Воздействие инфракрасного излучения на организм человека: Инфракрасное излучение, вред или польза

Инфракрасное излучение, вред или польза

Излучение, примыкающее к красной части видимого спектра, не воспринимаемое нашими органами зрения, но обладающее способностью нагревать освещаемые поверхности, было названо инфракрасным. Приставка «инфра» означает «больше». В нашем случае — это электромагнитные лучи с длиной волны большей, чем у видимого красного света.

Что является источником инфракрасного излучения

 

Его естественным источником является Солнце. Диапазон инфракрасных лучей достаточно широк. Это волны с длиной от 7 и до 14 микрометра (мкм). Частичное поглощение и рассеяние инфракрасных лучей происходит в атмосфере Земли.

О масштабах инфракрасного солнечного излучения говорит тот факт, что на него приходится 58% всего спектра электромагнитных волн, исходящих от нашего светила.

Такой, достаточно широкий диапазон ИК лучей делят на три части:

длинные волны, излучаемые нагревателем с температурой от 35 до 300 °C;

средние — от 300 до 700 °C;

короткие — более 700 °C.

Все они излучаются возбуждёнными атомами (т. е. обладающими избыточной энергией), а также ионами вещества. Источником ИК излучения являются все тела, если их температура выше абсолютного нуля (минус 273 °C).

Итак, в зависимости от температуры излучателя формируются ИК лучи разной длины волны, интенсивности и проникающей способности. А от этого и зависит, как инфракрасное излучение воздействует на живой организм.

 

 Польза и вред ИК излучения для здоровья человека

 

Ответить на вопрос — вредно ли для человека инфракрасное излучение, можно, вооружившись некоторыми сведениями.

Длинноволновые ИК лучи, попадая на кожу, воздействует на нервные рецепторы, вызывая ощущение тепла. Поэтому инфракрасное излучение ещё называют тепловым.

Более 90% этого излучения поглощается влагой, содержащейся в верхних слоях кожи. Оно вызывает лишь повышение температуру кожного покрова. Медицинские исследования показали, что длинноволновое излучение не только безопасно для человека, но и повышает иммунитет, запускает механизм регенерации и оздоровления многих органов и систем.

Особенно эффективными в этом отношении являются ИК лучи с длиной волны 9,6 мкм. Этими обстоятельствами обусловлено применение инфракрасного излучения в медицине.

Совсем иной механизм воздействия инфракрасных лучей на организм человека, относящегося коротковолновой части спектра. Они способны проникнуть на глубину нескольких сантиметров, вызывая нагревание внутренних органов.

В месте облучения из-за расширения капилляров может появиться покраснение кожи, вплоть до образования волдырей. Особенно опасны короткие ИК лучи для органов зрения. Они могут спровоцировать образования катаракты, нарушения водно-солевого баланса, появления судорог.

Причиной известного эффекта теплового удара служит именно коротковолновое ИК излучение. Повышение температуры головного мозга на 1 °C уже вызывает его признаки:

головокружение;

тошноту;

учащение пульса;

потемнение в глазах.

Перегревание на 2 °C может спровоцировать развитие менингита.

Теперь разберёмся с понятием интенсивности электромагнитного излучения. Этот фактор зависит от расстояния до источника тепла и его температуры. Длинноволновое тепловое излучение малой интенсивности играет важную роль для развития жизни на планете. Человеческий организм нуждается в постоянной подпитке этими длинами волн.

Таким образом, вред и польза инфракрасного излучения определяется длиной волны и временем воздействия.

 

Как избежать вредного воздействия ИК лучей

 

Обогреватели — источники ИК излучения.

Поскольку мы определились, что негативное влияние на человеческий организм оказывает коротковолновое ИК излучение, выясним, где нас может подстерегать эта опасность. Прежде всего это тела с температурой, превышающей 100 °C. Такими, могут явиться следующие. Производственные источники лучистой энергии (сталеплавильные, электродуговые печи и пр.) Снижение опасности их воздействия достигается специальной защитной одеждой, теплозащитными экранами, применением более новых технологий, а также лечебно-профилактическими мероприятиями для обслуживающего персонала.

