Что такое селективный фототермолиз с применением Nd:YAG Q-switch лазера?

Nd:YAG Q-switch лазер - источник излучения.

Nd:YAG - это неодимовый лазер на иттрий-алюминиевом гранате, который генерирует свет с длиной волны 1064 нм. Такая длина волны идеально подходит для работы с пигментом, так как глубоко проникает в кожу и избирательно поглощается меланином.

Q-switch - модулированная добротность значит, что лазер работает в импульсном режиме, выдавая мощные, но сверхкороткие импульсы длительностью менее 7 наносекунд, что позволяет создавать высокоэнергетическое пиковое световое воздействие.

Фототермолиз. "Фото" означает свет, "термолиз" — разрушение теплом.
Свет лазера поглощается целевой структурой - фотохромом, который разрушается с выделением тепла.
Селективный -избирательный фототермолиз - луч лазера воздействует избирательно только на мишень - фотохром, не повреждая ткани, не содержащие пигмент.

При попадании ультракороткого светового импульса лазера Q-switched на пигмент, происходит:

1 Селективное поглощение
Фотоны лазерного луча проникают в кожу.
Большинство тканей кожи, дерма, коллаген, «прозрачны» для луча ND YAG, 1064 нм. Но меланосомы содержащие меланин - хромофор, который поглощает такое излучение в 100–1000 раз эффективнее, чем окружающие ткани.

2. Нагрев: ультрабыстрый нагрев светом – фототермия.
Если длительность лазерного импульса меньше ВТР фотохрома, энергия луча поглощается пигментом и преобразуясь в тепловую энергию, не успевает рассеяться в окружающие ткани. Частица за несколько наносекунд нагревается до 70–100°C, в центре - до нескольких сотен градусов, что многократно выше Т разрушения белковой молекулы.

3. Взрыв-ударная акустическая (механическая) волна.

Возникает механическая-акустическая ударная волна, которая разрывает пигмент и клеточные структуры, содержащие его.

4. Термомеханическое воздействие.

А. Термическое действие приводит к денатурации белков и повреждению клеточных структур.
Б. Механическое воздействие ударной волны разрушается фотохром на фрагменты - фрагментация пигментной частицы.

Энергия взрыва вызывает образование микропузырьков пара в цитоплазме, который расширяется в момент нагрева при этом физически разрывая клеточные структуры и схлопываются при остывании.
Тепловая энергия процесса рассеивается в межклеточную жидкость, цитоплазму, окружающие клетки, ткани.

В результате процесса фототермолиза частица фотохрома фрагментируется и клеточные структуры содержащие ее разрушены.

1. Длина волны (λ). Должна хорошо поглощаться мишенью фотохромом и слабо — водой и гемоглобином.

2. Длительность импульса (τ). Время импульса должно быть меньше времени тепловой релаксации (ВТР) частицы.

3. Плотность энергии (Флюенс) – достаточная для нагрева мишени до температуры разрушения.