فصلنامه لیزر در پزشکی
سال نوزدهم شماره 4 (پیاپی 86، زمستان 1401)

یکی از شایع ترین عوارض مزمن دیابت، زخم پای دیابتی است. تاثیرات مهم زخم بر روی سلامت جسمی و روانی، محققان را برای یافتن درمان های کارآمد هدایت می کند. یکی از روش های درمان که در سال های اخیر توسعه یافته است لیزر کم توان است.
لیزر درمانی کم توان (LLLT) یک روش پزشکی است که برای درمان درد و سرعت بخشیدن به بهبود زخم استفاده می شود. لیزر کم توان باعث تغییر در روند بهبود در سطح سلولی می شود و آزادسازی فاکتورهای رشد از فیبروبلاست ها را افزایش می دهد، در نتیجه سبب تکثیر سلولی می شود. در این پژوهش اثر تابش لیزر کم توان بر روی روند تکثیر، مهاجرت و کلونی زایی سلول های نرمال و دیابتی فیبروبلاست انسان رده L929 مورد بررسی قرار گرفت. مطالعات نشان می دهد استفاده از لیزر کم توان در دوز و مدت زمان مناسب می تواند نرخ اپیتلیال زایی را افزایش دهد و در نتیجه راه کار درمانی برای زخم های دیابتی باشد.

مطالعه آزمایشگاهی مداخله ای و در محیط In vitro آزمایشگاه کشت سلولی سازمان جهاد دانشگاهی علوم پزشکی تهران در سال 1401-1400 انجام شد. ابتدا کشت سلول های فیبروبلاست پوست انسان L929 در محیط کشت DMEM  انجام شد.گروهی از سلول های کشت داده شده با قرار گرفتن در غلظت 17 میلی مولار گلوکز به مدت 24 ساعت دیابتی شدند. بعد از تیمار سلول های طبیعی و دیابتی با لیزر کم توان با دوز  j/cm23 به صورت سه روز متوالی و هر روز یک بار به مدت سه دقیقه، میزان زنده مانی، تکثیر و مهاجرت سلولی را با روش تست MTT ، میکروسکوپ نوری اینورت و آزمون کلونی زایی بررسی شد.

نتایج درمان زخم های ایجاد شده در سلول های طبیعی و دیابتی با لیزر کم توان با دوز j/cm2 3 نشان داد که زنده مانی و تعداد کلنی های ایجاد شده در سلول های مورد تابش قرار گرفته بیشتر بوده است و سلول هایی که تحت تابش قرار نگرفتند کمترین زنده مانی ، مهاجرت در بهبود زخم را داشته اند.

به طور کلی می توان گفت که تابش لیزر کم توان باعت تغییرات در روند تکثیر سلولی می شود و استفاده از لیزر کم توان در دوز و مدت زمان مناسب می تواند در درمان زخم های دیابتی موثر باشد.

دانش اسپینترونیک در طول چند دهه گذشته به علت توسعه دستگاه های جدید که می تواند الکترونیک مولکولی را تقویت یا مستقیما جایگزین کند، توجه دانشمندان بسیاری را به خود جلب کرده است. اسپینترونیک رابطه متقابل بین جریان های اسپینی و خواص مغناطیسی مواد مختلف را مورد مطالعه قرار می دهد. تحقیقات گسترده دانشمندان در طول چند دهه اخیر بر روی مولکول زیستی DNA  باعث شده است که این مولکول به عنوان یک نانو ساختار پیچیده با قابلیت انعطاف پذیری بالا در اسپینترونیک، صنعت نانو و پزشکی مورد استفاده بسیاری قرار گیرد.

در این کار، تاثیر فونون های شبکه و فوتون های تابشی روی ترابرد اسپینی زنجیره DNA مورد بررسی قرار می گیرد. هامیلتونی غیربرهمکنشی با استفاده از مدل تنگ بست که اثر اسپین در آن در نظرگرفته شده نوشته می شود و سهم اندرکنش الکترون - فوتون با استفاده از مدل هولشتاین اضافه می شود. همچنین جفت شدگی الکترون - فوتون برای درنظر گرفتن اثرات نورتابشی در سیستم ملاحظه می شود. سپس با به دست آوردن معادلات تحول سیستم و محاسبه جریان های اسپینی، ترابرد اسپینی سیستم مطالعه می شود.