Обогреватели. Самым надёжным и проверенным из них является русская печь. Излучаемое ею тепло не только чрезвычайно приятно, но и целебно. К великому сожалению эта деталь быта почти полностью канула в Лету. На смену ей пришли все возможные электрические обогреватели, водяные инфракрасные панели и тд. Те из них, чья тепловыделяющая поверхность защищена теплоизолирующим материалом или температура поверхности излучения ниже 100°C, излучают мягкое длинноволновое излучение. Оно оказывает благотворное влияние на организм. Обогреватели с поверхностью излучения выше 100°C излучают жёсткое, коротковолновое излучение, которое и может привести к описанным выше негативным последствиям. В техническом паспорте обогревателя производитель обязан указать характер излучения этого прибора.

 

Коротковолновый обогреватель.

Если же вы стали обладателем коротковолнового обогревателя, соблюдайте правило — чем ближе обогреватель, тем меньшим должно быть время его воздействия!!!

Инфракрасное излучение и его влияние на организм человека

ИНФРАКРАСНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА.

Инфракрасным излучением (ИК) называют электромагнитное излучение, длинна волны которой больше красного конца видимого света (0,74 мкм), но меньше микроволнового радиоизлучения(1-2 мм), т. е. от 0,74 мкм до 1–2 мм.

Его открыл в 1800 году Фредерик Уильям (Фридрих Вильгельм) Гершель — английский астроном немецкого происхождения. Этот вид излучения получил название – «тепловое излучение», т.к. попадая на предметы, оно впитываются телом, преобразуясь в тепловую энергию.

Инфракрасную область спектра можно условно разделить на три области (все цифры примерные):

• коротковолновая область (0,74 — 1,5 мкм — источник с температурой более 700°С)
• средневолновая область (1,5 — 5,6 мкм — источник с температурой от 300 до 700°С)
• длинноволновая область (5,6 — 100 мкм — источник с температурой от   35 до 300 °С)

ИК-лучи выделяют все нагретые твёрдые и жидкие тела, при этом длина излучаемой волны зависит от температуры тела — чем она выше, тем короче волны, но выше интенсивность излучения.

Из этого следует, что источники инфракрасного излучения – это все окружающие нас предметы, которые нагрели до определенной температуры.

Различают две основные группы источников ИК излучения – светлые и темные.

Светлые источники инфракрасного излучения тепла дают инфракрасное излучение, с малой долей в области видимого света и воспринимается глазом. Инфракрасное излучение, исходящее от тёмного источника инфракрасного излучения, может быть воспринято только ощущением тепла кожей человека, но не зрением. Поверхностная температура, не более 700 градусов (длина волны = 3 микрометрам и больше), является границей между этими двумя группами. Наиболее известным и значимым источником инфракрасного излучение является Солнце (около 50% его излучения лежит в инфракрасной области). Известная русская печь, применяемая для отопления дома, является темным источником инфракрасного излучения тепла.

 

Влияние на здоровье человека инфракрасного излучения.

ИК тепло необходимо  человеку. Человеческий организм как излучает инфракрасные лучи, так и поглощает их. У каждого диапазона тепловых волн свои способности проникать через атмосферу и через кожные покровы человека.

Максимальный прогрев вызывает коротковолновое ИК излучение, т.к. оно наиболее глубоко проникает в организм. Тепло с длинами волн примерно от 7 до 14 мкм проникает не только под кожу человека, но также и на клеточный уровень.

В результате этого воздействия повышается потенциальная энергия клеток организма, и из них будет уходить несвязанная вода, повышается деятельность специфических клеточных структур, растет уровень иммуноглобулинов, увеличивается активность ферментов и эстрогенов, происходят и другие биохимические реакции. Это касается всех типов клеток организма и крови. Однако длительное воздействие коротковолнового инфракрасного излучения на организм человека — нежелательно. Именно на этом свойстве основан эффект теплового лечения, широко используемого в физиотерапевтических кабинетах, и  длительность процедур — ограничена.

