PDT 的組成要素（COMPONENTS OF PDT）
已發展並評估了一系列光敏化劑，同時也有多種不同的光源與遞送系統（表 135.3）。所使用的兩種基本前光敏化劑為 ALA 與 mALA。它們最初與人工藍光或紅光裝置併用。其他光源也已被採用，包括自然日光以及研究中的服裝，這類服裝內建低輻照度的發光二極體並覆蓋於皮膚之上。
光敏化劑 (Photosensitizers)
雖然以完整卟啉結構為基礎的外用與全身性光敏化劑已被發展並評估，迄今無論在臨床或商業層面，都尚無任何一種在皮膚科使用上變得實用。因此，就實務目的而言，外用 PDT 主要仰賴「ALA 前驅藥物」的作法。
ALA 與 mALA 代表在皮膚內被轉換為 PpIX 的外用前驅藥物。熟悉哺乳類的卟啉生成 (porphyrinogenesis) 有助於理解 ALA 及其同類物的藥理學。ALA（5-aminolevulinic acid、δ-aminolevulinic acid）在所有具核細胞中合成，是血基質 (heme) 生合成途徑中的中間化合物（見圖 49.1）；ALA synthase 催化由 succinyl-CoA 與 glycine 形成 ALA。後者的反應代表此途徑的速率限制步驟，並受血基質抑制。當如同 PDT 中將藥理劑量的 ALA 供應給細胞時，此調節步驟被繞過，導致細胞內蓄積具光動力活性的 PpIX。值得注意的是，PpIX 在粒線體內合成（見圖 135.1），然後擴散至細胞膜系統，如內質網與細胞膜。
與相對大型的完整卟啉分子不同，ALA 分子小，並容易經由主動運輸機制穿越皮膚通透屏障。在皮膚內，被吸收的 ALA 誘導卟啉生成，從而在細胞層次誘發「紫質症」(porphyria)。在某些 PDT 應用中，皮膚會先以輕柔刮除 (curettage) 加以準備，以移除過多的表面鱗屑與痂皮或移除角質層；此準備步驟可促進外用藥物吸收。在皮膚內，PpIX 因其親脂性而蓄積於表皮與皮脂腺。
ALA 的羧基部分可被多種側鏈酯化，其中最簡單者形成 mALA。經取代的 ALA 同類物經由與 ALA 不同的被動與主動機制被吸收進入皮膚。當它們被攝入細胞後，這些取代基被水解而產生游離的 ALA（見圖 135.1）。ALA 與 mALA 兩者都被視為前驅藥物或前光敏化劑，因為在施用這些外源性化合物之後，是皮膚細胞本身產生活性光敏化劑 PpIX。
ALA 已被配製於多種不同的外用載體中，在北美目前市售有 10% 與 20% 的製劑。ALA 經 FDA 核准的適應症是治療 AK，不過已有多種仿單標示外用途被探討與描述（表 135.4）。孵育時間讓 ALA 得以被吸收並轉換為 PpIX。當 ALA 搭配人工光使用時，許多臨床醫師通常採用較短的 1–4 小時孵育期，而非原始對照臨床試驗中所採用之建議的 14–18 小時。以微針或剝離式分段雷射治療進行前置處理，可容許更短的孵育時間，同時在減少 AK 方面保有相似的療效。
就機轉而言，mALA 原理上類似於 ALA；它以 16.8% 乳膏配方供應，必須冷藏。建議在暴露於 LED 裝置的紅光之前，於密封下施用 mALA 3–4 小時。它已被用於多種不同皮膚疾病，但視國家而定，核准的適應症包括治療 AK 及／或表淺型角質形成細胞癌（見表 135.4）。目前，mALA 在美國並無市售。
較新的 ALA 配方近期已被開發出來，包括奈米乳劑凝膠與含浸 ALA 的黏著性外用貼片，後者不需要先以刮除進行前置處理（見表 135.3）。
光源 (Light Sources)
為 PDT 選擇光源基本上取決於三項考量。首先，光的光譜輸出應包含對應於光敏化劑吸收光譜中一個或多個峰值的波段（見圖 135.3）。其次，所欲的作用深度決定應選擇哪一個光敏化劑吸收峰。對 PpIX 而言，相較於藍光，紅光活化將提供較深層的臨床效果。最後，必須考量所要治療的表面積。例如，雖然雷射能提供精準的照射，但在治療較寬廣、大範圍的表面時可能較不實用。
人工光源（傳統 PDT）(Artificial light sources (conventional PDT))
使用人工燈具可被稱為「傳統 PDT」。發光二極體（light-emitting diodes, LEDs）與藍色螢光燈一直是 PDT 最常採用且經核准的人工光源（見表 135.3）。一般而言，這些商業裝置使用相對簡便，並可由標準電源插座供電。
仿單標示外的光源也曾被用於 PDT。雷射（例如 copper vapor、KTP、pulsed dye）用於 PDT 可能與非同調人工光同樣有效。然而，它們明顯較昂貴、操作較複雜且較少被研究。強脈衝光（intense pulsed light, IPL）也曾被用作 PDT 的人工光源。黏著式發光貼片與內建燈具的織物服裝已被設計供病人穿戴，而由於它們在低輻照度下運作，與這些裝置相關的疼痛可能較少。
自然戶外光（日光 PDT；D-PDT）(Natural outdoor light (daylight PDT; D-PDT))
