激光冲击波机理及其在皮肤给药中的应用综述(16)
时间:2017-01-17 20:23 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
体外冲击波导致的细胞膜的通透大多由空化作用所致。空化效应是指在外力作用下，使存在于液体或组织中的气体（溶于液体中）重新回到其气体状态的现象。冲击波波谷的负压在水中（或液体中）可以产生拉力，从而产生气泡，所形成的气泡携带着巨大的能量，当气泡破裂时这些能量就被释放出来，对组织产生作用。 5.2.4激光驱动应力波的产生 在Q开关激光器发明不久后，由激光产生的瞬间高压就被证明存在了[41]。冲击波产生机理已经被用于医学文献中，它可以描述由脉冲激光器或体外冲击超声波所产生的压力瞬变的过程。我们使用更加普遍的冲击波产生机理来表示复杂波的产生，这些复杂波产生时间特别短，严格来说，他们都不是冲击波。冲击波的产生机制如下：光学分解[42]，烧蚀作用[43]，和吸收煤质的快速加热（具有热弹性）[44]。多数情况下，这三种激光相互作用的模式使得对于细胞和组织对应力波的响应的研究成为了可能。应力波能给杀死细胞，减少细胞活力，增加细胞膜和角质膜的渗透性。在医疗过程中使用的高功率激光或类似的治疗模式（如局部药物输送手段）会产生有害影响的应力波。应力波的特征（如峰值应力、上升时间、和脉冲时间）取决于激光的参数（如波长、脉冲持续时间和影响）以及目标材料的光学和力学特性。应力波在介质中传播的特点也会受到介质的线性或非线性的声学性能的影响[45]。最近几年，我们关于应力波的在组织中的产生和传播的研究已经有了很大的进步。 烧蚀是目前应力波产生的主要方式，因为它易于产生强波。在烧蚀的过程中，激光辐射使得聚合物分解为小碎片，然后迅速从靶体表面移开，其造成的反冲动量能产生大振幅的应力波。激光驱动应力波（LSW）的性能（例如峰值应力、上沿时间和持续时间）依赖于激光的参数（波长、周期和积分通量）及靶材料和组织的光学和机械性能。应力波通过介质传播的特性也受介质声学性能线性的和非线性的影响。 5.2.5激光驱动应力波对细胞膜的作用 高能量的激光能够产生性能良好的应力波。通过选择参数合适的激光以及性能良好的靶材料，应力波的性能能够得到控制。激光驱动应力波能够在体外改变细胞的结构和功能。此外，它能致使细胞膜的通透性增强。细胞外基质中的分子扩散到浓度梯度较低的细胞质中。随后，质膜重新封闭，以阻挡细胞外的分子进入其中。LSW能够为药物运输提供一种强有力的工具。 关于LSW导致细胞膜透化作用的机制不完全清楚。有趣的是，红细胞膜强度的研究显示当细胞被暴露于压力波下时，并没有改变膜脆性。另外，实验表明膜蛋白参与了细胞膜的通透过程。LSW的原理似乎不同于那些连续超声波和体外冲击波的原理。由后者导致的细胞膜的通透大多由空化作用所致。 另外，有研究表明压强瞬变除了使细胞膜还可以使胞膜产生通透性。LSW也能使体内的组织角质层通透化，通透性的改变是暂态的，组织角质层功能会在几分钟内恢复，通透性的增加允许大分子扩散，通过组织角质层进入可行的上皮和真皮。在激光治疗案例中细胞核内的葡聚糖有局部性。细胞质是有不同成分形成的复合体。相关的葡聚糖颗粒在细胞质中扩散的量与在细胞核中相比更少[46]。5.2.6激光驱动应力波对细胞的损伤 (责任编辑：qin) |