Длинноволновое излучение проникает в организм человека значительно меньше по сравнению с коротковолновым излучением. Современные исследования в области биотехнологий показали, что именно длинные тепловые (ИК) волны имеют исключительное значение в развитии всех форм жизни на Земле. Поэтому их называют  биогенетическими лучами, или лучами жизни. Организм человека нуждается  в постоянной подпитке длинноволновым теплом. Его недостаток  подвергает организм  возникновению различных заболеваний, быстрому старению на фоне общего ухудшения самочувствия.  Тепло дальнего спектра ИК излучения мягкое и нежное, проникая под кожный покров, оно воздействует на него с внутренней стороны, способствуя расширению капилляров, расслаблению напряженных мышц, сухожилий и суставов, оно нормализует процесс обмена и устраняет причину болезни, а не только её симптомы. Воздействие этого спектра излучения содействует активному поглощению внешней энергии, за счет этого в организме повышается уровень гемоглобина, активность гормонов и ферментов, активизируется иммунитет, а на клеточном уровне идет стимуляция жизненной активности.

 

Инфракрасное длинноволновое излучение — вред или польза

Вредно ли использование инфракрасных отопительных систем?

     Инфракрасное излучение ― это излучение тепла, способ теплообмена.  Теплообмен — процесс  переноса теплоты от одного тела к другому . Теплообмен всегда происходит по  направлению: от тел с более высокой температурой к телам с более низкой. Теплообмен может осуществляться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и инфракрасным излучением.

Теплопроводность — передача  внутренней энергии от одной части тела к другой или от одного тела к другому при их непосредственном контакте. Конвекция —  теплопередача, осуществляемая путём переноса энергии потоками  газа (воздуха) или жидкости. Инфракрасное излучение — электромагнитное излучение, испускаемое за счёт внутренней энергии телом, находящимся при определённой температуре. Все нагретые в той или иной степени тела, излучают инфракрасные лучи. И организм человека, не является  исключением. Чем выше температура тела, тем больше энергии передаёт оно путём излучения. При этом энергия частично поглощается этими телами, а частично отражается.

     Инфракрасное излучение  занимает спектральную область между красным концом видимого излучения  и микроволнами.

 

    

     В отличие от рентгеновских, ультрафиолетовых или СВЧ инфракрасные лучи абсолютно безопасны для организма человека в диапазоне излучения тела самого человека.

     Диапазон излучения тела человека от 6 до 20 мкм. Поэтому любое внешнее излучение с такими длинами волн наш организм воспринимает, как своё собственное и интенсивно поглощает его. Организм получает при этом улучшение микроциркуляции крови, повышается скорость окислительно-восстановительных процессов. Человек ощущает улучшение самочувствия, снимается усталость.

     Самый известный естественный источник инфракрасных лучей на нашей Земле ― это Солнце. Солнце находится на расстоянии многих миллионов километров (около 150 млн. км.) И, поскольку его орбита имеет форму эллипса, расстояние до Земли переменное. Однако, это не мешает Солнцу передавать энергию через все это громадное пространство, практически не расходуя энергию, не нагревая пространство. Вместо этого нагревается непосредственно Земля, на которую попадают солнечные лучи, и уже земля и другие нагретые Солнцем предметы нагревают воздух.

     А самый известный искусственный источник длинноволновых инфракрасных лучей ― это русская печь, тепло от которой обогревало весь дом. И как мягкое природное тепло приятно согревает  промезщее «до костей» тело, практически вливаясь в него.

