Применение лазеров открывает широкие возможности для использования светотерапии в медицине, так как лазерные генераторы позволяют получать монохроматическое излучение высокой мощности и благодаря этому избирательно поражать необходимые мишени, избегая повреждения других структур. При этом, как и при использовании других источников света, сохраняется возможность бесконтактного воздействия, что обеспечивает стерильность и минимальный побочный болевой и деструктивный эффект. Таким образом, лазерные медицинские технологии отличаются гуманистической направленностью [2, 13, 20]. К преимуществам этого метода следует отнести малую по сравнению с хирургическим лечением инвазивность, низкую системную токсичность, отсутствие генотоксичности, избирательность воздействия на опухолевый очаг, а также возможность многократного повторения курсов [1, 11, 12].

Известно, что низкоинтенсивное лазерное излучение с длиной волны 630—1300 нм способствует проявлению стимуляции электролитного обмена в протоплазме клеток, ускоряет процессы метаболизма, повышает пролиферативную активность клеток, стимулирует восстановление клетки за счет увеличения производства АТФ, потребления кислорода, синтеза протеинов, нуклеиновых кислот и активизации многочисленных цитоплазматических ферментов. Кроме этого, низкоинтенсивное лазерное излучение обладает фибрино- и тромболитическими свойствами, оказывает противовоспалительное и противоотечное действие [6, 16]. Молекулярные механизмы этих эффектов и природа фоторецепторов лазерного излучения в большинстве случаев неясны, хотя сами эффекты хорошо документированы.

Фотодинамическая лазерная терапия (ФДТ) является наиболее изученным методом светолечения. Она является результатом комбинированного действия трех компонентов — фотосенсибилизатора, лазерного излучения и кислорода. Первичная стадия процесса состоит в активации кислорода возбужденными молекулами фотосенсибилизатора, накопившегося в тканях, что приводит к развитию фотохимической реакции в клетке. Предполагают, что механизм первичных процессов, приводящих к ФДТ, представляется следующим образом: молекула фотосенсибилизатора, поглотив квант света, переходит в возбужденное триплетное состояние, энергия которого переходит на внутриклеточные молекулы кислорода в тканях с образованием молекулярного синглетного кислорода в соответствии со следующей схемой:

1) Sens + hυ → ¹Sens*;

2) ¹Sens* → ³Sens*;

3) ³Sens* + ³O2 → ¹O2 + Sens;

4) ¹O2 + Substrate → Oxidation,

где синглетное и триплетное возбужденное состояния фотосенсибилизаторов представлены как ¹Sens* и ³Sens*, синглетный кислород — ¹О2.

Благодаря высокой окислительной активности, синглетный кислород вступает в химические реакции с биологическими структурами, в частности, окисляет молекулы ароматических аминокислот и разрушает мембранные структуры, запуская реакцию перекисного окисления липидов в клетке или околоклеточном пространстве. Деструкция биологических субстратов приводит также к образованию свободных радикалов, оказывающих вторичное повреждающее действие на клетки.

Первоначально ФДТ использовалась главным образом в онкологии. Но впоследствии область применения метода значительно расширилась за счет установления свойства фотосенсибилизаторов накапливаться в любой патологической ткани, а также связываться с бактериями и вирусами. Сейчас лечение с использованием ФДТ применяется в различных областях медицины.

Разработаны и зарегистрированы новые медицинские технологии с использованием ФДТ в офтальмологии, оториноларингологии, урогинекологии, оперативной дерматологии, косметологии, хирургии, в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии [9, 10, 15].

В стоматологии ФДТ используется практически во всех областях: при лечении кариеса, в эндодонтическом лечении, при лечении заболеваний слизистой оболочки полости рта и пародонта, отбеливании зубов [3, 4, 8].

В эндодонтическом лечении ФДТ используется для проведения фотоактивируемой дезинфекции системы корневых каналов при лечении пульпитов и периодонтитов. При заболеваниях пародонта она используется при лечении легкой степени тяжести хронического пародонтита. Методика достаточно известна — фотосенсибилизатор вводится в пародонтальные карманы, затем проводится его активация световым излучением. Однако при лечении заболеваний пародонта даже легкой степени такая малоинвазивная методика не всегда дает положительные результаты, особенно в отдаленные сроки наблюдения. Довольно часто возникают рецидивы, кроме того, такая методика неприемлема для лечения заболевания средней и тяжелой степени. Это, возможно, связано с тем, что при введении фотосенсибилизатора в пародонтальные карманы нельзя проконтролировать его проникновение в очаги патологии [19]. Поэтому применение ФДТ в комплексном лечении заболеваний пародонта с использованием хирургических методов и остеопластических материалов, на наш взгляд, должно повысить эффективность лечения как раз за счет контролируемого введения фотосенсибилизатора [2].

Возможности ФДТ определяются двумя составляющими: фотосенсибилизатором и источником лазерного излучения. Остановимся подробно на фотосенсибилизаторах. Изготовление и разработка новых сенсибилизаторов связаны с очень тонкими химическими достаточно трудоемкими процессами.

Известно большое количество соединений, способных выступать в качестве фотосенсибилизаторов. Последние способны поглощать излучение всей видимой области спектра, но интенсивность реакции многократно усиливается при облучении светом с длиной волны, соответствующей пику поглощения — узкому диапазону, специфичному для каждого конкретного соединения. К числу фотосенсибилизаторов, разрабатываемых, проходящих клинические испытания либо допущенных в клинику в различных странах, относятся представители первого поколения фотосенсибилизаторов: производные гематопорфирина; а также фотосенсибилизаторы второго поколения: производные δ-аминолевулиновой кислоты, производные фталоцианинов, бензопорфиринов, бактериохлорофиллов, производные хлорина е6 [5, 10]. Разрабатываются новые фотосенсибилизаторы на основе синтетических бактериохлоринов. Исследования третьего поколения фотосенсибилизаторов продемонстрировали минимальную аккумуляцию в здоровых тканях с высокой специфичностью по отношению к патологически измененным тканям.

