스의 연속 열을 방출하며 그리고 이 펄스의 열과 함께 여기된 분자가 수반하는 광활성화 단계에 대해 요구되는 필요한 에너지를 흡수하는 여러 기회를 가지게 된다. 그러나, 반복적으로 증폭되는 모드를 고정시키는 티타늄:사파이어 레이저와 같이, 더욱더 유효한 부합은 반복적으로 증폭되는 모드를 고정시키는 티타늄:사파이어 레이저에 의해 제공되어 진다. 이러한 레이저에 있어서, 짧고 극단적으로 강렬한 광학 펄스는 1 - 10 μs 간격에서 방출될 수 있으며 그리고 전형적으로 이 간격은 펄스내 지연의 큰 범위에서 조정될 수 있다. 한편, 마이크로세컨드 펄스 반복비율과 연결하여 얻을 수 있는 매우 높은 피이크 동력(표준 모드를 고정시키는 레이저와 비교)은 연속적으로 다단계의 동시에 일어나는 이-광자 광활성화 과정을 여기시키기 위해서 그러한 광원이 이상적이다.

PDT 제제의 동시에 일어나는 이-광자 여기의 확인을 위한 에임스(Ames) II 시험

소랄렌 유도체 PDT 제제의 AMT (4'-aminomethyl-4,5',8-trimethyl소랄렌)는 광활성화 부가물 생성과 DNA의 가교결합의 조합에 의해 치료적인 결과를 가져다 주는 잘 알려진 화합물이다. 이와 함께, 이러한 반응은 종량세포처럼 치료되는 세포에서 세포의 재생성과 생리학적 과정을 늦추거나 또는 중단시킨다. 통상적으로, AMT는 자외선 파장 (즉, 365 nm)에서 싱글 광자 여기를 이용하여 광활성이며, 이것은 AMT 부가물의 생성과 DNA의 가교결합으로 얻어진 DNA에서 변화를 일어킨다. 한편, PDT 제제의 광활성화에 대한 진보적인 수단으로서 동시에 일어나는 이-광자 광활성화의 특성을 더욱 평가하기 위하여, 에임스 II 돌연변이 유발성(mutagenicity) 시험을 수행하였다. 특히, AMAX GTA-225 (Xenometrix, Boulder, CO으로부터) 유전자 독성 시험은 730 nm에서 이-광자 활성화와 함께 AMT의 돌연변이 유발성을 평가하였다.

AMAX GTA-225 시험은 살모네라 티피무륨(Salmonella typhimurium)에서 히스티딘 (His) 오페론에서 돌연변이의 검출에 의해 제제 또는 방법의 돌연변이 유발성을 평가한다. 이 박테리아의 테스터-균주는 생성되는 히스티딘 박테리아를 만들 수 없는 His 오페론에서 특수 포인트의 돌연변이로 인하여 히스티딘 영양요구체 (His^-)를 넘겨 주게 되며 그러한 His^-유기체는 그들에게 히스티딘을 공급하지 않는 한 성장할 수 없다. 따라서, 히스티딘이 없는 환경하에서, 역으로 돌연변이 (His^-으로 되는)를 경험한 오직 이러한 His^-영양 요구체(auxotrophs)만이 살아남을 수 있게 된다. 세포를 파괴하지 않는 조건하에서, 돌연변이 유발요인의 채택은 자동적인 복귀 돌연변이체 기준선을 넘어 테스터-균주 복귀 돌연변이의 수를 증가시킨다. 염기쌍 치환 (균주들, TA 7001-TA 7006)과 프레임시프트 (균주 TA 98) 돌연변이와 함께 테스터 균주를 AMAX GTA-225 평가를 위해 사용되었다. 시험들은 다섯가지 조건하에서 독립적으로 테스터 균주의 두 가지 형에 대해 실행하였다. 즉, (1) 네가티브 조정 (무균 증류수); (2) 포지티브 조정; (3) 무균 증류수로 광학적 발광; (4) AMT 단독; 및 (5) 광학적 발광과 함께한 AMT. 염기쌍 치환 과 프레임시프트 돌연변이에 대해 사용된 포지티브 조정은 각각 N-메틸-N'-니트로-N-니트로소구아니딘 (평가시험에서 MNNG, Sigma, 0.25 μM)과 2-니트로풀로렌 (평가시험에서 2-NF, Aldrich, 0.5 μM)이었다. 모든 조건은 3배로 시험하였으며 그리고 개개 15 시험케이스는 평가 점수에 이어서 무기물로부터의 영양섭취 성장(prototrophic growth)을 위해 48의 마이크로웰에 공급되었다.

최적 AMT 농도는 두 가지 테스터 균주의 형에 대해 각각 결정하였다. AMT는 37℃에서 90분 동안 온화하게 교반하면서 히스티딘이 도프된 용매에서 배양한 후 특수한 테스터 균주 형태에서 적정하였다. 영양 요구체 성장은 비세포파괴 AMT 농도에서 배양되는 기간동안에 일어났다. 본 평가에 사용된 AMT 농도는 배양에 따라 600 nm에서 흡광도 측정을 기준으로 최대 비세포 파괴량에서 선택되었다. 염기쌍 치환과 프레임시프트 돌연변이에 사용된 AMT 농도는 본 평가에서 각각 720 μM와 390 μM이었다. 필요한 조사량을 최소화하기 위해, 오로지 시험용 화학약품 (물, AMT 또는 포지티브 조정)과 테스터 균주는 64 μL의 총 시료량이 되게 혼합하였다. 연속적인 조사가 진행되는 이러한 시료들은 석영 마이크로 수반에 옮겼으며, 이러한 시료들은 수반의 길이 축을 따라 초점을 맞춘 모드를 고정시키는 티타늄:사파이어 레이저로부터 730 nm NIR 레이저 발광 비임을 이용하여 30분간 조사시켰다. 조사를 하지 않을 경우, 각각의 64-μL 시료는 실온에서 밀봉한 자외선이 차단된 유리병에 저장하였다.

초기 노출 (포지티브 또는 네가티브 조정, AMT, 광 또는 광과 함께한 AMT에)에 이어서, 히스티딘이 도프된 용매 440 μL를 각 64-μL 시료에 첨가한 다음 온화하게 교반하면서 37℃에서 90분간 배양시켰다. 이 용매에 있는 묽은 히스티딘 농도는 한정된 영양 요구체 세포 속을 위해 방치하고 His⁺환원유전을 거치는 돌연변이 유발성으로 표현하였다. 배양에 이어서, 약 5X의 히스티딘이 없는 지시약 용매를 각 시료에 첨가하고, 이들을 각각 50-μL로 분획하여 48 마이크로웰에 분배하였다. 이러한 마이크로 시료들은 이어서 교반을 하지 않고 37℃에서 약 40시간 동안 배양시켰다. 왜냐하면, 이 두 번째 용매는 히스티딘이 없으며, 이 배양단계는 초기 배양을 하는 동안 역 돌연변이의 결과로서 전개된 His⁺박테리아에 의해 오로지 무기물로부터의 영양섭취 성장이 지지될 수 있다.

따라서, 무기물로부터의 영양섭취 성장은 돌연변이 유발성의 징후이다. 지시약 용매는 무기물로부터의 영양섭취 성장 정도 측정에 사용되는 pH 지시약을 포함하였다. 주어진 시험 조건에 대한 상대적 돌연변이 유발성은 각 조건에 대한 포지티브 마이크로웰 수의 기록에 의해 평가하였다. 염기쌍 치환과 프레임시프트 돌연변이에 대한 결과들을 표 I과 표 II에 나타내었다.

상기 표 I 및 II의 결과들은 광자-활성화제 (AMT와 같은)가 없는 상태에서 AMT 단독 처리 및 이-광자 자극은 시험 박테리아에 뚜렷한 효과를 미치지 않는 것을 보여준다. 이에 대비하여, 이-광자 자극과 함께 AMT 처리에 대한 극히 낮은 무기물로부터의 영양섭취(prototrophic) 성장 기록은 염기쌍 돌연변이와 프레임시프트 돌연변이 두 가지 시험 모두에 대해 거의 돌연변이가 나타나지 않는 것을 보여준다. 그러나, 이러한 시료들을 히스티딘이 풍부한 용매에서 연속적으로 배양시키면 성장을 보이지 않았다. 따라서, 이러한 시험들은 동시에 일어나는 이-광자 자극과 함께 한 AMT 처리가 시험 박테리아에서 돌연변이 뿐만 아니라 또한 실제적으로 완전히 그들을 죽이게 되는 요인으로 나타난다. 이것은 동시에 일어나는 이-광자의 여기를 이용하여 PDT 치료 효능을 보여주는 바, 왜냐하면 그러한 여기는 치료효과를 위해 제제 활성화 필요품을 생성할 뿐만 아니라, 또한 처리를 진행하면서 세포를 죽이는 역할을 할 수 있기 때문이다. 더욱이, 단독으로 이-광자 자극에 대해 관찰한 저 돌연변이 유발성은 이 광활성화 방법이 광을 활성화시키는 물질이 없는 경우 세포에 손상을 끼치지 않는 것을 나타났다.

