Interazione Light-Tissue, è i Stati attuali è futuri di PBM

A fotobiomodulazione (PBM) hè una forma non invasiva, non termale di terapia di luce chì utilizeghja fonti di luce non ionizzanti per creà effetti terapeutichi à u livellu cellulare. I fonti di luce impiegati in PBM includenu laser è LED in u spettru visibile (400-700 nm) è infrared (700-1100 nm). PBM produce trattamenti terapeutici (PBMT) in tessuti malati è danati per prumove a guarigione di ferite è a regenerazione di tissuti, riduce l'infiammazione, allevia u dolore, è restaurà a funzione cellulare originale.

PBM hè statu prima osservatu da Endre Mester à l'Università Medica di Semmelweis in Ungheria quandu un laser d'alta putenza difettu, cuncepitu per distrughje e cellule anormali, invece emetteva una luce di bassa putenza. Mester hà osservatu cumu a luce di pocu livellu prumove a guariscenza à un ritmu aumentatu stimulendu e cellule di a pelle è hà publicatu i so risultati in u 1967 (Gáspár, 2019). In u 2015, PBM è PBMT (terapia di fotobiomodulazione) sò diventati i termini ricunnisciuti di scelta in u campu, standardizzandu a terminologia per a terapia spessu referita cum'è terapia laser (o luce) di livellu bassu (LLLT), terapia laser fridda, o biostimulazione laser (Anders et al., 2015).

In questu articulu, sfonderemu in i fundamenti di a fotobiomodulazione, esplorendu i miccanismi per quale a luce interagisce cù e cellule è elucidendu e risposte fotochimiche sottostanti. Faremu luce nantu à i sforzi in corso per ottimisà e tecniche PBM è espansione u so potenziale terapeuticu. Inoltre, esamineremu u statu attuale di i dispositi PBMT è ciò chì u futuru riserva per a terapia di luce.

Introduzione à a terapia di luce

PBM hè classificatu cum'è una forma non termale di terapia di luce. I trattamenti di luce non termale ùn pruduceranu micca calore significativu durante a prucedura. Invece, si cuncentranu nantu à l'usu di altre caratteristiche di a luce, cum'è e lunghezze d'onda, per ottene l'effetti terapèuti desiderati. Mentre u PBM ùn pruduce micca intenzionalmente calore (in cuntrastu cù e modalità fototermali), a generazione di calore resta pussibule in certi paràmetri. Se l'intensità di a luce o u tempu di esposizione ùn hè micca cuntrullatu in modu adattatu, pò accade una generazione eccessiva di calore. A generazione di calore hè un ostaculu pertinente per PBM, indipendentemente da quale lunghezza d'onda hè aduprata.

U prucessu PBM implica cromofori endogeni situati in a mitocondria di e cellule chì risultanu in cambiamenti fotochimici. I cambiamenti fotochimichi sò reazzioni o prucessi chì si trovanu com'è u risultatu di l'assorbimentu di l'energia luminosa è ponu purtà à alterazioni à u livellu moleculare (Anders, 2016).

Dopu chì a luce hè assorbita, a luce interagisce cù u citocromu c oxidase (Complex IV) in a mitocondria di e cellule per generà indirettamente ATP (Energy-Carrying-Molecules), ROS (Reactive Oxygen Species) è NO (Nitric Oxide) via a catena di trasportu elettronicu. ATP, ROS, è NO impactanu tutte e fasi di guariscenza di ferite (Lipko, 2021).

Cunsiderazioni Light-Related

LED (Light-Emitting Diode) è laser (a maiò spessu in forma di diodu laser) sò i dui fonti di luce primaria utilizati per i dispositi PBMT. Mentre chì ci hè una sovrapposizione in l'applicazione è l'attributi trà LED è laser, ci sò ancu uni pochi di differenzi chjave.