В стоматологии для ФДТ используют фотосенсибилизаторы различных групп, преимущественно в виде гелей для аппликационного нанесения. В качестве фотосенсибилизаторов могут быть использованы препараты — производные хлорина е6, препараты из группы красителей — метиленовый синий, толуидиновый синий [19]. При аппликационном применении фотосенсибилизатора необходимо учитывать, что эффективность его проникновения может уменьшаться при изменении рН среды, попадании слюны, крови, десневой жидкости [6]. Степень проникновения фотосенсибилизатора напрямую зависит от его концентрации: чем она выше, тем глубже и интенсивнее проникновение фотосенсибилизатора в ткани, выше скорость его абсорбции в тканях, а также скорость цитотоксической реакции. Однако с повышением концентрации препарата увеличивается его токсичность. Селективность фотосенсибилизатора зависит от основного вещества, из которого изготавливается препарат. Кроме того, эксперименты показали, что деструкция тканей не происходит с той же селективностью, с какой происходит накопление сенсибилизаторов.

Поэтому можно смело говорить о недостатках современных фотосенсибилизаторов, которые препятствуют их широкому использованию в стоматологической практике: сложность производства, низкая фотодинамическая активность, недостаточная селективность, чувствительность к определенной длине волны, высокая токсичность.

Наряду с поиском новых и эффективных фотосенсибилизаторов ведется поиск новых совершенных источников лазерного излучения. Наибольшее распространение в нашей стране приобрели диодные лазеры с длиной волны 660 нм. Однако известно, что максимальная проницаемость тканей находится в дальней красной и ближней ИК области 750—1500 нм и соответствует диапазону генерации эффективных, надежно работающих и доступных лазеров. Поэтому представляет интерес поиск возможности проведения фотодинамической терапии в тканях без применения фотосенсибилизаторов, т. е. способа прямой генерации синглетного кислорода по схеме:

1) ³O2 + hv → ¹O2;

2) ¹O2 + Substrate → Oxidation,

что видится наиболее перспективным для дальнейшего использования в медицинской практике [1, 7, 17—19].

Цель работы: — совершенствование малоинвазивных лазерных технологий с использованием фотодинамических эффектов, полученных по результатам исследований in vitro.

В работе использовали лазерный аппарат ЛАМИ — Гелиос (Москва) на основе полупроводниковых кристаллов с длиной волны 1268±2 нм. Излучение фокусировалось в оптическом световоде диаметром 500 мкм. Режим излучения непрерывный, мощность излучения регулировалась от 50 до 700 мВт.

Для регистрации синглетного кислорода использовались модельные среды — водные детергентные растворы ловушки синглетного кислорода 1,3 дифенилизобензофурана (ДФИВФ). При взаимодействии с синглетным кислородом ДФИВФ образует бесцветную эндоперекись. Контроль за реакцией выделения синглетного кислорода осуществлялся с помощью спектрофотометра по выцветанию при лазерном облучении основной полосы поглощения ловушек при 412 нм полос поглощения ловушки. Для точности определения ответственности синглетного кислорода за убыль субстрата в раствор добавлялись специальные химические агенты — тушители синглетного кислорода. Кроме этого, путем барботации растворов азотом добивались освобождения растворов от растворенного кислорода.

В согласии с ранее опубликованными данными, было установлено, что при лазерном облучении (1268 нм) водных растворов, в которых ДФИБФ солюбилизирован мицеллами детергента додецил сульфата натрия, происходит генерация синглетного кислорода. Результаты данного исследования позволяют утверждать, что деструкция биологических тканей, богатых кислородом, в принципе, возможна под действием лазерного излучения с длиной волны 1270 нм. Для доказательства этого утверждения требуются дополнительные исследования. Р.В. Амбарцумян и соавт. [1] определили среднюю плотность мощности лазерного излучения, при которой не возникают термические эффекты в биоткани — это 300 мВт/см², но для достижения максимального терапевтического эффекта желательно увеличить мощность без повышения термического эффекта. Добиться такого эффекта можно только при использовании суперкоротких импульсов, которые способны генерировать квазинепрерывное излучение. Такие оптические квантовые генераторы на полупроводниковых кристаллах сегодня разрабатываются. В том числе, сконструированы лазеры, способные к работе в наносекундном импульсном режиме, позволяющем генерировать мощные короткие импульсы лазерного излучения, что позволит повысить пиковую мощность светового потока без существенного нагрева тканей.

Исходя из этого, перспективами в развитии фотодинамической лазерной терапии являются следующие направления:

1) создание и использование фотосенсибилизаторов разной химической структуры;

2) увеличение плотности светового потока лазерного излучения на конце световода за счет создания более короткого импульса лазерного излучения, для возможности применения фотодинамической лазерной терапии без использования экзогенных фотосенсибилизаторов.

Последнее утверждение представляется наиболее перспективным для развития малоинвазивных лазерных технологий в медицине, что могло бы существенно расширить клинические показания к применению лазеров не только в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, но и других областях медицины, таких как гинекология, урология, дерматология, оториноларингология и др.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования: Э.А.Б.

Сбор и обработка материала: А.А.Ч., Н.В.С., А.Г.Ч.

Статистическая обработка данных: А.А.Ч.

Написание текста: А.А.Ч.

Редактирование: Э.А.Б., А.А.К.

Конфликт интересов отсутствует.