표준 PDT 제제와 새로운 PDT 제제에 대한 동시에 일어나는 이-광자 활성화 방법과의 관련:

표준 PDT 제제는 일반적으로 암에 의한 손상 등의 조직과 제제의 결합된 화학적 및 물리적 특성을 기본으로 한 조직 특성을 가지고 있다. 예를 들자면,

· 소랄렌 및 그의 유도체 (5-메톡시소랄렌 [또는 5-MOP]; 8-메톡시소랄렌 [8-MOP]; 4,5',8-트리메틸소랄렌 [TMP]; 4'-아미노메틸-4,5',-8-트리메틸소랄렌 [AMT], 4'-히드록시메틸-4,5',8-트리메틸소랄렌 [HMT]; 5-클로로메틸-8-메톡시소랄렌, 안젤리신 [이소소랄렌]; 5-메틸안젤리신 [5-MIP]; 및 3-카르복시소랄렌을 포함);

· 다양한 테트라아자포르피린류 (옥타(4-tert-부틸페닐)테트라피라지오포르피라진 [OPTP]; 테트라-(4-tert-부틸)프탈로시아닌 [t₄-PcH₂]; 및 테트라-(4-tert-부틸)프탈로시아나토마그네슘 [t₄-PcMg]을 포함)와 함께, 다양한 포르피린 및 헤마토포르피린 유도체 (헤마토포르피린 유도체 [HPD]; 포토프린 II; 벤조포르피린 유도체 [BPD]; 프로토포르피린 IX [PpIX]; 염료 헤마토포르피린 에테르 [DHE]; 폴리헤마토포르피린 에스테르 [PHE]; 프로토포르피린의 13,17-N,N,N-디메틸에틸에탄올아민 에스테르 [PH1008]; 테트라(3-히드록시페닐)-포르피린 [3-THPP]; 테트라페닐포르피린 모노설포네이트 [TPPS1]; 테트라페닐포르피린 디설포네이트 [TPPS2a]; 디헤마토포르피린 에테르; 메조테트라페닐포르피린; 및 메조테트라(4N-메틸피리딜)포르피린 [T4MpyP]을 포함);

· 다양한 프탈로시아닌 유도체 (클로로알루미늄 설폰화 프탈로시아닌 [CASPc]; 클로로알루미늄 프탈로시아닌 테트라설페이트 [AlPcTS]; 모노-, 디-, 트리- 및 테트라-설폰화 알루미늄 프탈로시아닌 [AlSPc, AlS2Pc, AlS3Pc 및 AlS4Pc를 포함]; 실리콘 프탈로시아닌 [SiPcIV]; 아연(II) 프탈로시아닌 [ZnPc]; 비스(디-이소부틸 옥타데실옥시)실리콘 2,3-나프탈로시아닌 [이소BOSINC]을 포함); 및 Ge(IV)-옥타부톡시프탈로시아닌;

· 다양한 로다민 유도체 (로다민 101 [Rh-101]; 로다민 110 [Rh-110]; 로다민 123 [Rh-123]; 로다민 19 [Rh-19]; 로다민 560 [Rh-560]; 로다민 575 [Rh-575]; 로다민 590 [Rh-590]; 로다민 610 [Rh-610]; 로다민 640 [Rh-640]; 로다민 6G [Rh-6G]; 로다민 700 [Rh-700]; 로다민 800 [Rh-800]; 로다민 B [Rh-B]; 설포로다민 640 또는 101; 및 설포로다민 B을 포함);

· 다양한 쿠마린 유도체 (쿠마린 1, 2, 3, 6, 6H, 7, 30, 47, 102, 106, 120, 151, 152, 152A, 153, 311, 307, 314, 334, 337, 343, 440, 450, 456, 460, 461, 466, 478, 480, 481, 485, 490, 500, 503, 504, 510, 515, 519, 521, 522, 523, 535, 540, 540A, 548을 포함);

· 다양한 벤조페녹사진 유도체 (5-에틸아미노-9-디에틸아미노벤조[a]페녹사지늄 [EtNBA]; 5-에틸-아미노-9-디에틸-아미노벤조[a]페노티아지늄 [EtNBS]; 및 5-에틸아미노-9-디에틸아미노벤조[a]페노셀레나지늄 [EtNBSe]을 포함);

· 클로르프로마진 및 그의 유도체;

· 다양한 클로로필 및 박테리오클로로필 유도체 (막테리오클로린 a [BCA] 포함);

· 다양한 금속-리간드 착화합물, 예컨대 트리스(2,2'-비피리딘)루테늄(II) 디클로라이드 (RuBPY);

· 페오포르바이드 a [Pheo a]; 메로시아닌 540 [MC 540]; 비타민 D; 5-아미노-레불린산 [ALA]; 포토산; 클로린 e6, 클로린 e6 에틸렌디아미드, 및 모노-L-아스파르틸 클로린 e6; 페오포르바이드-a [Ph-a]; 페녹사진 Nile 블루 유도체 (다양한 페녹사진 염료 포함);

· 다양한 전하 전이 및 방사 정이 제제, 예컨대 스틸벤, 스틸벤 유도체, 4-(N-(2-히드록시에틸)-N-메틸)-아미노페닐)-4'-(6-히드록시설포닐)스틸벤 (APSS); 및

· 다수의 기타 광-활성화제,

들은 일반적으로 조직속으로 PDT 제제의 칸막이로 인도하는 조직의 물리적 또는 화학적 특성에서의 차이로 인하여 특수 조직내의 이용 포인트 부근 또는 선택적으로 절반에서 축적될 것이다. 더욱이, 이러한 PDT 제제들은 일반적으로 제한을 받지 않으나 결합형성 또는 결합절단, 부가물생성, 가교결합, 자유 라디칼 생성, 싱글렛 산소 생성, 독성물질의 생성 및 에너지 이송을 포함한 하나 이상의 광 화학 또는 광 물리적 반응을 촉진시키는 싱글 광자 또는 연속적인 이-광자 활성화를 이용하여 활성화된다. 공지의 활성화 방법은 어느 정도 또는 활성화 깊이에 최소한의 선택성을 줄 수 있으며, 일반적으로 외면 조직이나 또는 손상된 곳에 제한적으로 이용된다. PDT 작용 유도에 대한 응답 메카니즘은 직접적 단일제제(AMT의 광학 여기에 의한 부가물 생성의 자극과 같은) 또는 간접적 광활성화 (예컨대, 포토프린과 같은 연속적으로 에너지를 인접한 생물활성제에 이송시키는 APSS와 같은 광 흡수제의 광활성화) 이다. 그러나, 본 발명 명세서에서는 특별히 수록되지 않은 다른 PDT 제제와 광 감광제 뿐만 아니라 이렇게 수록된 PDT 제제와 광 감광제 모두에 이용할 수 있는 상술한 처음의 실시예와 실시제공 그리고 효혐자료로부터 자명한 것이다. 특히, 이러한 제제의 모두는 싱글 광자 여기에 사용되는 것에 약 두배의 파장에서 동시에 일어나는 이-광자 여기에 반응을 할 것이며, 한번 여기되면 싱글 광자 여기로부터의 결과에 따라 동일한 행동으로 나타날 것이다. 특히, 싱글 광자 여기와 동시에 일어나는 두 가지 여기(예컨대, DNA와 AMT 부가물 생성을 위해, 그리고 DNA에서 에임스 II시험 평가와 세포의 생존능력을 위한 RuBPY 광화학의 경우)에 대해 여기된 상태의 행동에서 광물리적 및 광화학적 동량의 각종 예들에 대한 본 명세서에 나타난 결과들은 동시에 일어나는 이-광자 여기가 모든 PDT 제제와 제제의 활성화 메카니즘의 성공적 활성화를 위해 적용할 수 있음을 보여주고 있다. 더욱이, 이용 포인트 조정을 벋어난 향상 및 부착적인 손상 감소는 재래의 싱글 광자 또는 연속적인 이-광자 활성화를 대신하여 동시에 일어나는 이-광자 여기를 이용하기 때문에 추가적인 특수한 장점이라 할 수 있다. 이들은 침투 깊이를 향상시키며, 도포 점을 넘어 공간 통제를 향상시키며 그리고 PDT 처리로 부터 부작용을 감소시키는 것을 포함한다.

NIR에 싱글 광자 활성화를 지시하는 새로운 여러가지 PDT 제제들이 개발되고 있으며, 이러한 제제들에 의한 치유는 부작용과 재래의 자외선 또는 가시선 광활성화로 결합되는 다른 제한범위를 축소시킨다. 한가지 예가 포토프린 II이며 관련되는 제제는 500 nm 보다 큰 파장에서 싱글 광자 여기를 이용하여 광활성화 할 수 있다. 또한, 본 명세서에서의 뜻한 바는 PDT 제제들의 이러한 류들로서 특별한 장점을 가진다는 것이다. 특히, 1.0 - 2.0 μm 스펙트라 밴드의 파장에서 동시에 일어나는 이-광자 활성화의 사용은 싱글 광자 활성화 보다 상당히 높은 깊이로 침투할 수 있는데 그 이유는 크게 감소한 조직 흡수와 0.5 - 1.0 μm 밴드와 비교하면 이 밴드에서 산란되기 때문이며, 또한, 여기서 동시에 일어나는 이-광자 활성화의 공간적 로칼리제이션의 장점들이 싱글 광자 활성화 방법과 비교하여 그러한 치료의 이용을 넘어서 향상된 조건이 될 것이다. 모드를 고정시키는 광학 파라메터 오실레이터와 이와 유사한 다른 기기 등의 NIR 레이저 광원은 동시에 일어나는 이-광자 방법들을 이용하여 NIR PDT 제제의 활성화를 위하여 적절히 광학 에너지를 공급할 수 있다.