Инфракрасные волны в диапазоне дальнего излучения проходят  через воздух, почти  не нагревая его, проникают в тело человека, на клеточный уровень и запускают там ферментативную реакцию. Первоначально инфракрасное излучение начали применять в США в клиниках для обогрева недоношенных новорождённых детей, что подтверждает безопасность воздействия инфракрасной энергии на человека.  И,  именно этими волнами облучает мать плод в период от зачатия и до самого рождения.  

     Положительное влияние длинноволнового излучения на живой организм подтверждают новейшие исследования в области биотехнологий. 

     Человек постоянно нуждается в подпитке теплом. В случае  недостатка длинноволнового тепла  организм ослабляется, человек чувствует ухудшение самочувствия, начинает болеть. Влияет это и на быстрое старение. Например,  заключенные в глубокое подземелье, люди стареют гораздо быстрее, из-за недостаточного получения длинноволнового тепла.

     Дальние инфракрасные  лучи называют лучами жизни (биогенетическими лучами), так как  они сыграли ключевую роль в развитии жизни на нашей планете.

     Инфракрасное (тепловое) излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека как ощущение тепла. При этом длина излучаемой волны, зависит от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения.

     При низких температурах излучение нагретого твёрдого тела почти целиком расположено в инфракрасной области, и такое тело кажется тёмным. При повышении температуры излучаемые телом волны смещаются в видимую область спектра, и тело вначале кажется тёмно-красным, затем красным, жёлтым и, наконец, при высоких температурах ― белым.

     Длинноволновые обогреватели имеют наименьшую температуру излучающей поверхности, поэтому выделяют волны преимущественно в части длинноволнового спектра. При такой температуре поверхности они не светятся, их называют темными. Средневолновые обогреватели имеют температуру поверхности выше и их обычно называют серыми, а коротковолновые, с максимальной температурой – белыми или светлыми. Коротковолновое инфракрасное излучение является наиболее активным, так как обладает наибольшей энергией фотонов, способных проникать в ткани организма и интенсивно поглощаться водой, содержащейся в тканях.  Инфракрасные лучи оказывают на организм человека в основном тепловое воздействие, под влиянием которого в организме происходят тепловые сдвиги, уменьшается кислородное насыщение крови, понижается венозное давление, замедляется кровоток и, как следствие, наступает нарушение деятельности сердечно-сосудистой и нервной систем. Находиться под воздействием коротковолновое инфракрасного излучения длительное время не рекомендуется, т. к. это может принести вред здоровью человека.

     Мы определились с одной характеристикой инфракрасного излучения – это длина волны. Вторая, не менее важная – интенсивность излучения,  которую можно определить как энергию, излучаемую с единицы площади в единицу времени (ккал/(м²· ч) или Вт/м²).

     Воздействие инфракрасного излучения может быть общим и локальным. При длинноволновом излучении повышается температура поверхности тела, а при коротковолновом ― изменяется температура лёгких, головного мозга, почек и некоторых других органов человека. Значительное изменение общей температуры тела (1,5-2^oС) происходит при облучении инфракрасными лучами большой интенсивности. Воздействуя на мозговую ткань, коротковолновое излучение вызывает «солнечный удар». Человек при этом ощущает головную боль, головокружение, учащение пульса и дыхания, потемнение в глазах, нарушение координации движений, возможна потеря сознания. При интенсивном облучении головы происходит отёк оболочек и тканей мозга, проявляются симптомы менингита и энцефалита. Так же, при попадании коротковолновых инфракрасных лучей на органы зрения, может возникнуть катаракта.

     Поэтому ― то  и нельзя длительное время находиться под воздействием коротковолного обогревателя. Важно находиться на определенном расстоянии от таких обогревателей и непродолжительное время.

     Приятно погреться у костра в холодное время, но не стоит засовывать в него руки. Напомним, что перечисленные выше последствия от несоблюдения правил использования  коротковолнового ИК обогревателя, не следует отождествлять с воздействием длинноволнового ИК обогревателя.

     Науке неизвестны какие-либо негативные влияния длинноволнового инфракрасного излучения на организм человека. Наоборот, сейчас длинноволновое инфракрасное излучение нашло широкое распространение в медицине, что говорит не только о его безвредности, но и о полезном действии на организм.

