光动力疗法作为一种新的肿瘤治疗方法，是利用肿瘤细胞代谢活跃，注射的光敏剂药物会在肿瘤组织周围富集，适当时间用特定波长的激光照射肿瘤组织，激活光敏剂产生单线态氧，特异性破坏肿瘤细胞及肿瘤新生血管。光动力学疗法主要原理包括：直接杀灭肿瘤细胞；肿瘤新生血管内形成血栓，肿瘤组织缺血坏死；肿瘤细胞坏死过程中产生大量抗原，刺激人体抗肿瘤免疫。然而，高强度激光照射可能引起周围正常组织，特别是神经和血管的辐射损伤，导致意外的器官功能障碍。研究表明，低剂量长时间的节律性光动力学疗法也具有良好的疗效，其采用的光照强度较低，不会对周围正常组织器官造成影响，但是面临持续的电能供给困境，影响患者的依从性。

因此，本实验室基于纳米发电机技术，直接将人体日常运动的生物机械能转化为电能，结合电源管理单元构建了自供能光动力治疗（s-PDT）系统。该系统主要由穿戴式（可植入）孪生结构压电纳米发电机、电源管理单元、贴片式微型低功耗光源以及光敏剂药物（卟啉）等构建而成。通过调控电源管理单元，整个系统实现了两种工作模式，脉冲光刺激（PLS）和间歇连续光刺激（ICLS）以适应不同的治疗情景需求。在细胞水平上，s-PDT系统可以通过PLS方式显著抑制肿瘤细胞的生长；将贴片式微型光源植入移植瘤小鼠皮下后，经过s-PDT系统的ICLS模式治疗后，抑瘤率达87.46%。该工作为光动力疗法提供了一种新的模式，在具备良好的治疗效果同时协同提升患者的依从性，具有临床应用潜力。

自供能光动力治疗系统