향상된 생물기원 PDT 제제를 위해 동시에 일어나는 이-광자 활성화 방법의 관련

이상적인 조건하에서, 표준 PDT 제제는 병든 조직에 대해 화학적이나 또는 물리적인 친화력를 기준으로 표적화 특이성을 유도한다. 이러한 방법으로, PDT 제제들이 분획되거나 또는 그 반대로 집중되거나 또는 병든 조직으로 들어간다. 불행하게도 이 광활성 특이성은 일반적으로 완전하지 않다. 사실, PDT 제제의 목적과 활성화의 타겟팅에 있어서 특이성을 증가시키기 위한 개선방법이 필요로 한다. PDT 제제 목적의 특이성에서 개선등을 성취하고자 하는 수단은 질병의 특이 생물학적 특성을 이용하는 것을 기초로 한다. 특히, 한가지 이상의 광활성 모이에티에 항 감각 올리고뉴클레오티드 제제의 커플링에 의해 소랄렌 또는 이의 유도체, 새로운 생물기원 PDT 제제들은 병든 세포만을 선택할 수 있는 능력을 가진다. 더욱이, 이러한 기초적인 방법은 생물기원 프로브에 사용되는 올리고머 코드의 변화에 의해 각종 유전을 기조로하는 질병 또는 불균형에 쉽게 확장될 수 있다. 동시에 일어나는 이-광자 활성화 이용은 결합된 생물기원 프로브의 생물 특이성과 동시에 일어나는 이-광자 광활성화 과정에 높은 공간적 로칼리제이션 방법을 이용하여 이 강력한 방법을 적용할 수 있다. 따라서, 유전적 및 광자적 특이성을 결합한 것을 기초로 한 새로운 PDT 치료법의 행위는 특별한 기관, 조직 또는 손상부를 현저하게 표적화할 수 있다.

예로서, 생물기원성 프로브는 풀로레이신 아이소티오시아네이트 (또는 FITC)와 같은 효과적으로 동시에 일어나는 이-광자 활성화로 진행되는 광활성그룹과 "화학적으로 연결" 될 수 있다. 인간 p53 종양 억제유전자에 대한 DNA 연속 보조를 모델로 사용한 것이 도 22에 나타내었다. 이 유전자는 인간이나 또는 쥐에 있어서 동물 암의 진전에 지배적인 역할을 하므로 선택되어 진다. 인간에 있어서 동물 종양의 다수는 억제되는 유전자의 임계적 성장에서 삭제 또는 돌연변이로 인하여 진전된다. p53 에서의 변화는 종양이 진행되기 전에 일어 나므로 이 유전자에서 변화를 기준으로 한 치료는 종양이 진전되기 전에 미리 암적인 세포를 파괴하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 차이와 성장 촉진 유전자(종양 발생 유전자)의 변화는 종양 독성의 초기와 진행도중에 한계적이다. 항 감각 DNA 치료 대 성장 촉진 행위의 억제는 암 치료에 활성인 것으로 알려져 있다. 그러나, 이러한 유전자의 비대조규 항 감각 억제는 일반 세포에 매우 독성이다. 정밀하게 표적화된 이-광자 광활성화를 이용하여 항 종양 발생 유전자 프로브의 활성화 쪽을 넘은 이차 대조구는 암치료의 생체내에서 이 방법의 가능성을 나타낸다.

도 22에서는 생물기원 PDT 제제의 세포간 광활성화가 잡종 174 또는 비차단 176에 이어서 일어날 수 있음을 보여주고 있다. 특히, 잡종 174에 이어 생물기원 PDT 제제의 활성화를 위해, 커플링 수단 180을 통해 광활성제 182와 연결된 항 감각 유전자 프로브 178은 DNA 또는 RNA에 포함된 표적화 유전 서열 186과 함께 184로 잡종화한다. 잡종화 되기 전, 프로브의 인도는 세포내에 생물유전적인 PDT 프로브를 유도하기 위해 트랜스펙션 방법이나 또는 다른 방법을 이용하여 효력을 미친다. 잡종화된 프로브 190은 이것이 광활성화 될때까지 세포의 활동이나 또는 유전자성 전사 또는 다른 세포과정에 영향을 미치지 않을 것이다. 활성화는 광 에너지 192와 더불어 잡종화된 프로브 190의 조사에 영향을 준다. 광 에너지 192와 더불어 잡종화된 프로브 190의 광활성화는 세포의 기능, 재생 또는 생존능력에 영향을 주는 가교결합, 절단 그리고 염기 치환을 포함하여 세포의 유전자성 물질의 연속적 개질 194를 생성시킬 수 있다. 선택적으로, 광 에너지 192로 조사된 잡종화된 프로브 190의 광활성화는 자유 래디칼 화합물과 단일항 산소를 포함한 독성반응의 초기 또는 독성물질의 발생을 거쳐 세포 네크로시스 196을 생성할 수 있다. 비차단된 176에 이어서 PDT 제제의 활성화는, 광활성제 202와 광 에너지 206의 광활성화가 차단되지 않은 커플링 수단 204를 경유하여 광활성제 202가 항 감각 유전성 프로브 200과의 결합에 의해 차단되어 항 감각 유전성 프로브 200이면, 성취할 수 있다. 앞의 차단되지 않은 176을 참고로 차단된 항 감각 유전성 프로브 200은 잡종화할 수 없으며, 또는 그와 반대로 이의 표적 유전 서열 186과 서로 반응을 할 수 없다. 이것은 아마도 입체 장애, 극성의 변화, 3급 또는 4급 컨포메이션 또는 광활성제 202의 존재로부터 얻어진 다른 영향에 기인에 의한 것일 것이다. 비차단과 연관, 항 감각 유전성 프로브 200은 잡종 200에 무관하거나 또는 이와 반대로 세포의 기능, 재생성 또는 성장능력에 변화를 인도하는 표적 유전성 서열 186과 상호 작용을 한다.

도 22에 보여주는 한 예에서는 시료로 원핵 생물성 또는 진핵 생성물성 세포 유전성 물질을 사용하였다. 그러나, 여기에 나타난 본 명세서에서는 세포질 유전성 물질에 제한을 두지 않으나 바이러스 또는 다르 광원로부터 유도되거나 또는 구성된 유전성 물질에 적용할 수 있음이 분명하다. 이와 동등하게, 본 발명의 효력을 잃지 않고 유전적 수단이 대체되기 보다는 오히려 면역학적이나 또는 다른 생물적 특이 수단을 기본으로 한 표적 방법인 것이 분명하다. 특히, 항체 프로브가 광활성 그룹과 결합되는 안티겐 항체 방법을 기초로 한 제제 특이성은 질병과 감염 치료를 위한 강력한 새로운 수단이다. 제제의 표적화에 있어서 생물 특이성의 성취를 위한 추가적인 수단은 제한할 필요가 없으나 리포솜, 풀러렌, 크라운 에테르 및 사이클로덱스트린과 같은 리간드, 합텐, 탄수화물, 리피드, 또는 단백질 수용체 또는 착화제, 킬레이터 그리고 켑슐화 담체에 이용할 수 있다. 프로브 제제의 타겟팅에 대한 신뢰성 메카니즘과 관계없이, 프로브 제제의 동시에 일어나는 이-광자 활성화의 이용은 비선상 광활성화 위치의 조정을 넘어 고유한 정밀성을 기초하여 이용 위치에 추가로 규정될 수 있다. 공간적으로 특이한 광활성화를 거친 이 제 2의 조정수준은 정상적 세포에서 그들의 강력한 독성으로 인해 여러 생물유전성을 기초로 하는 치료에 매우 중요하다. 한편, 동시에 일어나는 이-광자 활성화의 이용은 성공적으로 사용되는 그러한 치료에 중요하게 사용할 수 있다.

본 발명의 제 2 구체예

따라서, PDT 투여 효능, 특히 이 제제를 이-광자 광-활성화의 독특한 특성과 조합적으로 사용할 때의 효능 및 표적 특이성을 개선시키기 위해 생물기원의(biogenic) PDT 제제를 사용하는 것이 본 발명의 특히 바람직한 구체예이다. 이 바람직한 구체예를 도 23에 도시하였다. 생물기원의 PDT 제제 210을 암 성장 또는 미생물 감염과 같은 병변 214에 국소적으로 또는 전신적으로 적용한다 (212); 이 병변 214는 병변이 없다면 정상적인 조직인 216의 위 또는 216 내에 위치할 수 있다. 생물기원의 PDT 제제 210은 병변 214에 실질적으로 독특하고 생물학적 표적 제제 서열 220에 대해 상보적인 생물학적 표적 병변 서열 218에 기초하여 병변 214에 대해 특이성을 획득한다. 이 생물학적 표적 제제 서열 220은 광활성화 그룹 222에 부착되어 있다. 생물학적 표적 제제 서열 220과 생물학적 표적 병변 서열 218의 복합화에 의해 병변 214 부위에 실질적으로 위치하는 표적화된 제제 226이 생산된다. 표적화된 제제 226의 광-활성 그룹 222는 광학적 조사 228와의 상호작용 수단을 통해 실질적으로 활성화된 광-활성 그룹 230으로 변환된다. 광-활성 그룹 222의 활성화된 광-활성 그룹 230으로의 변환은 국소화된 세포 괴사 또는 기타 바람직한 치료적 경과 232를 초래한다. 이러한 광-활성 그룹 222의 변환은 모드-잠금 티타늄:사파이어 게이저와 같은 고-조사 광학적 광원로부터 발산된 광선의 초점이 맞춰지거나 맞춰지지 않은 빔으로 광-활성 그룹 222를 조사시킴으로써 발생된 이-광자 활성화 과정을 적용함으로써 공간적으로 위치할 수 있다. 이러한 방식으로, 치료적 경과 232의 적용 부위는 생물학적 표적 제제 서열 220에 의해 제공되는 특이성의 조합과 부수입사 광학 조사 228의 적용 부위의 제어에 의해 조절될 수 있다.