Fonte di luce

I LED producenu una emissione di luce relativamente monocromatica sia per selezzione di materiali semiconduttori chì emettenu unicu culore sia per cunversione di fosforu. I distribuzioni di emissioni di LED sò tipicamente assai diffuse è micca collimate.

I diodi laser sò simili in natura à i LED, ma cuntenenu caratteristiche risonanti supplementari, chì assicuranu chì a distribuzione di emissioni hè più stretta di quella di i LED (in termini di lunghezza d'onda, coerenza è angolo di emissione). Queste caratteristiche significanu chì u diodu laser hè in generale più efficace à penetrà i tessuti più profondi per trattà e cundizioni sottu a pelle.

Costu

I LED sò pocu costu è omnipresente, facenu una grande opzione per cliniche non specializate o dispositi persunali, in particulare quelli chì si cuncentranu in i trattamenti à u livellu di a superficia. I dispositi laser, in particulare quelli chì anu una putenza più alta è lunghezze d'onda specifiche, tendenu à esse più caru.

Sicurezza

Ci hè un corpu sostanziale è crescente di letteratura chì indica chì PBM hè una opzione di trattamentu sicura è efficace quandu si segue i parametri clinichi cunsigliati (Bensadoun et al., 2020). L'individui chì intendenu aduprà PBM duveranu discutiri cù un prufessiunale medico.

L'individui chì sò fotosensibili, anu disordini vasculari o immunologichi, tissutu rinforzatu di silicone, o chì anu subitu una chirurgia estetica sò in più risicu per cumplicazioni ligati à PBM basatu in laser (Khalkhal et al., 2020)

I dispositi PBM chì utilizanu laser di Classe 3 (o superiore) ponu causà danni à l'ochji s'ellu ùn hè micca manipulatu bè. E prucedure per questi dispositi duveranu include struzzioni nantu à cumu prevene i danni oculari (Edge-Hughes, 2020).

Tramindui i dispusitivi LED è Laser sò cunsiderate cum'è generalmente sicuru per l'usu clinicu è domesticu. L'utilizatori di PBM ponu diminuite u so risicu di ferite in PBM seguendu e prucedure adatte è travagliendu cù un duttore.

Lunghezza d'onda

I dispositi LED offrenu tipicamente una gamma più larga di lunghezze d'onda, chì permettenu flessibilità in u mira à diverse prufundità è tipi di tissuti. I laser, invece, generalmente emettono luce in una gamma di lunghezze d'onda ristrette.

E diverse lunghezze d'onda miranu à i tessuti biologichi distinti è sò impurtanti in a determinazione di a prufundità di penetrazione.

• Luce blu (440 - 500 nm) : pò penetrà i strati dermali. A luce blu hè stata dimustrata per stimulà u cumplessu IV di a catena di trasportu di l'elettroni è ancu per attivà i porfirini endogeni, chì ponu esse utili per l'applicazioni antibacteriale.
• Luce verde (500 - 570 nm) : pò penetrà e cellule dermali è basali in e cellule di grassu.
• Luce rossa (620 - 750 nm) , cù a lunghezza d'onda più longa nantu à u spettru visibile, pò penetrà da 0,5 à 1 mm in profondità in i strati di cellule di grassu. A luce rossa hè spessu scelta da l'estremità più corta di stu spettru (~ 620nm-680nm) per l'estimulazione di u citocromu c oxidase.
• Lumière infrarouge proche (750 - 3 000 nm) pò penetrà u più profundo è in u musculu è i tissuti 2mm prima di perde 37% intensità. NIR hè spessu sceltu da l'estremità più corta di stu spettru (~ 760nm-820nm) per l'estimulazione di citocromo c oxidase. Mentre chì NIR include lunghezze d'onda finu à 3 000 nm, e lunghezze d'onda chì avvicinanu è sopra à 2 000 nm sò assorbite da l'acqua in a pelle, risultatu in un riscaldamentu dermicu è potenziali sensazioni di ardenti in a derma.