یافته‏ ها: 

نتایج نشان می دهند با افزایش مقدار جفت شدگی الکترون - فوتون تغییرات فاحشی در جریان اسپینی عبوری از سیستم مشاهده می شود. از طرفی، جفت شدگی الکترون - فوتون نیز تاثیر بسزایی روی جریان اسپینی عبوری از سیستم دارد، به طوری که در مقدار جفت شدگی الکترون - فوتون پایین حتی با افزایش انرژی فوتون تغییر چندانی در جریان اسپینی مشاهده نمی شود اما زمانی که جفت شدگی الکترون - فوتون افزایش می یابد انرژی فوتون به عنوان یک فاکتور کلیدی عمل می کند که می تواند جریان اسپینی عبوری را کنترل کند. زمانی که انرژی فوتون به 1 الکترون - ولت می رسد بیشترین جریان اسپینی از سیستم عبور می کند.

نتیجه ‏گیری:

 اندرکنش با فونون های شبکه و تابش نور می تواند از عوامل تاثیرگذار بر ترابرد اسپین در سیستم های زیستی باشد. می توان گفت با تنظیم انرژی فوتون تابشی و تغییر جفت شدگی می توان جریان اسپینی را کنترل کرد که در طراحی ابزارهای اپتوالکتریکی کاربرد دارد. ابزارهای اپتوالکتریکی، یکی از اجزای اصلی حسگرهای زیستی هستند که در تشخیص بیماری ها و علل آنها نقش بسزایی دارند.

در این مقاله یک حسگر فشار، قابل نصب روی پوست بدن، بر اساس تشدیدگرهای پلاسمون سطحی (SPR) مبتنی بر گرافن ارایه شده است. در ساختار پیشنهادی لایه توری گرافنی، روی بستر SiO2، باعث تحریک پلاسمون ها در یک طول موج خاص می شود که نتیجه تغییر در دوره تناوب توری به علت وجود فشار خاصی در بدن است. شبیه سازی ها در دو بخش مکانیکی، با روش FEM، و پلاسمونیکی با روش FDTD، انجام پذیرفته است. تغییرات فشار در بخش مکانیکی، در محدوده صفر تا 300 میلی متر جیوه بوده که در ادامه نیز طول موج متناسب با هر فشار تعیین شده است. به عبارت دیگر با برقرار ارتباط بین نتایج هر بخش، طول موج منحصر به فردی برای هر فشار مشخص شده است. پاسخ سریع، تکرارپذیری، قابلیت توسعه اندازه گیری پارامترها، وسیع بودن محدوده تغییرات فشار، از مزایای این حسگر هستند.

روش بررسی شبیه سازی عددی بوده که روش عددی FDTD برای بخش پلاسمونیک و از روشFEM برای بخش مکانیکی استفاده شده است. از نرم افزارهای  Lumericalو MATLAB برای محاسبات پلاسمونیکی (FDTD) و نرم افزار Comsol برای محاسبات فشار (FEM) استفاده شده است. نتایج مربوطه، اعم از پاسخ های طیفی، انعکاس، بازتاب و جذب با کد نویسی محاسبه و مورد بررسی قرار گرفته اند.

در محدوده فشار بدن روی تغییرات بالاتر و پایین تر از حد طبیعی (mmHg 120) جابجایی طول موج تشدید به خوبی مشاهده شده است. این تغییرات برای محدوده طول موجی 9500-700 نانومتر اتفاق می افتد که نتایج به دست آمده بخوبی این موارد را نشان می دهد. با اعمال مشخصات لایه ها، میزان تغییرات از نظر ساختار مکانیک برای محدوده مورد نظر محاسبه شده است. جابجایی مد نظر در مقیاس نانو است که با ایجاد ارتباط میان نتایج ساختار مکانیکی و پلاسمونیکی، طول موج تشدید مختص هر فشار محاسبه شده است.