암 및 유전적 결함과 같은 질환들은 생물기원의 PDT에 기초한 요법에 의해 선택적으로 치유될 수 있는데, 이는, 특히 이러한 접근이 본래부터 유전 물질을 비-침입적으로 변형시킬 수 있기 때문이다. 비정상적인 성장 유전자를 특이적으로 손상시키거나 변형시키기 위한 표적화된, 비-침입적 방법은 암 치료 효능을 비약적으로 개선시키는 한편 이러한 치료 효과를 암 세포만으로 국한시킬 수 있게 할 것이다. 실제로, 내재적인 또는 자연발생적인 유전적 현상에 기인하는 특정 조직에서의 모든 유전적 요소의 비정상적인 발현이 이 방법에 의해 치료될 수 있다. 그 응용성은 감염성 질환의 치료에까지 확장되지만, AIDS를 비롯한 레트로바이러스 감염원, 및 국소화 또는 전신적 세균 감염과 같은 미생물 감염에 기인한 것들로 한정되지 않는다. 동시적인 이-광자 여기시 선택적인 변환 (예컨대 결합 절단 또는 유리-래디칼 형성등)의 개선된 단면과 고효율을 제공하는 특정한 발색 광-활성 그룹을 선택 또는 고안할 수 있다. 이러한 분자들은 진보된 PDT 제제로 단독으로 사용하거나 또는 생물기원의 PDT 제제에 혼입시켜 사용할 수 있다. 예컨대, 표적 서열에 선택적으로 결합하여 광학적 조사에 의해 활성화되는 이러한 제제를 사용함으로써 생체내에서 특정 유전자 서열을 파괴, 변형하거나 또는 이들의 발현 수준을 변경시킬 수 있다.

전술한 설명은 모드-잠금 티타늄:사파이어 레이저에 의해 발생된 펄스된 NIR 광학적 조사와 병행하여 PDT 제제의 동시적인 이-광자 여기를 이용하는 치료적 응용예에 초점을 맞춘 것이지만, 본 발명이 이러한 이-광자 여기나 또는 그와 같이 좁게 정의된 광원로 한정되는 것이 아님은 명확히 이해될 수 있을 것이다. 사실, 본 발명의 여러 측면은 선형 또는 기타 비선형법을 이용하여 광학적 여기를 수행할 경우 적용가능한 것이다. 예컨대, 본문에 설명된 생물기원의 PDT 제제는 선형 광학 여기 프로세스에도 응답한다. 또한, 여러 가지 다른 광원이 단독으로 또는 연속파 및 펄스된 램프, 다이오드 광원, 반도체 레이저와 함께 응용가능하며: 기타 유형의 가스, 염료 및 고상의 연속, 펄스 또는 아르곤 이온 레이저, 크립톤 이온 레이저, 헬륨-네온 레이저, 헬륨-카드뮴 레이저, 루비 레이저, Nd:YAG, Nd:YLF, Nd:YAP, Nd;YVO4, Nd:유리, 및 Nd;CrGsGG 레이저와 같은 모드-잠금 레이저; 재생 증폭 레이져; Cr:LiSF 레이저; Er:YAG 레이저; F-중심 레이저; Ho:YAF 및 Ho:YLF 레이저; 구리 증기 레이저; 질소 레이저, 광학 변수적 오실레이터, 증폭기 및 발생기 및 태양광 등이 병용될 수 있다.

또한, 전술한 설명은 질병의 생체내 치료 응용에 초점이 맞춰진 것이지만, 표지된 제제의 선택적 변형 또는 기타 응답적인 표적 제제가 요망될 때는 언제나 부가적인 용도를 가질 것이다. 특히, 생물적 기원의 물질 또는 생물적 기원의 물질로 오염된 물질의 정제 또는 제조를 제어하는데 본 발명을 이용하는 것 역시 본 발명의 범위에 속한다. 예컨대, HIV 바이러스와 같은 표적 실체로 감광가능한 제제의 표적화 상호작용에 기초하여 혈액 또는 혈장과 같은 체액의 선택적 치료 또는 정제가 기대된다. 이러한 접근법은 HIV 감염의 치료시 치료적 역할을 할 수 있으며 수혈을 통한 HIV 전파의 예방을 위한 보호적 수단으로서의 역할을 할 수 있다. 두 번째 예로서, 이종의 모 배양액이 표적화된 오염원의 파괴에 의해 정제되는, 세포 배양체와 같은 극히 순수한 생물학적 생성물의 제조도 기대된다. 세 번째 예로서, 표적화된 생물학적 제제에 있어서 한가지 이상의 특정 유전자 서열의 선택적인 자극에 기초한 유전학적으로 유도된 생물학적 산물의 생산도 기대된다.

여러 가지 생물적 응용에 덧붙여, 특히 비-선형광학적 여기의 특정 성질이 중요시되는 고순도 또는 필수품의 제조를 비롯, 본 발명의 이용에 의해 많은 비-생물학적 응용이 가능하게 되거나 그들의 유용성이 크게 개선될 수 있음도 명확하다. 예컨대, 특정 키랄 화학물질, 안료, 페인트, 폴리머 물질 및 기타 산업적 또는 시판품의 생산 또는 가공도 본 발명의 특정 응용을 통해 개선될 수 있다. 특히, 독특한 선택 규칙, 선택성 유리점 및 활성화의 국소화는 여러 가지 물질의 생산 또는 가공 단계에 많은 장점을 제공해준다. 사실, 이러한 예들은 종양으로부터 괴사 조직으로 변환되던, 또는 하나의 분자 제제에서 또 다른 제제로 변환되는 것이건 관계 없이, 본 발명이 실제로, 출발물질의 생성물로의 선택적 전환을 특정적으로 개선시키기 위해 생물학적 또는 비생물학적 물질에 대해 비-선형 광학적 여기가 이용되는 일반적인 물질 가공 패러다임으로 구성됨을 명확히 밝혀준다.

또한, 어떤 경우에 있어서는특이적인 응답성 제제를 시스템에 첨가하지 않고도, 비선형 광학 여기의 독특한 특성이 유용함이 명백하다. 예컨대, 가시파장 또는 NIR 파장에서 비선형 광학 조사를 부분적으로 응용하는 것은 여러 방법에서 UV 파장을 이용한 직접 치료에 의해 정상적으로 달성되는 것과 필적할만한 국소화 프로세서의 자극화에 유용할 수 있다. 일례로서, 가시광선이나 NIR 비선형 여기를 이용하여, 선형 UV 여기의 경우 가능한 것과 필적할만하면서도 보다 효과적으로 국소화된 국소화 회저를 개시시킴으로써 표면적인 또는 표면 하의 암 병변의 치료 효과를 기대할 수 있다. 이 방법을 다른 광학적 밴드로 유사하게 확장하는 것도 기대된다. 예컨대, 눈이나 피부의 병변의 고도로 국소화된 절제를 수행하기 위해 10 μm 광선을 사용할 수 있다.

또한, 전술한 예들은 주로 인간과 관련된 치료적 목적에 초점이 맞춰졌지만, 미생물, 식물 및 동물 표변에 대한 직접적인 응용 역시 가능함이 명백하다. 예컨대, 가축, 사육 동물의 질환의 치료 또는 기타 수의학적 용도가 예상된다. 또한, 미생물이나 세포 배양체에 있어서 선택성을 획득하기 위한 수단으로서 또는 치료방법으로서의 용도도 예상된다. 예컨대, 본 발명의 일부는 이종 세포 배양체의 정제 및 생체외 세포 기능의 발현에 유용할 것이다. 따라서, 본 발명은 유전공학, 동물 사육, 재생 요법, 클로닝 및 기타 여러 분야에 응용가능하다.

상기한 각각의 요소들은 단독으로 또는 두 가지 이상의 요소들이 한데 합하여 상술한 유형과 다른 종류의 구조 또는 응용에도 적용될 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명을 치료제의 광-활성화에 있어서의 선택성 개선을 위한 일반적인 방법에 구체화된 예에 대해 설명하였으나, 본 발명의 정신으로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 본문에 설명된 방법의 형태와 그 상세에 있어서 여러 가지 생략, 변형, 치환 및 변화가 가능할 것이므로, 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.

추가적인 분석 없이, 전술한 내용은 본 발명의 요지를 충분히 드러냄으로써, 본 발명의 일반적 측면 또는 특수한 측면의 기본적인 특징들을 구성하는 특성들을 생략함 없이, 당업자가 종래기준의 관점에서 현상의 지식을 적용함으로써 여러 가지 응용을 쉽게 가능케 할 수 있음을 보여주는 것이다.

특허권에 의해 보호받고자 하는 신규한 소망사항들을 첨부된 청구범위에 제시하였다.

