Cơ chế tương tác của laser công suất thấp với cơ thể sống

CƠ CHẾ TƯƠNG TÁC

BỨC XẠ LASER CÔNG SUẤT THẤP
VỚI CƠ THỂ SỐNG

Ths. Nguyễn Thị Ngọc Lam


ỨNG DỤNG LASER TRONG Y HỌC
LASER

Nghiên cứu các
đối tượng sinh học

Các phương pháp
ghi phổ, đo đạc,
vi thao tác

Tác động tới các
đối tượng sinh học
Sinh
kích thích

Quang
hoá

Phân hủy nhiệt
chọn lọc

Quang
đông

Bốc bay
tổ chức

Hiệu ứng
quang động học


Endre Mester (Hungary, 1968): bức xạ laser Ruby và Argon
làm các vết loét mãn tính chóng lành hơn


Các hiện tượng vật lý xảy ra
khi chiếu tia laser lên mô sinh học


Các hiện tượng vật lý xẩy ra
khi chiếu tia laser lên mô sinh học

Hiện tượng phản xạ


Các hiện tượng vật lý xẩy ra
khi chiếu tia laser lên mô sinh học

Hiện tượng phản xạ


Các hiện tượng vật lý xẩy ra
khi chiếu tia laser lên mô sinh học

Hiện tượng tán xạ


Các hiện tượng vật lý xẩy ra
khi chiếu tia laser lên mô sinh học

Hiện tượng hấp thụ


ĐỘ XUYÊN SÂU


ĐỘ XUYÊN SÂU


TƯƠNG TÁC CỦA LASER CÔNG SUẤT THẤP
VỚI CƠ THỂ SỐNG

- Tương tác với các quang thụ thể (photoacceptor)
- Biến đổi quang thụ thể
- Biến đổi phân tử
- Biến đổi dưới mức tế bào
- Biến đổi mức tế bào
- Biến đổi tổ chức, cơ thể


CÁC QUANG THỤ THỂ Ở CÁC TẾ BÀO NHÂN
THẬT
KHÔNG QUANG HP

Quang thụ thể (chromophore): các phân tử hay có khả năng
biến đổi năng lượng ánh sáng thành dạng năng lượng khác

Phản ứng quang sinh: sự hấp thụ ánh sáng có bước sóng nhất
đònh bởi phân tử quang thụ thể.


bieọt hoaự
(photoreceptor):
rhodopsin,
phytochrome,
bacteriorhodopsin,
chlorophyll
QUANG THUẽ THE
Khoõng bieọt hoaự
( photoacceptor):
?


QUANG THỤ THỂ

A

hν

A*

hiệu ứng
sinh học

Để hoạt động như một quang thụ thể, tham gia vào các quá
trình quang sinh điều chỉnh, phân tử phải phần nào có cấu
trúc then chốt, điều khiển con đường chuyển hoá.
Thí dụ: Các mạch oxy hoá-khử


A. Arvanitaki và N. Chalazonitis: mạch hô hấp của các tế
bào nhân thật cũng như nhân sơ đều có sự mẫn cảm ánh
sáng.

Mẫn cảm ánh sáng là tính chất chung của ty lạp thể tế
bào động vật có vú và có ý nghóa sinh lý trong các điều
kiện xác đònh.


Ty lạp thể chiết tách mẫn cảm với bức xạ ánh sáng đơn sắc
vùng khả kiến và hồng ngoại gần.
λ = 405 nm, 415 nm,
436 nm, 602 nm,
632,8 nm, 650 nm
Tổng hợp ATP
.

λ = 477 nm, 546 nm,
554 nm và 577 nm

X

365 nm,
436 nm
Tieâu thuï oxy

313 nm,
546 nm,
577 nm

X


tổng hợp ARN và protein
trao đổi ADP/ATP
grad H+
λ = 632,8 nm

điện thế màng
biến đổi tính chất quang học
của ty lạp thể
biến đổi một số phản ứng
của NADH dehydrogenase

Ty lạp thể được coi là đích đặc biệt
khi chiếu laser lên tế bào nguyên vẹn.


Tế bào thần kinh và cơ tim: ánh sáng vùng khả kiến có thể
gây các biến đổi hình thái sinh lý.
Các biến đổi chức năng ở tế bào bò kích thích do chiếu
laser có liên quan với tác động lên mạch hô hấp.

Năng lượng photon gây tăng tốc quá trình chuyền
điện tử trong mạch hô hấp và dòch chuyển cân
bằng các phản ứng oxy hoá khử.

Phân tử thụ thể sơ cấp:
cytochrome và flavin?



Quang phổ tác động (tổng hợp acid nhân, kết dính màng
tế bào):
Các cực đại 404, 620, 680, 760 và 825 nm.
có thể quy về phổ của CytC-oxydase.
- 825 nm: cytA OX,
- 760 nm: cytB RED,
- 680 nm: cytB OX,
- 620 nm: cytA RED.
Đỉnh 400-450 nm: là đường bao của một số đỉnh hấp thụ
ở vùng 350-450 nm (cực đại ở gần 404-420 nm có thể
quy cho hemOX và ở gần 450 nm có thể quy cho cytB RED).


Phân tử CytC-oxydase không phải ở trạng thái hoàn toàn
oxy hoá hay khử, mà ở một trong các dạng trung gian, là
quang thụ thể sơ cấp.
Cơ chế chuyền điện tử phức tạp, nhiều bậc (và chưa sáng
tỏ tường tận) giữa các trung tâm khác nhau trong phân tử
men tạo ra sự tồn tại nhiều dạng trung gian, khác nhau ở
mức độ oxy hoá.

Một trong những cơ chế tác động khả dó của ánh sáng lên
tế bào nằm ở sự tăng tốc truyền điện tử ở mạch hô hấp
do sự thay đổi tính chất oxy hoá khử của các thành phần
của nó, tạo nên trạng thái điện tử quang kích thích

Tăng tốc độ truyền điện tử nội
trong phân tử cytC-oxydase

?
hν

?

Giảm số lượng liên kết ở tâm xúc
tác NO (điều tiết tố (kìm hãm) đối với
hoạt tính của cytc-oxydase và liên kết
với chính cytB)


Sự tăng nhiệt độ trong thời gian ngắn của sinh phân tử hấp thụ
có thể gây ra biến đổi cấu trúc (thí dụ hình thái) và dẫn đến tác
động của các quá trình sinh hoá (các phản ứng tối, thứ cấp),
như sự hoạt hoá hay kìm hãm các men


Sự tham gia của các phân tử oxy.
Superoxyde
-trong quá trình hô hấp bình thường 1-2% oxy không được
khử hoàn toàn đến nước mà chỉ đến anion superoxyde O2-. ;

-cường độ tạo O2-. phụ thuộc vào trạng thái trao đổi chất
của ty lạp thể;
-sự hoạt hoá hoạt động mạch hô hấp và oxy hoá co-enzyme Q
làm tăng lượng O2- tạo thành.
.