استفاده از حسگرهای پلاسمونیکی فشار بر اساس سازوکار SPR، حساسیت و انتخاب کنند گی بالایی برای تشخیص فشار ارایه می کنند. سهولت در استفاده، سادگی ساختار، برنامه پذیر بودن و قابلیت اندازه گیری دیگر پارامترها از خصوصیات بارز ستفاده از این حسگر است. قرار گرفتن این حسگر بر روی شریان بدن قابلیت کنترل فشار را فراهم می کند، که برای بیمارانی که از نظر فشار تحت مراقبت هستند بسیار کاربردی و مفید است.

فوتودینامیک تراپی (PDT) یک روش نوظهور برای درمان سرطان است. سه مولفه اصلی این روش، ماده حساس به نور، نور و اکسیژن می باشد. واکنش های فوتوشیمیایی نور با ماده حساس به نور، باعث تولید گونه های اکسیژن های فعال می شود، که نتیجه آن مرگ سلول های تومورال است. ماده حساس به نور می تواند در اندامک های مختلف مانند میتوکندری، لیزوزوم، شبکه آندوپلاسمی، دستگاه گلژی و غشاهای پلاسما قرار گیرد. جایگزیدگی ماده حساس به نور در مکان های زیر سلولی، تعیین کننده سیگنالینگ های بعد از PDT است. بر اثر استرس فوتودینامیکی آبشارهای سیگنالینگ متعددی به طور همزمان در سلول های سرطانی، بسته به محل تخریب زیر سلولی توسط اکسیژن یگانه واکنشی فعال می شوند. این سیگنال ها به واکنش های انطباقی یا مرگ سلولی تبدیل می شوند. بررسی ها نشان می دهد که PDT می تواند به طور مستقیم سلول های سرطانی را با القاء موثر مسیرهای مرگ سلولی به روش های آپوپتوتیک و غیر آپوپتوتیک (اتوفاژی و نکروز) از بین ببرد. شناسایی تاثیرات مولکولی تنظیم کننده مرگ سلولی پس از PDT یکی از موضوعات مورد علاقه تحقیقات در حوزه درمان سرطان است. این مقاله مروری علاوه بر بیان پیچیدگی مکانیسم های مولکولی دخیل در پاسخ تومور به فوتودینامیک تراپی، جنبه های مختلف اکسیژن واکنشی (ROS) ناشی از PDT را نیز  بررسی می کند. به طور خاص، در مورد تاثیر ROS بر روی اجزای سلول و مکانیسم های اصلی مرگ سلول ناشی ازPDT  بحث خواهد شد.

لیزر نوری است که از یک نوع انرژی نورانی با طول موج مشخص، تشکیل شده است، تک رنگ است و دقت و انرژی آن چند هزار برابر نور معمولی می باشد. لیزرها انواع مختلفی دارند که بر اساس طول موج تقسیم بندی می شوند و هر طول موجی کاربرد متفاوتی دارد. یک ویژگی لیزر این است که در فاصله چند صدمتری نیز سیر مستقیم خود را طی می کند و شعاع دایره تابش نزدیک لیزر با شعاع تابش در چند صد متری لیزر مساوی است که به همین دلیل در پزشکی استفاده می شود. اثراتی که لیزر بر بافت می گذارد به صورت حرارتی، غیر حرارتی و ترکیبی از آن می باشد. براساس تحقیقات و بررسی ها، لیرزها به دلایل فوایدی که دارند از جمله در دسترس بودن، دسترسی آسان، غیر تهاجی بودن و استفاده آسان در علم پزشکی هم به منظور زیبایی و هم جراحی و درمان بسیار مورد توجه می باشند.پیشرفت تکنولوژی بر همه علوم از جمله پزشکی تاثیر می گذارد. با پدیدار شدن لیزر ها این علم از آنها جهت بهبود و پیشرفت استفاده کرده است از لیزر از جمله در زمینه های جراحی و درمان مانند دندان و چشم پزشکی به دلایل مزایای ارزشمندی که دارد استفاده می شود در این کار با توجه به مطالعات انجام شده کاربرد نانومواد هوشمند در لیزرهای نسل جدید برای استفاده در دندان و چشم پزشکی مورد توجه و بررسی قرار گرفته است.