Claims

(a) 식물 또는 동물 조직의 특정 용적이 적어도 하나의 광-활성 분자 제제의 적어도 한 부분을 유지하는, 식물 또는 동물 조직을 적어도 하나의 광-활성 분자 제제로 처리하고;

(b) 식물 또는 동물 조직의 특정 용적 중에 유지된 적어도 하나의 광-활성 분자 제제 중 적어도 하나의 동시적인 이-광자 여기를 촉진하는 데 충분한 광선으로 식물 또는 동물 조직의 특정 용적을 처리하는 단계로 되고, 여기서 적어도 하나의 여기된 광-활성 분자 제제는 식물 또는 동물 조직의 용적에서 활성화되는 것이 특징인 식물 또는 동물 조직의 특정 용적의 치료 방법.
제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제의 동시적인 이-광자 여기를 촉진하는 데 충분한 광선이 레이저 광선인 것이 특징인 방법.
제 2 항에 있어서, 레이저 광선이 펄스된 레이저 광선인 것이 특징인 방법.
제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제의 동시적인 이-광자 여기를 촉진하는데 충분한 광선이 초점이 맞추어진 광선 빔인 것이 특징인 방법.
제 4 항에 있어서, 초점이 맞추어진 광선 빔이 초점이 맞춰진 레이저 광선인 것이 특징인 방법.
제 5 항에 있어서, 초점이 맞추어진 레이저 광선이 펄스된 레이저 광선인 것이 특징인 방법.
제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제가 소랄렌, 5-메톡시소랄렌 (5-MOP), 8-메톡시소랄렌 (8-MOP), 4,5',8-트리메틸소랄렌 (TMP), 4'-아미노메틸-4,5',-8-트리메틸소랄렌 (AMT), 5-클로로메틸-8-메톡시소랄렌 (HMT), 안젤리신 (이소소랄렌), 5-메틸안젤리신 (5-MIP), 3-카르복시소랄렌, 포르피린, 헤마토포르피린 유도체 (HPD), 포토프린 II, 벤조포르피린 유도체 (BPD), 프로토포르피린 IX (PpIX), 염료 헤마토포르피린 에테르 (DHE), 폴리헤마토포르피린 에스테르 (PHE), 프로토포르피린의 13,17-N,N,N-디메틸에틸에탄올아민 에스테르 (PH1008), 테트라(3-히드록시페닐)-포르피린 (3-THPP), 테트라페닐포르피린 모노설포네이트 (TPPS1), 테트라페닐포르피린 디설포네이트 (TPPS2a), 디헤마토포르피린 에테르, 메조테트라페닐포르피린, 메조테트라(4N-메틸피리딜)포르피린 (T4MpyP), 옥타(4-tert-부틸페닐)테트라피라지오포르피라진 (OPTP), 프탈로시아닌, 테트라-(4-tert-부틸)프탈로시아닌 (t₄-PcH₂), 테트라-(4-tert-부틸)프탈로시아나토마그네슘, (t₄-PcMg), 클로로알루미늄 설폰화 프탈로시아닌 (CASPc), 클로로알루미늄 프탈로시아닌 테트라설페이트 (AlPcTS), 모노-설폰화 알루미늄 프탈로시아닌 (AlSPc), 디-설폰화 알루미늄 프탈로시아닌 (AlS2Pc), 트리-설폰화 알루미늄 프탈로시아닌 (AlS3Pc), 테트라-설폰화 알루미늄 프탈로시아닌 (AlS4Pc), 실리콘 프탈로시아닌 (SiPcIV), 아연 II 프탈로시아닌 (ZnPc), 비스(디-이소부틸옥타데실옥시)실리콘 2,3-나프탈로시아닌 (이소BOSINC), 게르마늄 IV 옥타부톡시프탈로시아닌 (GePc), 로다민 101 (Rh-101), 로다민 110 (Rh-110), 로다민 123 (Rh-123), 로다민 19 (Rh-19), 로다민 560 (Rh-560), 로다민 575 (Rh-575), 로다민 590 (Rh-590), 로다민 610 (Rh-610), 로다민 640 (Rh-640), 로다민 6G (Rh-6G), 로다민 700 (Rh-700), 로다민 800 (Rh-800), 로다민 B (Rh-B), 설포로다민 101, 설포로다민 640, 설포로다민 B, 쿠마린 1, 쿠마린 2, 쿠마린 4, 쿠마린 6, 쿠마린 6H, 쿠마린 7, 쿠마린 30, 쿠마린 47, 쿠마린 102, 쿠마린 106, 쿠마린 120, 쿠마린 151, 쿠마린 152, 쿠마린 152A, 쿠마린 153, 쿠마린 311, 쿠마린 307, 쿠마린 314, 쿠마린 334, 쿠마린 337, 쿠마린 343, 쿠마린 440, 쿠마린 450, 쿠마린 456, 쿠마린 460, 쿠마린 461, 쿠마린 466, 쿠마린 478, 쿠마린 480, 쿠마린 481, 쿠마린 485, 쿠마린 490, 쿠마린 500, 쿠마린 503, 쿠마린 504, 쿠마린 510, 쿠마린 515, 쿠마린 519, 쿠마린 521, 쿠마린 522, 쿠마린 523, 쿠마린 535, 쿠마린 540, 쿠마린 540A, 쿠마린 548, 5-에틸아미노-9-디에틸아미노벤조[a]페녹사지늄 (EtNBA), 5-에틸-아미노-9-디에틸-아미노벤조[a]페노티아지늄 (EtNBS), 5-에틸아미노-9-디에틸아미노벤조[a]페노셀레나지늄 (EtNBSe), 클로르프로마진, 클로르프로마진 유도체, 클로로필 유도체, 박테리오클로로필 유도체, 금속-리간드 착화합물, 트리스(2,2'-비피리딘)루테늄 (II) 디클로라이드 (RuBPY), 트리스(2,2'-비피리딘)로듐 (II) 디클로라이드 (RhBPY), 트리스 (2,2'-비피리딘)플라티늄 (II) 디클로라이드 (PtBPY), 페오포르바이드, 메로시아닌 540, 비타민 D, 5-아미노-레불린산, 포토산, 클로린 e6, 클로린 e6 에틸렌디아미드, 모노-L-아스파르틸 클로린 e6, 페녹사진 Nile 블루 유도체, 스틸벤, 스틸벤 유도체, 4-(N-(2-히드록시에틸)-N-메틸)-아미노페닐)-4'-(6-히드록시설포닐)스틸벤 (APSS) 중에서 선택된 것이 특징인 방법.
제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제가 식물 또는 동물 조직의 특정 용적에서 특정 조직에 특이적인, 적어도 하나의 생물기원의 광-활성 분자 제제를 포함하는 것이 특징인 방법.
제 8 항에 있어서, 적어도 하나의 생물기원의 광-활성 분자 제제가 DNA, RNA, 아미노산, 단백질, 항체, 리간드, 합텐, 탄수화물 수용체 또는 복합 제제, 지질 수용체 또는 복합 제제, 단백질 수용체 또는 복합 제제, 킬레이터 및 캡슐화 담체 중에서 선택된 세그먼트를 포함하는 것이 특징인 방법.
제 9 항에 있어서, 적어도 하나의 생물기원의 광-활성 분자 제제가 동시적인 이-광자 여기를 촉진하는데 충분한 광선에 노출될 경우 광-활성화되는 세그먼트를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
(a) 식물 또는 동물 조직 중의 암이 적어도 하나의 광-활성 분자 제제의 적어도 한 부분을 유지하는, 식물 또는 동물 조직을 적어도 하나의 광-활성 분자 제제로 처리하고;

