Фотобиология - Конев С.В.
Скачать (прямая ссылка):
М., 1975, с. 10.
Происхождение жизни и эволюционная биохимия. М., 1975.
Фокс С., Дозе К. Молекулярная эволюция и возникновение жизни. М., 1975.
Хочачка П., Самеро Дж. Стратегия биохимической адаптации. М., 1977.
Глава XXIV. ЛАЗЕРНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ: БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ
Луч лазера характеризуется следующими основными свойствами: чрезвычайно
высокой интенсивностью (мощностью) до 109 Вт в импульсе или 106 Вт/см2;
монохроматичностью- до 10_7нм; поляризованностью и когерентностью, т. е.
согласованностью электромагнитных световых волн по фазе; строгой
параллельностью светового пучка и его узостью (можно создать луч с
поперечным сечением порядка десятых долей мкм).
Современная лазерная техника позволяет получать
Глава XXIV. Лазерное излучение
361
очень короткие (до 10-12с) световые импульсы, следующие друг за другом с
различными интервалами времени с излучением в инфракрасном, видимом и
ультрафиолетовом диапазонах (от 260 до 1200 нм) и самой различной
плотностью потока. В основе взаимодействия мощных лазеров с живой
материей лежит прежде всего прямой тепловой эффект - термическая
деструкция вещества и клеток поглощаемой и диссипирующей в тепло световой
энергией. Фотохимические процессы здесь имеют второстепенное значение.
Широкое использование лазерный луч в качестве светового скальпеля нашел в
макро- (операции на организме) и микрохирургии (операции на клетке). В
макрохирургическом аспекте можно упомянуть лазерное "пришивание"
отслоившейся сетчатки и удаление меланом. В подобных операциях важное
значение в определении места действия луча наряду с его узостью и
монохроматичностью имеет пигментированность тканей-мишеней. Можно
подобрать излучение с такими длинами волн, которые практически не
поглощаются, а следовательно, и не повреждают все остальные ткани кроме
ткани-мишени. Используется также прием искусственной сенсибилизации
нужных клеток или их компонентов с помощью прокраски веществами,
соответствующими по спектру поглощения лазерному излучению. В практике
часто важно то, что лазерный луч, перерезая кровеносные сосуды,
"заплавляет" перерезанные концы, благодаря чему уменьшаются кровопотери
при операции. Особое значение это имеет при операциях на богатых сосудами
тканях и органах, например на печени. Следует также отметить, что
лазерный скальпель инактивирует микрофлору в местах разреза.
Русский ученый С. С. Чахотин еще в двадцатые годы нашего столетия
разработал метод микрохирургических операций на клетке с помощью
сфокусированного луча обычного ультрафиолетового света. Лазерная техника
значительно расширила возможности клеточной микрохирургии, позволила
избирательно повреждать разные участки цитоплазмы, ядра и хромосом, а
также отдельные внутриклеточные органеллы (митохондрии, хлоропласты,
лизосомы, рибосомы). Наиболее впечатляющие результаты в этой области были
получены Бернсом, ко-
362
Глава XXIV. Лазерное излучение
торому удалось достичь локального повреждения участков хромосом с
размерами порядка одного гена. Отметим также данные Н. В. Сахарова,
документированные микрофильмом о том, что мягкое облучение одного из двух
ядрышек ядра клетки уменьшает его размеры с согласованным во времени
разбуханием второго. Если же затем облучить второе ядрышко, то
наблюдается обратная последовательность процессов. Такие циклы
поочередного облучения обоих ядрышек с маятникообразным перекачиванием
"материала" можно повторять многократно. Это указывает на существование
между ними эффективных каналов взаимосвязи.
Обладает ли лазерный луч каким-либо специфическим действием на
биологические объекты по сравнению с видимым светом? Естественно, что
"сжигающий" эффект не обладает какой-либо биологической спецификой, а
зависит только от плотности энергии. При лазерном облучении возможно
двухфотонное заселение высших электронных уровней. Первые указания на
возможную биологическую роль подобного рода процессов были получены Л. Б.
Рубиным с сотр. На примере дрожжей, бактерий, водорослей и вирусов ими
было показано, что после достижения определенной мощности лазерного
импульса УФ-света (около 100 кВт/см2) квантовый выход летального действия
возрастает почти на порядок. Одновременно в опытах на ДНК в растворе при
тех же мощностях зарегистрировано десятикратное увеличение квантового
выхода димеризации тимина. Характерно, что, согласно специальным
расчетам, при мощностях УФ-излучения, превышающих 50 кВт/см2,
действительно создаются условия для осуществления двухквантовых
фотохимических реакций. Приведенные данные, по мнению Л. Б. Рубина,
указывают на то, что дважды возбужденные молекулы тимина обладают
повышенной вероятностью вступления в химическую реакцию димеризации.
В сложной системе клеток, тканей и организмов возможны и вторичные
проявления специфичности лазерного излучения, которые связаны с узостью
зоны повреждения биосубстрата и не достигаются с помощью "широких"
световых потоков, воздействующих на большой объем биологического
