Detalles de los efectos fotoquímicos
1. El láser de banda ultravioleta de fotoablación tiene una alta energía fotónica. Sin embargo, sin disposiciones especiales, su energía no es suficiente para hacer que los electrones del átomo se separen del núcleo atómico y se conviertan en electrones libres. Sin embargo, pueden romper los enlaces químicos de las macromoléculas biológicas, provocando así efectos fotoquímicos. Por ejemplo, irradiar tejido con rayos láser ultravioleta de alta densidad de energía con longitudes de onda inferiores a 300 nm e intervalos cortos (10 ns) puede eliminar la superficie del tejido capa por capa. Este proceso se llama fotoablación. Obviamente, el mecanismo de resección de tejido es diferente del de los láseres de banda infrarroja, como los láseres Er:YAG, HF y CO2, que dependen del efecto térmico del láser para eliminar el tejido. Con la ayuda de efectos fotoquímicos, los bordes de los cortes son especialmente afilados y no quedan rastros de daño térmico alrededor de los cortes.
El láser excimer es el principal láser que utiliza efectos fotoquímicos para eliminar tejido. Se trata de un láser de pulso ultravioleta con fotones de alta energía y su longitud de onda se encuentra principalmente en la región ultravioleta lejana. Tomando como ejemplo el láser excímero ArF de 193 nm, la energía de cada fotón es de 6,4 eV, mientras que la energía de mantenimiento del enlace molecular de las cadenas de carbono y las cadenas de cuero en los tejidos biológicos es de solo 3,4 eV. Se producen moléculas. La energía fotónica residual generada por el enlace roto hace que los fragmentos moleculares en el tejido objetivo sean expulsados a velocidades supersónicas, logrando así el propósito de cortar el tejido.
2. Fotoradioterapia Se trata en realidad de una reacción de oxidación fotosensible que involucra láser como fuente de luz, fotosensibilizador y oxígeno. En los sistemas biológicos, esta reacción a menudo se denomina reacción fotodinámica. Es completamente diferente en mecanismo y efecto de la radioterapia que utiliza elementos radiactivos y rayos X. Para distinguir esto, clínicamente también se le llama terapia fotodinámica (PDT). También se denomina tecnología láser-HPD porque a menudo utiliza derivados de hematoporfirina (HPD) como fotosensibilizador y láser como fuente de luz de irradiación.
Existen muchas sustancias que se pueden utilizar como fotosensibilizadores, la mayoría de ellas son compuestos tricíclicos. Todos ellos tienen sus propios rangos de absorción espectral y picos de emisión de fluorescencia, y tienen afinidades selectivas por diferentes tejidos y estructuras celulares.
HPD es un sensibilizador comúnmente utilizado en fotorradioterapia. La longitud de onda máxima de excitación de fluorescencia en el suero es de 405 nm y la longitud de onda de emisión de fluorescencia está entre 600 y 700 nm. La afinidad por el tejido tumoral es de 2 a 10 veces mayor que la del tejido normal. Después de que HPD absorbe energía luminosa, se excita al estado triplete y luego transfiere la energía al oxígeno, lo que hace que se excite hasta convertirse en oxígeno singlete. El oxígeno singlete es un oxidante fuerte instantáneo que tiene un fuerte efecto de daño oxidativo en las células, lo que lleva a la inactivación y necrosis de las células tumorales. Entre 48 y 72 horas después de la inyección intravenosa de HPD en el cuerpo humano, básicamente se excreta en los tejidos normales, pero todavía hay una alta concentración de HPD en los tejidos tumorales. En este momento, las células tumorales se pueden destruir selectivamente irradiando el tumor con un láser de colorante rojo de onda continua con una longitud de onda de 630 nm (el láser de 630 nm no solo está dentro del rango de absorción espectral de HPD, sino que también tiene una alta transmitancia tisular). Esta tecnología ha logrado ciertos resultados en el tratamiento del melanoma coroideo oftálmico y del retinoblastoma.