(b) 식물 또는 동물 조직 중 암에서 유지된 적어도 하나의 광-활성 분자 제제 중 적어도 하나의 동시적인 이-광자 여기를 촉진하는데 충분한 광선으로 식물 또는 동물 조직을 처리하는 단계로 되고, 여기서 적어도 하나의 여기된 광-활성 분자 제제는 식물 또는 동물 조직 중의 암에서 활성되는 것이 특징인 식물 또는 동물 조직 중 암의 치료방법.
제 11 항에 있어서, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제의 동시적인 이-광자 여기를 촉진하는 데 충분한 광선이 레이저 광선인 것이 특징인 방법.
제 12 항에 있어서, 레이저 광선이 펄스된 레이저 광선인 것이 특징인 방법.
제 11 항에 있어서, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제의 동시적인 이-광자 여기를 촉진하는 데 충분한 광선이 초점이 맞추어진 광선 빔인 것이 특징인 방법.
제 14 항에 있어서, 초점이 맞추어진 광선 빔이 초점이 맞춰진 레이저 광선인 것이 특징인 방법.
제 15 항에 있어서, 초점이 맞추어진 레이저 광선이 펄스된 레이저 광선인 것이 특징인 방법.
제 11 항에 있어서, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제가 소랄렌, 5-메톡시소랄렌 (5-MOP), 8-메톡시소랄렌 (8-MOP), 4,5',8-트리메틸소랄렌 (TMP), 4'-아미노메틸-4,5',-8-트리메틸소랄렌 (AMT), 5-클로로메틸-8-메톡시소랄렌 (HMT), 안젤리신 (이소소랄렌), 5-메틸안젤리신 (5-MIP), 3-카르복시소랄렌, 포르피린, 헤마토포르피린 유도체 (HPD), 포토프린 II, 벤조포르피린 유도체 (BPD), 프로토포르피린 IX (PpIX), 염료 헤마토포르피린 에테르 (DHE), 폴리헤마토포르피린 에스테르 (PHE), 프로토포르피린의 13,17-N,N,N-디메틸에틸에탄올아민 에스테르 (PH1008), 테트라(3-히드록시페닐)-포르피린 (3-THPP), 테트라페닐포르피린 모노설포네이트 (TPPS1), 테트라페닐포르피린 디설포네이트 (TPPS2a), 디헤마토포르피린 에테르, 메조테트라페닐포르피린, 메조테트라(4N-메틸피리딜)포르피린 (T4MpyP), 옥타(4-tert-부틸페닐)테트라피라지오포르피라진 (OPTP), 프탈로시아닌, 테트라-(4-tert-부틸)프탈로시아닌 (t₄-PcH₂), 테트라-(4-tert-부틸)프탈로시아나토마그네슘, (t₄-PcMg), 클로로알루미늄 설폰화 프탈로시아닌 (CASPc), 클로로알루미늄 프탈로시아닌 테트라설페이트 (AlPcTS), 모노-설폰화 알루미늄 프탈로시아닌 (AlSPc), 디-설폰화 알루미늄 프탈로시아닌 (AlS2Pc), 트리-설폰화 알루미늄 프탈로시아닌 (AlS3Pc), 테트라-설폰화 알루미늄 프탈로시아닌 (AlS4Pc), 실리콘 프탈로시아닌 (SiPcIV), 아연 II 프탈로시아닌 (ZnPc), 비스(디-이소부틸옥타데실옥시)실리콘 2,3-나프탈로시아닌 (이소BOSINC), 게르마늄 IV 옥타부톡시프탈로시아닌 (GePc), 로다민 101 (Rh-101), 로다민 110 (Rh-110), 로다민 123 (Rh-123), 로다민 19 (Rh-19), 로다민 560 (Rh-560), 로다민 575 (Rh-575), 로다민 590 (Rh-590), 로다민 610 (Rh-610), 로다민 640 (Rh-640), 로다민 6G (Rh-6G), 로다민 700 (Rh-700), 로다민 800 (Rh-800), 로다민 B (Rh-B), 설포로다민 101, 설포로다민 640, 설포로다민 B, 쿠마린 1, 쿠마린 2, 쿠마린 4, 쿠마린 6, 쿠마린 6H, 쿠마린 7, 쿠마린 30, 쿠마린 47, 쿠마린 102, 쿠마린 106, 쿠마린 120, 쿠마린 151, 쿠마린 152, 쿠마린 152A, 쿠마린 153, 쿠마린 311, 쿠마린 307, 쿠마린 314, 쿠마린 334, 쿠마린 337, 쿠마린 343, 쿠마린 440, 쿠마린 450, 쿠마린 456, 쿠마린 460, 쿠마린 461, 쿠마린 466, 쿠마린 478, 쿠마린 480, 쿠마린 481, 쿠마린 485, 쿠마린 490, 쿠마린 500, 쿠마린 503, 쿠마린 504, 쿠마린 510, 쿠마린 515, 쿠마린 519, 쿠마린 521, 쿠마린 522, 쿠마린 523, 쿠마린 535, 쿠마린 540, 쿠마린 540A, 쿠마린 548, 5-에틸아미노-9-디에틸아미노벤조[a]페녹사지늄 (EtNBA), 5-에틸-아미노-9-디에틸-아미노벤조[a]페노티아지늄 (EtNBS), 5-에틸아미노-9-디에틸아미노벤조[a]페노셀레나지늄 (EtNBSe), 클로르프로마진, 클로르프로마진 유도체, 클로로필 유도체, 박테리오클로로필 유도체, 금속-리간드 착화합물, 트리스(2,2'-비피리딘)루테늄 (II) 디클로라이드 (RuBPY), 트리스(2,2'-비피리딘)로듐 (II) 디클로라이드 (RhBPY), 트리스 (2,2'-비피리딘)플라티늄 (II) 디클로라이드 (PtBPY), 페오포르바이드, 메로시아닌 540, 비타민 D, 5-아미노-레불린산, 포토산, 클로린 e6, 클로린 e6 에틸렌디아미드, 모노-L-아스파르틸 클로린 e6, 페녹사진 Nile 블루 유도체, 스틸벤, 스틸벤 유도체, 4-(N-(2-히드록시에틸)-N-메틸)-아미노페닐)-4'-(6-히드록시설포닐)스틸벤 (APSS) 중에서 선택된 것이 특징인 방법.
제 11 항에 있어서, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제가 식물 또는 동물 조직의 특정 용적에서 특정 조직에 특이적인, 적어도 하나의 생물기원의 광-활성 분자 제제를 포함하는 것이 특징인 방법.
제 18 항에 있어서, 적어도 하나의 생물기원의 광-활성 분자 제제가 DNA, RNA, 아미노산, 단백질, 항체, 리간드, 합텐, 탄수화물 수용체 또는 복합 제제, 지질 수용체 또는 복합 제제, 단백질 수용체 또는 복합 제제, 킬레이터 및 캡슐화 담체 중에서 선택된 세그먼트를 포함하는 것이 특징인 방법.
제 19 항에 있어서, 적어도 하나의 생물기원의 광-활성 분자 제제가 동시적인 이-광자 여기를 촉진하는 데 충분한 광선에 노출될 경우 광-활성화되는 세그먼트를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
물질의 특정 용적 중에 함유된 적어도 하나의 광-활성 분자 제제의 동시적인 이-광자 여기를 촉진하는 데 충분한 광선으로 물질의 특정 용적을 처리하고, 이 때, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제가 물질의 특정 용적 중에서 광-활성화된 분자 제제로 되는 것이 특징인, 물질의 특정 용적 중에서 적어도 하나의 광-활성화된 분자 제제를 생산하는 방법.
제 21 항에 있어서, 물질이 식물 조직과 동물 조직 중에서 선택되는 것이 특징인 방법.
제 21 항에 있어서, 광-활성 분자 제제의 동시적인 이-광자 여기를 촉진하는 데 충분한 광선이 레이저 광선인 것이 특징인 방법.
제 23 항에 있어서, 레이저 광선이 펄스된 레이저 광선인 것이 특징인 방법.
제 21 항에 있어서, 광-활성 분자 제제의 동시적인 이-광자 여기를 촉진하는 데 충분한 광선이 초점이 맞추어진 광선 빔인 것이 특징인 방법.
제 25 항에 있어서, 초점이 맞추어진 광선 빔이 초점이 맞춰진 레이저 광선인 것이 특징인 방법.
제 26 항에 있어서, 초점이 맞추어진 레이저 광선이 펄스된 레이저 광선인 것이 특징인 방법.
제 21 항에 있어서, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제의 적어도 하나의 동시적인 이-광자 여기를 촉진하는데 충분한 광선으로 물질의 특정 용적을 처리할 때 그 물질이 적어도 하나의 광-활성화 제제의 적어도 한 부분을 유지하는 방식으로 물질을 적어도 하나의 광-활성 분자 제제로 전처리하는 것이 특징인 방법.
제 28 항에 있어서, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제가 소랄렌, 5-메톡시소랄렌 (5-MOP), 8-메톡시소랄렌 (8-MOP), 4,5',8-트리메틸소랄렌 (TMP), 4'-아미노메틸-4,5',-8-트리메틸소랄렌 (AMT), 5-클로로메틸-8-메톡시소랄렌 (HMT), 안젤리신 (이소소랄렌), 5-메틸안젤리신 (5-MIP), 3-카르복시소랄렌, 포르피린, 헤마토포르피린 유도체 (HPD), 포토프린 II, 벤조포르피린 유도체 (BPD), 프로토포르피린 IX (PpIX), 염료 헤마토포르피린 에테르 (DHE), 폴리헤마토포르피린 에스테르 (PHE), 프로토포르피린의 13,17-N,N,N-디메틸에틸에탄올아민 에스테르 (PH1008), 테트라(3-히드록시페닐)-포르피린 (3-THPP), 테트라페닐포르피린 모노설포네이트 (TPPS1), 테트라페닐포르피린 디설포네이트 (TPPS2a), 디헤마토포르피린 에테르, 메조테트라페닐포르피린, 메조테트라(4N-메틸피리딜)포르피린 (T4MpyP), 옥타(4-tert-부틸페닐)테트라피라지오포르피라진 (OPTP), 프탈로시아닌, 테트라-(4-tert-부틸)프탈로시아닌 (t₄-PcH₂), 테트라-(4-tert-부틸)프탈로시아나토마그네슘, (t₄-PcMg), 클로로알루미늄 설폰화 프탈로시아닌 (CASPc), 클로로알루미늄 프탈로시아닌 테트라설페이트 (AlPcTS), 모노-설폰화 알루미늄 프탈로시아닌 (AlSPc), 디-설폰화 알루미늄 프탈로시아닌 (AlS2Pc), 트리-설폰화 알루미늄 프탈로시아닌 (AlS3Pc), 테트라-설폰화 알루미늄 프탈로시아닌 (AlS4Pc), 실리콘 프탈로시아닌 (SiPcIV), 아연 II 프탈로시아닌 (ZnPc), 비스(디-이소부틸옥타데실옥시)실리콘 2,3-나프탈로시아닌 (이소BOSINC), 게르마늄 IV 옥타부톡시프탈로시아닌 (GePc), 로다민 101 (Rh-101), 로다민 110 (Rh-110), 로다민 123 (Rh-123), 로다민 19 (Rh-19), 로다민 560 (Rh-560), 로다민 575 (Rh-575), 로다민 590 (Rh-590), 로다민 610 (Rh-610), 로다민 640 (Rh-640), 로다민 6G (Rh-6G), 로다민 700 (Rh-700), 로다민 800 (Rh-800), 로다민 B (Rh-B), 설포로다민 101, 설포로다민 640, 설포로다민 B, 쿠마린 1, 쿠마린 2, 쿠마린 4, 쿠마린 6, 쿠마린 6H, 쿠마린 7, 쿠마린 30, 쿠마린 47, 쿠마린 102, 쿠마린 106, 쿠마린 120, 쿠마린 151, 쿠마린 152, 쿠마린 152A, 쿠마린 153, 쿠마린 311, 쿠마린 307, 쿠마린 314, 쿠마린 334, 쿠마린 337, 쿠마린 343, 쿠마린 440, 쿠마린 450, 쿠마린 456, 쿠마린 460, 쿠마린 461, 쿠마린 466, 쿠마린 478, 쿠마린 480, 쿠마린 481, 쿠마린 485, 쿠마린 490, 쿠마린 500, 쿠마린 503, 쿠마린 504, 쿠마린 510, 쿠마린 515, 쿠마린 519, 쿠마린 521, 쿠마린 522, 쿠마린 523, 쿠마린 535, 쿠마린 540, 쿠마린 540A, 쿠마린 548, 5-에틸아미노-9-디에틸아미노벤조[a]페녹사지늄 (EtNBA), 5-에틸-아미노-9-디에틸-아미노벤조[a]페노티아지늄 (EtNBS), 5-에틸아미노-9-디에틸아미노벤조[a]페노셀레나지늄 (EtNBSe), 클로르프로마진, 클로르프로마진 유도체, 클로로필 유도체, 박테리오클로로필 유도체, 금속-리간드 착화합물, 트리스(2,2'-비피리딘)루테늄 (II) 디클로라이드 (RuBPY), 트리스(2,2'-비피리딘)로듐 (II) 디클로라이드 (RhBPY), 트리스 (2,2'-비피리딘)플라티늄 (II) 디클로라이드 (PtBPY), 페오포르바이드, 메로시아닌 540, 비타민 D, 5-아미노-레불린산, 포토산, 클로린 e6, 클로린 e6 에틸렌디아미드, 모노-L-아스파르틸 클로린 e6, 페녹사진 Nile 블루 유도체, 스틸벤, 스틸벤 유도체, 4-(N-(2-히드록시에틸)-N-메틸)-아미노페닐)-4'-(6-히드록시설포닐)스틸벤 (APSS) 중에서 선택된 것이 특징인 방법.
제 28 항에 있어서, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제가 물질의 특정 용적에서 특정 기질에 특이적인, 적어도 하나의 생물기원의 광-활성 분자 제제를 포함하는 것이 특징인 방법.
제 30 항에 있어서, 적어도 하나의 생물기원의 광-활성 분자 제제가 DNA, RNA, 아미노산, 단백질, 항체, 리간드, 합텐, 탄수화물 수용체 또는 복합 제제, 지질 수용체 또는 복합 제제, 단백질 수용체 또는 복합 제제, 킬레이터 및 캡슐화 담체 중에서 선택된 세그먼트를 포함하는 것이 특징인 방법.
제 31 항에 있어서, 적어도 하나의 생물기원의 광-활성 분자 제제가 동시적인 이-광자 여기를 촉진하는데 충분한 광선에 노출될 경우 광-활성화되는 세그먼트를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
물질의 특정 용적 중에 함유된 적어도 하나의 광-활성 분자 제제의 광학적 여기를 촉진하는데 충분한 광선으로 물질의 특정 용적을 처리하고, 이 때, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제가 물질의 특정 용적 중에서 광-활성화된 분자 제제로 되는 것이 특징인, 물질의 특정 용적 중에서 적어도 하나의 광-활성화된 분자 제제를 생산하는 방법.
제 33 항에 있어서, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제가 물질의 특정 용적에서 특정 기질에 특이적인, 적어도 하나의 생물기원의 광-활성 분자 제제를 포함하는 것이 특징인 방법.
제 34 항에 있어서, 적어도 하나의 생물기원의 광-활성 분자 제제가 DNA, RNA, 아미노산, 단백질, 항체, 리간드, 합텐, 탄수화물 수용체 또는 복합 제제, 지질 수용체 또는 복합 제제, 단백질 수용체 또는 복합 제제, 킬레이터 및 캡슐화 담체 중에서 선택된 세그먼트를 포함하는 것이 특징인 방법.
제 35 항에 있어서, 적어도 하나의 생물기원의 광-활성 분자 제제가 광학적 여기를 촉진하는데 충분한 광선에 노출될 경우 광-활성화되는 세그먼트를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
제 1 항에 있어서, 식물 또는 동물 조직의 특정 용적을 처리하는 상기 단계가 광선 빔을 초점 길이 범위에 맞추어 광선 빔의 초점 평면이 조직 표면과 조직 표면 이외의 점 사이의 위치한 지점에서 일어나도록 함으로써, 처리 단계가 조직 내로 깊이 침투하도록 확장되는 것을 포함하는 것이 특징인 방법.
제 37 항에 있어서, 광선 빔이 잔존하는 동안, 조직 내의 초점 길이 위치를 변화시킴으로써, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제를 조직 표면과 조직 표면 이외에 위치된 지점 사이의 지점들에서 광활성화시키는 단계를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
제 38 항에 있어서, 상기 2차 처리 단계가 약 75 메가헤르쯔 이상의 펄스 반복 주파수와 서브-나노초 펄스 기간을 갖는 펄스된 출력을 생산하는 레이저를 작동시키는 것을 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
제 39 항에 있어서, 레이저가 약 20 나노주울의 펄스 에너지를 생산하는 것이 특징인 방법.
제 39 항에 있어서, 근적외선을 발생시키도록 레이저를 작동시키는 것을 포함하는 방법.
제 39 항에 있어서, 광활성화 단계가 적어도 하나의 광-활성 분자 제제의 동시적인 이-광자 여기를 수행하는 것을 포함하는 것이 특징인 방법.
실질적으로 조직 내로 침투하는데 효과적인 주파수를 갖고, 조직 내에 함유된 분자 제제의 동시적인 이-광자 여기 (TPE)를 촉진하도록 적응된, 시준된 (collimated) 광원: 및

