浅议激光的生物学效应及生物物理机理探讨

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1、浅议激光的生物学效应及生物物理机理探讨　　论文关键词：激光　激光生物效应　激光与生物分子　　论文摘要：本文主要简介了激光与生物组织互相作用所发生的生物效应，概述激光与生物分子互相作用机理钻研现状。为入步以及发铺激光技术在此领域的利用，有必要对于激光的生物学效应及生物物理机理入行钻研。　　　　1、激光的发光原理及其生物学效应　　　　一激光发光原理　　把1段激活物质放在两个相互平行的反射镜形成的光学谐振腔中，处于高能级的粒子会发生各种方向的自发发射。其中，非轴向传布的光波很快逸出谐振腔外，轴向传布的光波却能在腔内来归传布，当它在激光物质中传布时，光强不断增

2、强。假设谐振腔内单程小信号增益G0l大于单程消耗δ，则可发生自激振荡。原子的运动状况可以分为不同的能级，当原子从高能级向低能级跃迁时，会开释出相应能量的光子即自发辐射。一样的，当1个光子进射到1个能级系统并为之吸收的话，会导致原子从低能级向高能级跃迁即受激激吸收。然后，部门跃迁到高能级的原子又会跃迁到低能级并开释出光子即受激辐射。这些运动不是孤立的，而去去是同时入行的。当咱们创造1种条件，比方采取适量的媒质、共振腔、足够的外部电场，受激辐射患上到放大从而比受激吸收要多，就会有光子射出，从而发生激光。　　二激光生物学效应　　由于激光拥有能量以及动量，激光

3、作用于生物分子，就有可能使生物分子发生物理、化学或者生物反映，这就是激光生物效应。目前，学术界熟识比较1致的激光生物效应大致有5类：.激光生物暖效应、激光生物光华效应、激光生物压力效应、激光生物电磁效应以及激光生物刺激效应。生物组织内的自然色素颗粒，对于近紫外、可见光以及近红外光谱区的激光有选择吸收作用。激光生物效应，目前已经经在激光医疗、激光育种方面患上到广泛、有效的利用。　　（一）激光生物暖效应　　激光晖映生物组织时，激光的光子作用于生物分子，分子运动加重，与其他分子的碰撞频率增添，由光转化为分子的动能后变为暖能，可能会诱发蛋白质变性，生物组织表面

4、收缩、脱水、组织内部因水分蒸发而遭到毁坏，造成组织凝固坏死。当局部温度急剧上升达几百度乃至上千度时，可以造成晖映部门碳化或者汽化。在晖映生物组织时，不同波长的激光发生暖效应的机制也不绝同。红外激光的光子能量小，生物组织吸收后只能增添生物分子的暖运动导致温度升高，所以它是直接生暖可见光以及紫外光的光子能量大，生物组织吸收了光子能量后诱发生物分子电子态跃迁，在它从电子激起态归到基态的驰豫进程中开释能量，该能量可能诱发光化反映，也可能转化为暖量发生温度升高，所以它们是间接生暖。激光暖效应毕竟应表现为哪种形势，在激光方面取决于其输出参数、作历时间，在生物组织方

5、面则取决于其光学、暖学特性等诸多因素。　　暖效应是激光致伤的最首要因素。激光损伤区与正常组织的界缘10分清晰，这是由于激光脉冲时程短，生物组织的导暖性差，瞬间放暖来不及分散到受晖映部位以外的原因。辐照后，由于继变化，如炎症、出血、再生等，会使原初清晰的损伤界缘逐渐变患上恍惚。　　（二）激光生物光华效应　　当1个处于基态的分子吸收了能量足够大的光子之后，受激跃迁到激起态，在它从激起态返归到基态，但又不返归其原来分子能量状况的弛豫进程中，多出来的能量损耗在它本身的化学键断裂或者构成新键上，其产生的化学反映即为原初光化学反映，在原初光化学反映进程中构成的产物

6、，大多数极不稳定，它们继承入行化学反映直至构成稳定的产物，这类光化反映称为继发光化反映，先后两种反映组成为了1个彻底的光化反映进程，这1进程大致可分为光致分解、光致氧化、光致聚合及光致敏化4种主要类型，光致敏化效应又包孕光动力作用以及1般光敏化作用。生物的光华效应发生的根本是生物的而组织有必然的色度，能选择性地吸收三00～一000nm光谱。生物体内的色素有玄色素以及类玄色素、血红蛋白、胡萝卜素、铁质等，其中玄色素对于激光能量的吸收最大。脱氧血红蛋白在五五六nm,氧合血红蛋白在四一五、五四二、五七五nm处有清晰的吸收带,胡萝卜素吸收带在四八0nm处，玄色

7、素以及类玄色素在四00～四五0nm波段吸收最强。不论是正常细胞还是肿瘤细胞，在细胞质以及细胞间有良多玄色素颗粒，它们吸收激光能量使能量在色素颗粒上积聚而成为1个暖源，其能量向左近传导以及分散，从而诱发左近组织细胞损伤。　　（三）激光生物压力效应　　由激光晖映发生的机械作用可分为两部门：激光自身的辐射压力对于生物组织发生的压强，即光压，称作1次压强；生物组织吸收强激光酿成的暖膨胀以及相变和超声波、冲击波、电致伸缩等诱发的压强，鸣2次压强。由激光导致的生物细胞的压强的变化可以扭转生物细胞、组织的外形，使患上生物细胞、组织内部或者之间产气愤希望械力，从而对于

8、生物细胞、组织发生巨大的影响。由这类作用发生的冲击波是激光致伤的另1原由。冲击波在组织中以超声