Лазерные скальпели — один из самых технологичных инструментов современной хирургии. Но до сих пор ученые плохо понимали взаимодействие лазерного луча с живой тканью.

Группа американских исследователей под руководством Шейна Хатсона (Shane Hutson) изучила процесс разрезания тканей организма лучом лазера. Эффект, который оказывает луч на живые клетки, различается в зависимости от длины волны, интенсивности и продолжительности излучения — что неудивительно. Гораздо более интересным оказался тот факт, что сам процесс разрезания лазерным лучом является серией чередующихся микровзрывов.

При воздействии пульсирующим с частотой в миллионные доли секунды лучом разрез появляется одним из двух способов.

Лазеры среднего ИК-диапазона прожигают клетки. Иначе говоря, они нагревают ткань до температуры, при которой разрушаются химические связи молекул в ней. Поскольку при этом происходит «заплавление», прижигание краев разрезанной ткани, такие лазеры особенно удобны для операций, чреватых обильным кровотечением.

Лазеры, продуцирующие более коротковолновое излучение — ближнего инфракрасного, видимого или ультрафиолетового диапазоне — воздействуют совершенно иначе. Они вызывают череду микроскопических взрывов: каждая высокоэнергетическая пульсация не только нагревает небольшой участок ткани, но фактически превращает ее в заряженную плазму, которая и вызывает крохотный взрыв. В результате разрез получается намного более тонким и повреждает меньше окружающих клеток. Такие лазеры удобны для хирургии глаза и нейрохирургии, где требуется особенно тонкая работа.

До сих пор взаимодействие лазерных лучей с материалом исследовалось на примере воды — считалось, что живые ткани, во многом состоящие из воды, будут реагировать так же. Однако группой Хатсона были выявлены и некоторые отличия. В частности, появление плазменных «пузырей» во много определяется эластичностью разных участков ткани. Кроме того, некоторые биологические молекулы (например, хромофоры), эффективно поглощающие энергию, затрудняют образование микрообластей плазмы. В итоге воздействие луча на живую ткань оказывается более узко направленным, чем в простой воде.

Еще более эффективными могут стать скальпели, созданные с использованием нанотехнологий: они позволят вести операции на отдельных клетках — читайте об этом: «Тонкий надрез».

По публикации Roland Piquepaille′s Technology Trends