상기 조직 표면으로부터 상기 표면의 실질적인 깊이가지 연장된 조점 길이 범위를 통해, 시준된 광선의 초점을 맞추기 위한 초점 장치를 포함하고, 여기서 상기 광원과 초점 장치는 함께 분자 제제의 TPE를 촉진시키고, 이때, 초점 포인트 또는 초점 평면은 상기 조직에 적용될 수 있는 것인 것이 특징인 적어도 하나의 광-활성 분자 제제를 함유하는 식물 또는 동물 조직의 특정 용적을 치료하기 위한 장치.
제 43 항에 있어서, 상기 광원이 약 75 메가헤르쯔 이상의 펄스 반복 주파수와 서브-나노초 펄스 기간을 갖는 펄스된 출력을 생산하는 것이 특징인 장치.
제 44 항에 있어서, 상기 광원이 근적외선을 발산하는 것이 특징인 장치.
제 45 항에 있어서, 상기 광원이 약 20 나노주울의 펄스 에너지를 발생하는 것이 특징인 장치.
제 45 항에 있어서, 상기 광원이 레이저로 된 것이 특징인 장치.
조직 중에서 흡수 및 축적되도록 선택되고, 이-광자 여기 (TPE)에 민감한 광-활성 분자 제제를 조직에 도입하고, 상기 제제가 목적하는 특정 조직에 축적되도록 한 후, 실제로 공초점 영역에서만 TPE를 촉진하고 조직에 침투되는 에너지와 주파수에서 선택된 광선을, 조직 표면 하부의 여역을 비롯한, 조직 내의 목적하는 특정 영역에 지향시킨 다음,

상기 조직 내의 깊이 범위의 공초점 영역의 국소화를 제어하고;

TPE를 이용하여, 상기 제제를 조직 내의 상기 깊이 범위에 걸쳐 광활성화시킴으로써, 에너지를 방출하는 광-활성화된 제제를 공초점 영역에서 생성시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 조직의 특정 용적의 의학적 치료방법.
제 48 항에 있어서, 광선을 지향시키는 상기 단계가 짧은 펄스 폭과 높은 펄스 반복률에서 작동하는 펄스된 에너지를 이용하여 근적외선을 발생시키고, 상기 레이저를 상기 조직에 초점맞추는 것을 포함하는 것이 특징인 방법.
제 48 항에 있어서, 국소화를 제어하는 상기 단계가 검사 하에 공초점 영역의 위치를 조직에 대해 상대적으로 변화시키거나 또는 검사 하에 조직의 위치를 고정된 공처점 영역에 대해 상대적으로 변화시키는 것으로 이루어지는 것이 특징인 방법.
공초점 영역에서만 TPE를 촉진시키고 조직 표면 아래로 침투하는 에너지와 주파수대에서 선택된, 한정된 광선을 치료될 깊은 조직상 및 조직 아래로 지향시키기 위한 광원 수단; 및

치료될 조직의 깊이 범위 내에서 광선의 공초점 영역의 위치를 변화시킴으로써 이-광자 여기 (TPE)를 이용하여 조직 중의 분자 제제를 광활성화시키는 수단을 포함하는 것이 특징인 광역학적 의학적 치료를 위한 장치.
제 51 항에 있어서, 광원 수단은 시준된 광선 빔을 발산하기 위한 수단을 포함하고;

이 때, 광원 수단은 조직 표면 아래의 지점에서 조직과 함께 위치하는 공초점 영역으로 시준된 광선 빔의 초점을 맞추기 위한 초점 수단을 포함하는 것이 특징인 장치.
제 52 항에 있어서, 시준된 광선 빔을 발산시키기 위한 수단이 근적외선 스펙트럼에서 작동하는 펄스된 레이저를 포함하는 것이 특징인 장치.
(a) 식물 또는 동물 조직의 특정 용적이 적어도 하나의 광-활성 분자 제제의 적어도 일부를 유지하는 것인 식물 EH는 동물 조직을 적어도 하나의 광-활성 분자 제제로 처리하고;