Questa figura illustra a tendenza di i pigmenti di a pelle è u sangue per bluccà a penetrazione di e lunghezze d'onda visibili. A lumera infrared hè permessa un passaghju relativamente liberu; in ogni modu, ancu serà limitatu da l'absorzione in l'acqua.

Induve a luce hè diretta pò creà una variazione in l'assorbimentu efficace in u spettru elettromagneticu. A ricerca mostra chì a luce transcraniale in a lunghezza d'onda 700-750 nm tende à avè pocu impattu nantu à e strutture cerebrali, mentri 600-690 nm o 760-900 nm anu un impattu assai più grande. A ricerca mostra chì l'usu di l'onde luminose à 830 nm permette à 11,7% di a luce per penetrà a regione occipitale, 2,1% per penetrà a regione frontale è 0,9% per penetrà a regione temporale (Hennessy 2016).

Forza è intensità

I dispositi laser sò generalmente più altu di putenza è intensità in paragunà à i dispositi LED. A natura cuncentrata è coherente di a luce laser permette una penetrazione di tissutu più profonda è un trattamentu potenzialmente più miratu. I dispositi LED, mentri menu putenti, ponu ancu esse efficace per trattamenti superficiali o spazii di trattamentu più grande.

I lettori puderanu avè nutatu chì a putenza, l'intensità, a lunghezza d'onda è u tipu di luce influenzanu a penetrazione di i tessuti. Quessi sò solu uni pochi di i fatturi chì influenzanu l'efficacità di PBM à prufundità specifiche. Un altru fattore chì pò influenzà a prufundità di penetrazione hè u metudu di consegna di luce utilizatu. A consegna di luce pò esse categurizzata cum'è onda pulsata (PW) o onda continua (CW).

Nota: Ulteriori ricerche per capiscenu i paràmetri di u pulsu ottimali è i so effetti sò in corso.

L'onde d'impulsion PBM implique la fourniture de lumière de manière pulsée, où la lumière s'allume et s'éteint à intervalles spécifiques. I paràmetri di l'impulsu ponu include a durata di l'impulsu (a durata di u tempu chì a luce hè accesa durante ogni impulsu), a freccia di l'impulsu (a freccia à a quale l'impulsi sò mandati per seconda) è u duty cycle (u rapportu di a durata di l'impulsu à u periodu di impulsu tutale). Pulse PBM permette un cuntrollu precisu di u timing è a durata di l'esposizione à a luce.

PBM à onda custante, cunnisciutu ancu PBM à onda continua, implica l'emissione continua di luce senza pulsazione o interruzzione. In PBM constantu, a luce hè emessa continuamente durante a sessione di trattamentu.

Mentre i standard di parametri riguardanti PW è CW sò sempre determinati, pare chì PW pò esse vantaghju per migliurà a penetrazione di a luce in i tessuti più profondi.

Cumu l'interazzione Light-Tissue Affetta PBM: Assorbimentu, Riflessione è Scatter

PBM hè tipicamente utilizatu cum'è una modalità di trattamentu miratu in quale a luce deve esse focalizata principalmente in u tissutu d'interessu. I tissuti sò unichi da persona à persona per differenzi in u cuntenutu di u sangue, u cuntenutu di l'acqua, u cuntenutu di collagene è u sviluppu di fibre. Inoltre, u tonu, a cundizione è u grossu di a pelle pò cuntribuisce à una variabilità significativa in a risposta ottica. Ogni applicazione di PBM, da l'applicazioni di a superficia, cum'è a curazione di ferite è a gestione di u dolore, à miri più profondi, hè affettata da e proprietà di i tessuti intervenuti. Capisce cumu a luce è i tessuti interagiscenu pò scopre ostaculi.