     В ходе проведенных исследований многие ученые мира пришли к выводу, что инфракрасное излучение благотворно влияет на человека. Кроме того, ряд научных лабораторий США (Dr. Masao Nakamura «О&P Medical Clinik», Dr. Mikkel Aland «Infrared Therapy Researches» и др.) сообщают о полученных в ходе исследований эффектах:

   Подавление роста раковых клеток,

   Уничтожение некоторых видов вируса гепатита,

   Нейтрализация вредного воздействия электромагнитных полей,

   Излечение дистрофии,

   Повышение количества вырабатываемого инсулина у больных диабетом,

   Нейтрализация последствий радиоактивного облучения,

   Излечение или значительное улучшение состояния при псориазе,  

   Способствует кровообращению в организме,

  Согревает и поддерживают температуру нашего тела,

  Разрушает соединения с вредными металлами, помогает выводить их из организма,

  Имеет дезодорирующее, очищающее, противоядное воздействие,

  Прекращает распространение вредных микробов и грибков в    организме,

  Активизирует рост растений,

  Очищает загрязненный воздух,

  Улучшает обмен веществ в организме человека.

     Продукция, использующая инфракрасное излучение в его длинноволновом диапазоне  способна оказывать терапевтическое  воздействие на стресс и усталость, раздражительность, простудные и др. заболевания. А приятное мягкое тепло мы воспринимаем как свое родное, естественное тепло.  

 

      

 

 

 

 

Воздействие инфракрасного излучения на организм человека

Главная → Статьи → Воздействие инфракрасного излучения на организм человека

Инфракрасное излучение – это часть светового спектра, которая не видна человеческим глазом, но ощущается в виде тепла. Лучи такого излучения не только не приносят вреда телу, но еще и оказывают огромное множество положительных действий. Инфракрасный спектр делится на 3 вида волн (в зависимости от длины). Самые длинные из них (7-14 мкм) соответствуют длине волн, которые излучает человеческое тело. Благодаря этому явлению энергия из вне свободно поглощается телом, увеличивая качество его работы. Это и рост иммуноглобулинов в крови, и повышение активности ферментных систем, и ускорение многих биохимических реакций.

При помощи длинноволнового инфракрасного излучения можно избавиться от токсинов и других вредных веществ в организме. Это достигается благодаря тому, что нагретые клетки способствуют быстрому выводу через мочу, пот и сальные железы соли тяжелых металлов (ртуть, свинец и другие) и токсины.

При регулярном воздействии инфракрасных волн уменьшается уровень холестерина, что способствует значительному снижению риска развития инфарктов и инсультов. Так же снижаются цифры артериального давления, и повышается эластичность сосудистых стенок.

На опорно-двигательную систему инфракрасное излучение действует в качестве обезболивающего средства: снимает боли в мышцах при травмах и растяжениях, облегчает состояние в суставах при радикулите, артрите и ревматизме, снижает частоту судорог в ногах.

Положительное влияние инфракрасного излучения заметно и при простудных заболеваниях. Иммунитет укрепляется в несколько раз, при этом размножение вирусов и бактерий замедляется. Благодаря этим эффектам процесс выздоровления сокращается в 2 раза.

При ожогах различной степени инфракрасные лучи ускоряют восстановление пораженных участков и частично снимают боль.

Также тепловое излучение применяется и в неврологии. Помогает избавиться от нервных тиков, вызванных повышенной нервозностью, улучшает состояние нервной системы после воздействия стрессов. Положительное действие наблюдается и при лечении бессонницы.

При метеоризме инфракрасные лучи способствуют уменьшению газообразования в кишечнике, так же снижают воспаление в желчном пузыре при холецистите.