研究顯示自然戶外光可用於「日光 PDT（daylight PDT, D-PDT）」。藥物活化之所以發生，是因為此種光包含所有適當的活化波長。日光活化的主要疑慮在於無法精確控制遞送至皮膚的光劑量，可能因過度暴露而產生光毒性，或因暴露不足而缺乏療效。然而，隨機對照試驗已證實日光活化 PDT（daylight-activated PDT, DA-PDT）的安全性與療效。具體而言，在一項比較日光活化與紅光活化 PDT 的半臉試驗中，證實其在有效治療 AK 方面具非劣性，並在相關疼痛程度方面具優越性。
雖然尚未經 FDA 核准，D-PDT 具有數項實務與安全上的優點。由於病人通常在藥物施用後立即暴露於戶外光，因此不需要特定的外用藥物孵育時間。病人自行暴露於環境戶外光，免除了工作人員操作專門裝置的需求，而或許最重要的是，D-PDT 使 PDT 相關疼痛的程度大幅降低。各城市日光劑量的已發表測量值，可協助臨床醫師辨識在其所在地有足夠戶外光可有效施行 D-PDT 的月份。一般而言，若緯度 <45°（如美國大部分地區、南歐、南美洲與澳洲），視天候狀況而定，PDT 可全年進行。在北半球較高緯度地區，10 月至 4 月或許以避免日光 PDT 為宜。值得注意的是，日光 PDT 並不需要皮膚直接暴露於陽光。最後，為提供日光 UV 防護所施用的非礦物性、無色調防曬劑，不會干擾 PpIX 對可見光的吸收。
光的遞送 (Light delivery)
無論特定光源為何，PDT 的光劑量以類比於傳統光療的方式測量與遞送。光源的輻照度以 W/cm 為單位標示，代表單位面積的功率密度。輻照度取決於光源本身，並可依燈具使用年限、整體運作條件，以及燈具至皮膚標的距離而變動。對 D-PDT 而言，輻照度受地理位置、季節、一天中的時間
、雲量、濕度與空氣污染物影響。用於活化光敏化劑的光劑量也稱為能量密度 (fluence)，以 J/cm 測量。要遞送特定能量密度所需的暴露時間（以秒計）可由下列公式決定：
暴露時間（秒）= 能量密度（J/cm） 輻照度（W/cm）
PDT 劑量測定 (PDT Dosimetry)
雖然 PDT 在概念上看似簡單，但在決定光敏化劑與光的適當劑量時有多項考量。目前的臨床 PDT 給藥指引是由系統性以及半經驗性的臨床研究所決定；儘管如此，它們仍基於數項 PDT 特有的基本概念。單態氧的淨產量取決於光敏化劑的量以及遞送至標的的光能量密度。這兩項成分之間存在某種程度的相互性（即反比關係），亦即高光敏化劑濃度合併低能量密度，理論上可產生與低濃度光敏化劑經高能量密度活化相當的單態氧量。
藥物—光劑量相互性原則的另一項重要限制與活化光的輻照度有關。在非常高的輻照度下，由於光敏化劑的非輻射性吸收／弛豫以及其他組織發色團的非特異性光吸收，會產生顯著的熱能。這導致光熱效應疊加於 PDT 過程本身之上。然而在較低輻照度下，有證據顯示與 PDT 相關的疼痛可能減輕。在 D-PDT 中，疼痛減輕可能是由於相較於人工燈具，其輻照度較低且對自然戶外光的漸進暴露時間較長（即以小時計而非以分鐘計）。
光遞送上一項有趣且有用的變化，是將總光劑量分割為一系列兩次或更多次的個別暴露，每次之間以明確的暫停加以間隔。分割光劑量潛在的淨效果，是在不施用更多藥物的情況下達成更大的整體 PDT 效果。就機轉而言，這種情形可能發生有數項理由。在 PDT 期間，分子氧被消耗，而光暴露的暫停使氧氣得以經由血管再灌流與擴散而補充。同樣地，此暫停也可能使更多 PpIX 光敏化劑得以從仍可能存在於存活皮膚細胞內的殘留 ALA 重新合成；與 PpIX 不同，ALA 本身不會發生光漂白。
其他可影響 PDT 效果的因素包括藥物施用與光暴露之間的孵育持續時間。外用 ALA 或 mALA 較長的孵育間隔，會使光暴露前皮膚中活性光敏化劑蓄積更多。在 D-PDT 中，孵育期刻意保持最短，因為病人通常被指示在外用製劑施用後立即到戶外。如此一來，PpIX 一在皮膚中合成便逐步被活化，這也是 D-PDT 整體治療疼痛較少的另一個原因。
圖 135-1：光敏化劑的遞送以及對標的細胞與組織血管系統的光動力效應。
圖 135-3：protoporphyrin IX（PpIX）的吸收光譜。該吸收光譜描繪光吸收效率隨波長變化的情形。它顯示出 PpIX 主要的吸收（光活化）峰。以人工光活化 PpIX 時通常使用藍光（410–420 nm）或紅光（630 nm）波長；當使用日光時，PpIX 其他的吸收峰也會被活化。
表 135-3：人工光活化 PDT、日光活化 PDT 與 PDT 替代技術之比較。ALA，5-aminolevulinic acid；BCC，基底細胞癌 (basal cell carcinoma)；LED，發光二極體 (light-emitting diode)；mALA，methyl aminolevulinate。
表 135-4：光動力療法（photodynamic therapy, PDT）——皮膚科應用。ALA，5-aminolevulinic acid；D-PDT，日光活化光動力療法 (daylight-activated photodynamic therapy)；mALA，methyl aminolevulinate。