Assorbimentu

L'assorbimentu si trova quandu l'energia luminosa hè assorbita da e cellule o tissuti cù quale interagisce. Quandu a luce hè assorbita, trasferisce a so energia à u materiale. L'assorbimentu di fotoni permette à a fonte di luce per creà un effettu terapeuticu. Senza l'absorzione, ùn ci saria micca trasferimentu di energia à u tissutu, è u tissutu ùn saria micca affettatu da a luce. In ultimamente, a terapia hè ottenuta quandu l'area di destinazione assorbe a luce di a lunghezza d'onda è intensità curretta. In ogni casu, l'absorzione hè una caratteristica di tutti i tissuti, target o micca, cusì una parte significativa di l'onda di luce sò assorbite da i tessuti incidentali è ùn anu mai veramente à i tessuti di destinazione (Anders 2016). Un altru effettu secundariu indesideratu di l'absorzione imprevisu si trova quandu a radiazione assorbita inevitabbilmente cunvertisce in calore in e cellule.

Riflessioni

A riflessione si trova quandu l'onda di luce colpisce un oggettu è rimbalzanu da a so superficia. L'energia riflessa di a luce ùn hè micca assorbita da a materia prevista, ma hè ridiretta. A perdita riflettente di a luce terapèutica hè un prublema particulari à l'interfaccia di u tissutu è l'aria perchè a diffarenza in l'indice di refractive hè particularmente grande. In u risultatu, a variazione pò purtà à una parte significativa di a luce chì si riflette è si perde. Di sicuru, sti pèrdite riflettenti diminuite l'efficienza di u dispusitivu PBM. I diseggiani di i dispusitivi PBM anu bisognu di cunsiderà quali miri imprevisti puderanu riceve a luce riflessa, postu chì questu puderia interferiscenu cù i sensori o, in casi estremi, impattu a vista.

Scattering

A scattering si trova quandu l'onda di luce interagisce cù e particelle è sò disperse in diverse direzzione. A scattering accade à l'assorbimentu tutale è a successiva riemissione di onde luminose, mentre chì a riflessione si verifica prima di l'assorbimentu. A scattering of photons pò furnisce feedback durante a terapia (Jacques et. al. 1987). Osservà stu prucessu furnisce una visione di diagnostica, cum'è a scattering dipende da l'ultrastruttura di u tissutu è a presenza di particeddi in a struttura. Differenti lunghezze d'onda di a luce anu diverse proprietà di scatter quandu passanu à traversu i tessuti viventi (Jacques 1996).

A scattering hè un ostaculu sempre presente. Per esempiu, un dispositivu PBM puderia generà un fasciu altamente collimatu, ma questu fasciu pò cumincià à sparghje immediatamente dopu à l'ingressu à u tessulu biologicu, trasfurmendu u fasciu strettu in una nuvola di fotoni chì si diffonde rapidamente. Mentre chì questu pò esse utile se u mira hè abbastanza grande è pocu prufonda, questu effettu hè spessu una diluzione indesevule di a terapia.

Certi apparecchi utilizanu onde pulsate cum'è un mezzu per superà e barriere biologiche è aumentà l'efficacità terapeutica. Ancu s'ellu ùn ci hè micca un cunsensu generale chì u pulsatu hè megliu cà una onda cuntinua, l'evidenza limitata suggerisce chì questu pò esse u casu. L'energia d'onda pulsata hè tipicamente menu stressante termicamente per u tissutu irradiatu è potenzialmente migliurà a penetrazione di u tissutu profondu.

Statu attuale di i dispositi PBM

Ci sò parechji dispusitivi PBMT in u mercatu oghje. Sti dispusitivi sò principarmenti per a guariscenza di ferite, a gestione di u dulore, è, più recentemente, per trattà a demenza è a prevenzione di ferite in bocca (mucositis orale) in i malati di cancro. Dispositivi di terapia di luce rossa, utilizati per scopi cusmetichi, sò ancu dispunibili.