Интернет-магазин массажеров NewReal може предложить вашему вниманию ручные массажеры с функцией инфракрасного излучения, такие как например:

 

Ручной массажер Vigorous

 

Ручной массажер RT-1013

 

Нефритовая грелка

 

и другие. (смотрите в разделах «Массажеры для тела»)

 

← все статьи

Польза и вред ИК излучения

Когда началась техногенная эра, человечество все больше и больше начало сталкиваться с различными видами излучений. И, соответственно, все больше людей начало узнавать о различных видах излучений: радиоактивное, ультрафиолетовое, инфракрасное, рентгеновское, магнитное и электромагнитное излучение в целом.

Науке неизвестны какие-либо негативные влияния инфракрасного излучения на организм человека. Инфракрасное излучение или тепловое излучение — это вид распространения тепла. Это то же самое тепло, которое Вы чувствуете от горячей печки, солнца или от батареи центрального отопления. Оно не имеет ничего общего ни с ультрафиолетовым излучением, ни с рентгеновским. Абсолютно безопасно для человека. Более того, сейчас инфракрасное излучение нашло очень широкое распространение в медицине (хирургия, стоматология, инфракрасные бани), что говорит не только о его безвредности, но и о полезном действии на организм.

В инфракрасном спектре есть область с длинами волн примерно от 7 до 14 мкм (так называемая средневолновая часть инфракрасного диапазона), оказывающая на организм человека по-настоящему уникально-полезное действие. Эта часть инфракрасного излучения соответствует излучению самого человеческого тела с максимумом на длине волны около 10 мкм. Поэтому любое внешнее излучение с такими длинами волн наш организм воспринимает как «своё», поглощает его и оздоровляется.

Существует так же понятие дальнего, или длинноволнового инфракрасного излучения. Какое же влияние оказывает оно на тело человека? Это влияние разделяют на две составляющих. Первая из них – общеукрепляющее действие, которое помогает организму бороться со многими известными болезнями, усиливает иммунитет, повышает природную сопротивляемость организма, помогает бороться со старостью. Вторая – прямое лечение общих недомоганий, с которыми мы встречаемся повседневно.

Dr.Aaron M. Flickstein так начинает свою статью «Infrared Thermal System»: «Что такое на самом деле инфракрасное излучение? Вам не о чем волноваться — это не имеет ничего общего с жестким ультрафиолетовым излучением «С», которое обжигает и вредит коже или же с радиоактивным излучением. Инфракрасное излучение это просто форма энергии, которая нагревает объекты непосредственно без нагревания воздуха между источником излучения и объектом».

Во время приготовления пищи с помощью ИК лучей продукты стерилизуются, уничтожаются вредные микроорганизмы и дрожжи, сохраняя при этом все минералы и витамины. Инфракрасные печи не имеют ничего общего с микроволновыми печами. Они не разрушают продукты, а, наоборот, сохраняют все их природные качества.

В заключение хочется сказать следующее: инфракрасное излучение — это одна из составляющих частей обычного солнечного света. Практически все живые организмы находятся под воздействием солнца и, следовательно, инфракрасных лучей. Более того, именно без этих лучей наша планета не прогревалась бы до привычных для нас температур, не прогревался бы воздух, на Земле царил бы вечный холод. Инфракрасное излучение – естественный природный вид передачи тепла. Ничего более.

Инфракрасное длинноволновое излучение

Длинноволновые инфракрасные лучи являются невидимой человеческому глазу частью спектра солнечных лучей. Длинноволновым инфракрасным излучением называют волны инфракрасного излучения длинной от 4 до 400 мкм, среди которых 90% волн имеют длину 8-14 мкм. Несколько десятилетий назад, учёные в области аэрокосмонавтики проводили исследования по изучению условий существования человека в космосе при невесомости, вакуума, предельных нагрузках и низких температурах. Тогда они обнаружили, что необходимым условием нормальной жизнедеятельности человеческого организма является получение волн солнечного излучения длинной 8-14 мкм. Поэтому длинноволновые инфракрасные лучи назвали «живительные солнечные лучи». Излучение с данной длиной волн, воздействуют на частицы воды в клетках, возникает эффект «резонанса» усиливающий проникающую способность. При этом происходит стимуляция жизненной активности на клеточном уровне.

