Резонансне поглинання на молекулярному рівні

Гіпотеза прямої дії НІЛВ на організм через

Фотобіохімічні ефекти - біостимуляція

 

Під біостимуляційними ефектами розуміють такі, які, внаслідок освітлення лазерним випромінюванням, не викликають зростання місцевої температури тканини більше ніж на 1оС. Ці ефекти спостерігаються у випадку освітлення лазерами малої і середньої потужності. Найбільшого зростання місцевої температури до 1.1оС досягли японські терапевти при освітленні випромінюванням з довжиною хвилі 830 нм потужністю 60 мВт на протягом 4 хв.

З ростом потужності випромінювання більше ніж 60 мВт з’являється ефект дальшого невеликого росту температури, а з ним - явище термічної біостимуляції. Температура тканини, однак, і тоді не перевищує 42оС. Рекомендовано в лазеротерапії не перевищувати постійну або середню потужність більше ніж 60 мВт.

Механізм феномену лазерної біостимуляції пояснюють різні гіпотези, основними з яких вважаються: гіпотеза прямої дії на організм через резонансне поглинання на молекулярному рівні, гіпотеза ефекту на системному рівні через реакцію гомеостазу у відповідь на світлову хвилю НЕ-Ne лазера, гіпотеза поляризаційно-неселективного ефекту низько-інтенсивного лазерного випромінювання (НІЛВ) на клітинні мембрани, гіпотеза існування в клітинах живих організмів спеціальної фоторегулювальної системи, схожої до тієї, яка має місце в рослинах і бактеріях. Коротко розглянемо ці гіпотези.

 

 

Таблиця 2.1 - Порівняльний аналіз процесів взаємодії лазерного випромінювання з тканиною:

 

Ефекти Способи дії
Фотобіохімічні: - фотобіоактивація; - фоторадіація; - фоторезонанс; - фотодинамічні Враховуючи абсорбцію енергії фотоакцепторами - біостимуляція Лазеротерапія Фотохіміотерапія

 

Продовження таблиці 2.1

Фототермічні: - фототермоліз (розклад під впливом тепла); - фотогіпертермія (надмірний перегрів під впливом світла);   - фотокоагуляція;   - фотокарбонізація;   - фотовипаровування.   Термічно- динамічний вплив   (37-42)0С - не наступають необоротні зміни тканини; (43-60)0С – пошкодження оболонок клітин, спалювання тканини, денатурація ензимів). 600С - денатурація білків; <800С - денатурація колагену; (60-100)0С - коагуляція, змертвіння тканини (некроз) (100-300)0С - висушування, випаровування води, обвуглення; >3000С - піроліз (термічний розклад, випаровування головних складників тканини).
Фотоіонізація: - фотоабляція (процес розриву хімічних зв´язків під впливом світла); - фотоподріблення   швидкий “мікровибух”   ударна хвиля, викликана імпульсом світла

 

Для сприйняття світлового потоку біологічною системою необхідною є мішень - молекули або структури, які поглинають певну частоту спектра електромагнітних хвиль. Природа такої мішені, яка поглинає енергію лазерного випромінювання визначає тип загальної реакції організму. Завдяки властивості лазерного світла концентрувати енергію на площі діаметром довжини хвилі певні молекули можуть поглинати лазерне випромінювання за принципом резонансу. Квант світла, енергія якого відповідає енергетичній ємності молекули, поглинається її електронною хмарою, що приводить молекулу в збуджений стан, тобто змінюється її хімічна активність [4]. Стан перебування електронів на вищих енергетичних рівнях є короткотривалим і абсорбційна молекула повинна втратити прийнятий надлишок енергії. Відбувається самовільна реемісія фотонів з меншою енергією - флуоресценція або фосфоресценція. Збуджена молекула може також віддати надлишок енергії у вигляді тепла або іншої фотохімічної дії, які викликають фотобіологічні реакції [2]. Тобто, іншими словами, надлишок енергії використовується клітиною як стимулятор.