Capu di terapia di luce rossa

U Cappucciu Red Light Therapy di Youlumi offre un trattamentu putente è assequible per a crescita di i capelli cù 180 diodi di qualità medica è 28 W di energia. Consigliatu da i medichi, u cappucciu di crescita di i capelli infrarossi di Youlumi aiuta à restaurà i capelli disgraziati per via di a genetica (alopecia androgenetica). U nostru novu disignu flessibile rende u trattamentu di crescita di i capelli più còmode chì mai.

Pannellu di luce rossa

U pannellu di luce rossa hè un altu putenza, mezzu corpu Dispositivo di terapia di luce rossa è infrarossa vicinu cuncepitu per furnisce una terapia di luce accessibile è efficace in u cunfortu di a vostra casa. Stu versatile, mezzu dispusitivu pò esse utile per accelerà u tempu di ricuperazione, riducendu e arrughe, rinfurzà l'energia è l'umore, stimulà a produzzione di collagene è elastina, è assai di più! Il dispose de LED à double puce émettant de la lumière rouge et proche infrarouge à des longueurs d'onde cliniquement prouvées. Hè modulare è cumpatibile cù u stand, chì significa chì pò esse cunnessu à altri pannelli è attaccatu à unu di i nostri stand mobili per creà configurazioni persunalizate di u corpu tutale!

Pad di Terapia di Luce Rossa di Salute Pelvica

Stu novu pad di terapia di luce rossa per a salute pelvica hè pensatu per a zona W (zona pelvica di l'anca) è a zona Y (bassu abdomen è pelvis, in particulare a zona pubica).

Utilizeghja una cumminazione sofisticata di trè terapie di luce: luce LED rossa (660nm), infrared vicinu (NIR) (850nm) è infrarossu luntanu (FIR) (1060nm). Queste trè tecnulugii sò pensati per allevà una varietà di cundizioni pelvica è creanu un ambiente ottimali per a guariscenza, riparazione, rejuvenation è regenerazione.

• Salute pelvica cumpleta: per e donne cù dismenorrea, stitichezza, hemorrhoids, sindromu di l'intestione irritabile, malatie inflamatoria pelvica è altri prublemi.
• Versatilità: Mentre chì stu pad hè principalmente destinatu à a salute pelvica, a so portabilità è a flessibilità permettenu di esse aduprata nantu à u spinu, spalle, cosce, o in ogni locu chì avete bisognu di sollievu di u dolore.

Dispositivo di terapia di luce rossa portatile

Dispositivo portatile di terapia di luce rossa YouLumi IRH-003 offre lunghezze d'onda penetranti 2 pollici in profondità in a pelle è aiuta à trattà e ferite è ulcere in a bocca. La lumière rouge infrarouge proche a une longueur d'onde plus longue et pénètre en profondeur. A luce cù frequenze simili hè stata dimustrata in a ricerca scientifica per riduce u dolore è aiutà à gestisce i focu.

U futuru di a fotobiomodulazione

Cù un aumentu di a ricerca chì hè realizata, u futuru di PBM pari promettenti.

L'aghjuntu più recente à u paisaghju di ricerca hè stata a ricerca in l'usu transcranial di PBM in u trattamentu di ferite cerebrale traumatica, disordine depressivu maiò, demenza, Alzheimer, è più. I risultati incuraghjiti in i studii animali anu purtatu à l'aumentu di i studii umani.

Studi umani chì investiganu PBM per traumatic brain injury (TBI) mostranu l'applicazione curretta pò migliurà u statu mentale. Naeser et al. (2011) hà dimustratu una mellura cognitiva significativa in i malati di TBI à un costu di trattamentu ridutta. Un secondu studiu da u stessu gruppu in 2014 hà dimustratu una capacità d'apprendimentu mejorata chì correlativa positivamente cù a durata di u trattamentu. Altri studii (Nawashiro et al., 2012; Henderson and Morries, 2015) anu riportatu una diminuzione di depressione, ansietà, mal di testa è insomnia dopu PBMT. Hè teorizatu chì sta riduzzione hè u risultatu di l'aumentu di u flussu di sangue cerebrale regiunale (Yang et. al. 2020).