Эта часть «ЖИВИТЕЛЬНЫЕ СОЛНЕЧНЫЕ ЛУЧИ» инфракрасного излучения соответствует излучению самого человеческого тела с максимумом на длине волны около 10 мкм. Поэтому любое внешнее излучение с такими длинами волн наш организм воспринимает как «своё».

Инфракрасные лучи проникают более глубоко под кожный покров, при этом повышается температура, которая действует с внутренней стороны на кожный покров. При повышении температуры происходит расширение капилляров, стимулируется кровоток, ускоряется метаболизм, вследствие этого повышается регенеративная деятельность тканей, иммунитет, возникает лечебный эффект. Инфракрасные волны в диапазоне длинноволнового инфракрасного излучения проходят через воздух, практически не нагревая его. Они могут глубоко проникать непосредственно в тело человека, на клеточный уровень, запуская там ферментативную реакцию. Именно этими волнами будущие матери облучают плод от его зачатия до рождения. Морские черепахи откладывают яйца на песчаных пляжах и зарывают их в песок. Под воздействием длинноволновых инфракрасных лучей солнечного света (только они доходят до кладки яиц) через некоторое время появляются маленькие черепашки. Птицы высиживают свои яйца, используя тепло своего тела вплоть до созревания яйца, таким образом, давая жизнь потомству. Благодаря длинноволновому инфракрасному излучению из белка и желтка формируются ткани нового организма: кости, клетки крови, нервная система и т.д. Современные исследования в области биотехнологий доказали, что именно длинноволновое инфракрасное излучение имеет исключительное значение в развитии всех форм жизни на Земле. По этой причине его называют также биогенетическими лучами. Наше тело само излучает длинные инфракрасные волны, но оно само нуждается также и в постоянной подпитке длинноволновым теплом. Если это излучение начинает уменьшаться или нет постоянной подпитки им тела человека, то организм подвергается атакам различных заболеваний, человек быстро стареет на фоне общего ухудшения самочувствия. Так как постоянное поглощение инфракрасных лучей способствует приливу сил и здоровью нашего тела, человек интуитивно ищет его источники. Нет человека, которому не нравилось бы «погреться на солнышке» или посидеть у костра. А если нет возможности или времени делать это? Тогда на помощь человеку приходят созданные им же для повседневного использования на работе и дома устройства, использующие специальные излучатели длинноволнового инфракрасного излучения.

В нашем сумасшедшем мире не всегда есть возможность добрать энергию из естественного источника. Что делать в этом случае? Тут то человеку и помогут приборы, которые созданы специально для повседневной зарядки нашего организма. Сейчас предоставляется широчайший выбор самых разнообразных излучателей. Инфракрасные сауны, инфракрасные полы, инфракрасные лампы, инфракрасные матрасы и даже инфракрасная одежда! Список можно продолжать. В продаже присутствует порядка десяти различных по своему назначению видов бытовых приборов на основе инфракрасных излучателей.

Инфракрасное излучение является воистину революционной методикой. Нормализация процесса обмена веществ помогает устранить причину болезни, а не только симптомы. Исследования в области проникающего дальнего инфракрасного излучения продолжаются и по сей день в десятках исследовательских центров расположенных по всему Миру.

Различают два вида положительных воздействий на организм человека инфракрасных излучателей. Первый вид напрямую связан с широкомасштабным бытовым (дома и на работе) использованием продукции на основе использования дальнего инфракрасного излучения. Энергия, которая передается организму, помогает усилить природную сопротивляемость организма, повышает иммунитет и позволяет предотвратить основную массу известных заболеваний. Фактически, это одна из форм интенсивной терапии, но даже несведущему в медицине человеку очевидны преимущества инфракрасного излучение перед хирургией и химиотерапией.