(b) 식물 EH는 동물 조직의 특정 용적에 유지된 하나 이상의 광-활성 분자 제제의 적어도 하나의 동시적인 이-광자 여기를 촉진하기 위한 광선으로 식물 또는 동물 조직의 특정 용적을 처리하는 단계를 포함하고, 이 때, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제가 과도기적 가상 수준으로 여기되며, 적어도 하나의 여기된 광-활성 분자 제제는 식물 또는 동물 조직의 특정 용적에서 광-활성적으로 되는 것이 특징인 식물 또는 동물 조직의 특정 용적의 치료 방법.
제 54 항에 있어서, 과도기적 가상 수준이 광원과 특정 용적 사이의 조직에 손상을 입힐 고주파 조사가 도달할 수 있는 수준 이하인 것이 특징인 방법.
적어도 하나의 광-활성 분자 제제를 포함하는 식물 또는 동물 조직의 특정 용적을 치료하는 방법으로서, 상기 특정 용적을 광선으로 처리하여 상기 적어도 한 분자 제제의 적어도 하나의 동시적인 이-광자 여기를 촉진시킴으로써 상기 적어도 하나의 여기된 분자 제제가 제어가능한 위치에서 상기 특정 용적 중에서 광활성화되는 단계를 포함하는 것이 특징인 방법.
제 56 항에 있어서, 실질적으로 조직 표면 이외의 제어가능한 지점에서 상기 적어도 하나의 여기된 분자 제제가 광활성화되는 것이 특징인 방법.
제 57 항에 있어서, 상기 광선이 잔존하는 동안 조직에서 상기 광선의 초점 길이 위치를 변화시킴으로써, 조직 표면과 조직 표면 이외에 위치된 지점 사이의 통제된 지점들에서 적어도 하나의 광-활성 분자 제제를 광활성화시키는 단계를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
제 56 항에 있어서, 상기 처리 단계가 상기 특정 용적에 레이저 광선을 지향시키는 것을 포함하는 것이 특징인 방법.
제 59 항에 있어서, 상기 처리 단계가 상기 특정 용적에 펄스된 레이저 광선을 지향시키는 것을 포함하는 것이 특징인 방법.
제 60 항에 있어서, 상기 레이저가 서브-나노초 기간의 펄스를 생산하도록 펄스되는 것이 특징인 방법.
제 60 항에 있어서, 상기 레이저가 약 1 킬로헤르쯔 내지 약 10 기가헤르쯔 범위의 펄스 주파수를 생산하는 것이 특징인 방법.
제 62 항에 있어서, 상기 레이저가 약 75 메가헤르쯔 이상의 펄스 주파수를 생산하는 것이 특징인 방법.
제 60 항에 있어서, 상기 레이저 펄스가 약 10 피코주울 내지 약 50 밀리주울 범위의 에너지를 갖는 것이 특징인 방법.
제 64 항에 있어서, 상기 레이저 펄스가 약 20 나노주울의 에너지를 갖는 것이 특징인 방법.
없음
제 56 항에 있어서, 근적외선을 발산시키도록 상기 레이저 펄스를 작동시키는 것을 포함하는 것이 특징인 방법.
적어도 하나의 광-활성 분자 제제를 포함하는 암에 걸린 식물 또는 동물 조직의 특정 조직을 치료하는 방법으로서, 상기 적어도 하나의 분자 제제의 적어도 하나의 동시적인 이-광자 여기를 촉진시키기 위한 광선으로 상기 특정 용적을 처리함으로써 상기 적어도 하나의 여기된 분자 제제를 조절가능한 위치에서 상기 특정 조직으로 광활성화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
제 68 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 여기된 분자 제제를 실제로 조직 표면 이외의 조절 가능한 지점에서 상기 특정 용적 중에서 광활성화시키는 것이 특징인 방법.
제 68 항에 있어서, 상기 광선이 잔존하는 동안 상기 조직에서 상기 광선의 초점 길이 위치를 변화시킴으로써, 조직 표면과 상기 조직 표면 이외에 위치된 지점 사이의 통제된 지점들에서 적어도 하나의 상기 분자 제제를 광활성화시키는 단계를 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
제 68 항에 있어서, 상기 처리 단계가 레이저 광선을 상기 특정 용적에 지향시키는 것을 포함하는 방법.
제 71 항에 있어서, 상기 처리 단계가 펄스된 레이저 광선을 상기 특정 용적에 지향시키는 것을 포함하는 방법.
제 72 항에 있어서, 상기 레이저를 서브-나노초 기간 펄스를 생산하도록 펄스시키는 것이 특징인 방법.
제 72 항에 있어서, 상기 레이저가 약 1 킬로헤르쯔 내지 약 10 기가헤르쯔의 범위에서 펄스 주파수를 생산하는 것이 특징인 방법.
제 74 항에 있어서, 상기 레이저가 약 75 메가헤르쯔 이상의 펄스 주파수를 생산하는 것이 특징인 방법.
제 72 항에 있어서, 상기 레이저 펄스가 약 10 피코주울 내지 약 50 밀리주울 범위의 에너지를 갖는 것이 특징인 방법.
제 76 항에 있어서, 상기 레이저 펄스가 약 20 나노주울의 에너지를 갖는 것이 특징인 방법.
제 68 항에 있어서, 근적외선을 발산시키도록 상기 레이저 펄스를 작동시키는 것을 포함하는 것이 특징인 방법.
조직을 침투하여 공초점 영역에서만 실질적으로 2 광자 여기 (TPE)를 촉진하도록 선택된 광선을, 조직 표면 아래의 영역을 비롯한 목적 조직의 특정 영역에 지향시킨 다음;

상기 공초점 영역의 위치를 상기 조직 중의 깊이 범위로 통제하고;

TPE를 이용하여, 상기 조직 중에서 상기 깊이 범위로 적어도 하나의 분자 제제의 적어도 하나를 광활성시킴으로써, 실제로 공초점 영역에서만 적어도 하나의 광-활성화된 제제를 생산하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 적어도 하나의 광-활성 분자 제제를 포함하는 조직의 특정 용적을 의학적으로 치료하기 위한 방법.
제 79 항에 있어서, 상기 지향 단계가 레이저 광선을 상기 특정 용적에 지향시키는 것을 포함하는 방법.
제 80 항에 있어서, 상기 지향 단계가 상기 특정 용적에 펄스된 레이저를 지향시키는 것을 포함하는 방법.
제 81 항에 있어서, 서브-나노초 기간 펄스를 생산하도록 상기 레이저를 작동시키는 방법.
제 81 항에 있어서, 상기 레이저가 약 1 킬로헤르쯔 내지 약 10 기가헤르쯔 범위의 펄스 주파수를 생산하는 것이 특징인 방법.
제 83 항에 있어서, 상기 레이저가 약 75 메가헤르쯔 이상의 펄스 주파수를 생산하는 것이 특징인 방법.
제 81 항에 있어서, 상기 레이저 펄스가 약 10 피코주울 내지 약 50 밀리주울 범위의 에너지를 갖는 것이 특징인 방법.
제 85 항에 있어서, 상기 레이저 펄스가 약 20 나노주울의 에너지를 갖는 것이 특징인 방법.
제 72 항에 있어서, 근적외선을 발산시키도록 광원을 작동시키는 것을 포함하는 방법.
제 79 항에 있어서, 상기 방법이 상기 공초점 영역에서 동시적인 TPE를 야기시키는 것이 특징인 방법.
제 79 항에 있어서, 상기 광활성화 단계가 제 1 광자 에너지를 이용하여 바닥 상태와 여기된 전자 상태 사이의 과도기적 가상 수준으로 적어도 하나의 상기 분자 제제 중 적어도 하나를 여기시키고 제 2 광자 에너지를 이용하여 상기 분자 제제가 실제로 상이한 여기 상태로의 전이를 만들기 전에 상기 분자 제제를 여기된 전자 상태로 여기시키는 것을 포함하는 것이 특징인 방법.
특정 용적 중에 적어도 하나의 광활성 분자 제제를 포함하는 식물 또는 동물 조직의 특정 조직의 치료방법으로서:

상기 조직의 특정 용적을 조사시켜 적어도 하나의 광자-활성 분자 제제의 적어도 하나의 동시적인 이-광자 여기 (TPE)를 야기시키고, 이 때, TPE 부위에서 상기 적어도 하나의 광자-활성 분자 제제를 과도기적 가상 수준으로 여기시키고 여기서 적어도 하나의 여기된 광-활성 분자 제제가 특정 용적에서 광-활성화되는 것이 특징인 방법.
제 90 항에 있어서, 실질적으로 조직 표면 아래에 위치하는 식물 또는 동물 조직의 특정 용적을 치료하는 것을 포함하는 방법.
제 91 항에 있어서, 광선이 상기 표면과 상기 특정 용적 사이의 다른 조직 부분을 통과함에도 불구하고, 상기 과도기적 가상 수준이 실제로 상기 특정 용적에서만 발생하는 것이 특징인 방법.
제 92 항에 있어서, 조직 표면 아래의 깊이 범위에서 TPE가 발생하는 위치를 변화시키는 것을 추가로 포함하는 것이 특징인 방법.
제 90 항에 있어서, 상기 조사 단계가 레이저 빔을 상기 특정 용적에 지향시키는 것을 포함하는 것이 특징인 방법.
제 94 항에 있어서, 상기 조사 단계가 서브-나노초 펄스를 갖는 펄스된 레이저 빔을 상기 특정 용적에 지향시키는 것을 포함하는 것이 특징인 방법.
제 95 항에 있어서, 상기 펄스된 레이저 광선에 의해 제공된 개별적인 광자가 바닥 상태에서 여기 전자 상태로 분자 제제를 직접 여기시키는 데 불충분한 에너지를 갖는 것이 특징인 방법.