Studi umani in PBMT per a malatia d'Alzheimer, a demenza è u disordine depressivu maiò mostranu diversi risultati. Mentre i studii animali mostranu prumessa, i studii umani sò limitati à questu puntu, cù picculi dimensioni di mostra. L'usu efficace di PBM in i prucessi di l'animali incuraghjenu più studii umani, sperendu cù campioni più grande è seguitu à longu andà.

L'aumentu di i studii umani permettenu à i circadori di capisce megliu i paràmetri chì influenzanu l'usu terapeuticu è l'ostaculi chì impediscenu l'applicazione terapeutica efficace. Questi parametri includenu a lunghezza d'onda, u modu di operazione, a densità di putenza è a durata di u trattamentu. U più grande ostaculu hè quandu i paràmetri devenu esse adattati à a struttura biologica di l'individuu per maximizà l'efficacità.

Dati l'ostaculi considerablei presentati da a fisica di l'interazzione biulogica di u tissutu-luce, puderia esse tentatore di pensà à u corpu cum'è u so peghju nemicu quandu si tratta di terapia PBM. In ogni casu, cum'è più è più diventa cunnisciuta annantu à queste interazzione, i diseggiani sò capaci di tweak i so dispositi medichi per fà l'usu più efficiente di a luce chì generanu. Siccomu sti fattori diventanu più capiti è standardizati, a capacità di PBM per aumentà u flussu di sangue cerebrale, rinfurzà u metabolismu cellulare, è prevene a neurodegenerazione in i prucessi di l'animali trasfererà à studii umani è, eventualmente, aumentà l'usu clinicu.

L'innovazione per superà l'ostaculi biologichi hè evidenti in cumpagnie cum'è Vielight, chì anu sviluppatu tecnulugia PBM chì utilizanu "finestre" di trasmissione ottimali per l'estimulazione transcraniale è a tecnulugia d'onda pulsata per stimulà onde cerebrali specifiche, o JustLight, chì u so dispositivu Sunflower Rx furnisce un fattore di forma convenientu per l'applicazione PBM mirata è una combinazione persunalizata di lunghezze d'onda ottimali (S2erwer 20). Inoltre, Vielight s'ampara di una fruntiera ancu più nova in PBM transcraniale terapia integrendu u so dispusitivu cù l'analisi di nuvola di e dati EEG di l'utilizatori, potenzialmente chjudendu u ciclu trà a dosa è a risposta. Vielight hà digià dimustratu effetti pusitivi preliminari nantu à i malati di Alzheimer, è JustLight hè attualmente impegnatu in prucessi clinichi focalizzati in Alzheimer (Vielight Research & Collaboration, nd).

Cunclusioni

In breve, a terapia di fotobiomodulazione (PBM) hè un trattamentu medico prometente non invasivu chì utilizeghja luce di livellu bassu per stimulà a funzione cellulare è prumove a riparazione di tissuti. PBM hè dimustratu per avè una varietà di effetti terapèuti, cumprese a riduzzione di l'infiammazione, l'accelerazione di a guarigione di ferite, è a migliurà a ricuperazione musculare. Mentre chì più ricerca hè necessaria per capiscenu i so benefici potenziali cumplettamente, i studii suggerenu chì PBM pò avè applicazioni per diverse cundizioni mediche, cumprese u dolore crònicu, e malatie neurodegenerative è i disordini di a pelle.

Tuttavia, ci sò sempre alcune sfide da superà, cum'è a mancanza di protokolli di trattamentu standardizati, difficultà à determinà i paràmetri di l'applicazione ottimali, è capisce è identificà a varietà in u maquillaje biologicu di l'utilizatori è cumu influenza l'efficacità di PBM. Cù questi sfidi chì sò affrontati in a ricerca è u disignu di i dispositi, u futuru di PBM pare luminoso, è prubabilmente continueremu à vede novi applicazioni è avanzamenti in questu campu in l'anni à vene.