Кару Т., Пятибрат Л., Москвин С. и др.
Исследование влияния степени поляризации лазерного излучения на стимуляцию клеточного метаболизма
Кару Т. 1, Пятибрат Л. 1, Москвин С. 2, Андреев С. 3, Летохов В. 3
1 Институт проблем лазерных и информационных технологий Российской академии наук, Троицк, Московская область;
2 Государственный научно-клинический центр лазерной медицины, Москва;
3 Институт спектроскопии Российской академии наук, Троицк, Московская область
Реферат
Цель: целью данной работы была оценка влияния степени поляризации света на стимуляцию клеточного метаболизма. Исходные данные: хотя в литературе время от времени обсуждается возможная роль эффектов поляризации света в механизмах лазерной фототерапии, однозначных ответов на эти вопросы нет до сих пор. Материал и методы: исследования проводили на образцах, представляющих собой суспензию клеток HeLa с длинами светового рассеяния (λsc) и абсорбции (λa) в образцах, значительно превышающих толщину облучаемого слоя (L = 3 мм). Суспензиию клеток (1 × 106 клеток/см3 ) облучали диодным лазером (λ = 637 нм; D = 65,7 Дж/м2 ; τ = 10 с; I = 6,57 Вт/м2 ). Степень поляризации излучения (99,4; 60,9 и 34,2%) изменяли путем пропускания лазерного луча через оптические волокна различной длины. Облученную суспензию клеток инкубировали при 37 °C в течение 30 мин, после чего подсчитывали количество прикрепленных клеток. Результаты: доля клеток, прикрепленных под воздействием лазерного света длиной волны 637 нм, оставалась практически одинаковой во всех трех группах образцов (58,1 ± 2,5; 57,6 ± 3,5 и 62,5 ± 3,2% при сте- пенях поляризации облучающего излучения 99,4; 66,9 и 34,2% соответственно). Эти результаты со значительной долей вероятности не отличаются друг от друга. Вместе с тем во всех трех группах наблюдалось статистически значимое отличие (с вероятностью более 0,99) доли прикрепленных клеток от необлученной контрольной группы (39,1 ± 2,2%). Заключение: биологическое воздействие (стимуляция адгезии клеток) лазерного света с длиной волны λ = 637 нм на исследуемые образцы хорошо выражено, но не зависит от степени поляризации света. Это означает, по-видимому, что элементарные процессы в клетках не зависят от степени поляризации облучающего излучения.
Ключевые слова: клеточный метаболизм, лазерная фототерапия, поляризация света.
Investigations of infl uence of the degree of light polarization for a stimulation of cellular metabolism
Karu T., Piatibrat L., Moscvin S., Andreev S., Letohov V.
Abstract
Objective: The objective of this work was to evaluate an importance of the degree of light polarization for a stimulation of cellular metabolism. Background Data: Although a possible role of polarization effects in mechanisms of laser phototherapy is discussed time-to-time in the literature, unambiguous answers are still absent. Material and methods: A model system (HeLa cell suspension) was used where the lengths of light scattering (λsc) and absorption (λa) are much larger than the thickness of the irradiated layer (L = 3 mm). The cell suspension (1 × 106 cells/cm3 ) was irradiated with a diode laser (λ = 637 nm; D = 65,7 J/m2 ; τ = 10 s; I = 6,57 W/m2 ). The polarization degree (99,4; 60,9, and 34,2%) of the beam was changed by means of optical fi bers of different length. The irradiated suspension was incubated at 37 °C for 30 min and attached cells were counted afterwards. Results: The cell fraction stimulated to adhere by red light at 637 nm was practically the same in three experimental groups (58,1 ± 2,5; 57,6 ± 3,5, and 62,5 ± 3,2% for beam polarization 99,4; 66,9, and 34,2%, respectively). These results did not differ from each other statistically signifi cantly (p < 0,8, 0,6, and 0,7). At the same time all three groups had statistically signifi cant difference (p < 0,01) in adherence from the sham-irradiated control group (39,1 ± 2,2%). Conclusion: The biological effect (stimulation of cell attachment) of light with λ = 637 nm on our model system is well pronounced but does not depend on the degree of light polarization. It means that elementary processes in cells (light absorption and photochemistry) do not depend on the degree of light polarization.
Key words: cellular metabolism, laser phototherapy, light polarization.