Инфракрасное излучение не только предотвращает, но и лечит. В этом и заключается второй вид положительного воздействия дальнего инфракрасного излучения на организм человека. Да, с помощью продукции на основе инфракрасного излучения можно оказывать прямое терапевтическое воздействие. Методика получила широкое распространение в различных медицинских учреждениях Японии, США, Канады, Европы и странах СНГ. На данный момент в России практически не используется подобная методика, но уже в самом скором времени это отставание будет ликвидировано.

Как уже говорилось выше, инфракрасные волны, глубоко проникая в тело, несут тепло и энергию в каждую клеточку нашего организма. Благодаря этому свойству кровь начинает бежать быстрее, а значит, увеличивается метаболический обмен, который усиливает снабжение иммунной системы, улучшает питание мускулов и серьезно повышает снабжение тканей кислородом.

Ниже приведен список заболеваний, которые поддаются лечению регулярным использованием дальнего инфракрасного излучения (этот список с каждым годом пополняется все новыми и новыми заболеваниями):

• Проблемы излишнего веса
• Нарушения циркуляции крови
• Высокое / низкое кровяное давление
• Почечная недостаточность
• Целлюлит
• Нарушения сна
• Ревматизм и артрит
• Ожоги кожи
• Сердечно — сосудистые заболевания
• Воспаления суставов
• Судороги
• Боли спины
• Стрессы
• Бронхиты
• Очистка организма от токсинов и шлаков
• Хронические боли в мышцах
• Желудочные боли
• Нарушения пищеварения
• Пневмония
• Кожные заболевания
• Оздоровление организма
• Астма
• Болезни уха, горла, носа
• Простудные заболевания
• Поясничные боли
• Артрозы
• Слабость и истощение организма

Воздействие инфракрасного излучения на организм

При воздействии инфракрасного излучения на организм, в нём:

— подавляется рост раковых клеток;

— уничтожаются некоторые виды вируса гепатита;

— нейтрализуется пагубное воздействие электромагнитных полей;

— излечивается дистрофия;

— у больных диабетом повышается количество вырабатываемого инсулина;

— нейтрализуются последствия радиоактивного излучения;

— значительное улучшение, или, даже, излечение псориаза;

— обращение цирроза печени.

Тело человека нуждается в регулярной подпитке длинноволновым теплом. Организм начинает болеть, если такая подпитка отсутствует. Наверное, все замечали, как появляется прилив сил после пребывания на солнышке или после посиделок у костра. Только, ведь таких возможностей у человека может и не быть, особенно если он проживает в крупном мегаполисе. Вот тогда и выручат этого человека инфракрасные излучатели, которые он сам же и создал.

Инфракрасные излучатели и их благотворное лечебное воздействие на организм человека

Огромным достоинством дальнего инфракрасного излучения является то, что при его воздействии, устраняется не только симптомы болезни, но и её причины.

Многие наши современные болезни вытекают из неблагоприятной окружающей среды. Накопление всевозможных ядов в организме приводит к тому, что многие люди живут с постоянной болью, чувством истощения, усталости и подавленности. Практически у каждого человека можно обнаружить в организме наличие пестицидов, тяжёлых металлов, продуктов сгорания топлива и других вредных соединений.

Недавние исследования доказали, что, при воздействии на организм человека инфракрасных лучей, происходит стимулирование клеток на вывод из организма через мочу и пот ядовитых веществ, в том числе, ртути и свинца. А ведь очищение от токсинов – это несомненное условие предотвращения многих болезней. Если совместить лечение инфракрасным излучением со здоровым питанием, диетами и голоданием, то такая система лечения представит собой широкий спектр проверенных возможностей, выходящих за рамки обычной традиционной медицины.

К основным эффектам инфракрасного излучения можно отнести:

• улучшение общего и местного крово- и лимфообращения;
• антиспастическое (сосуды),
• гипотензивное;
• уменьшение отечности тканей;
• миорелаксирующее;
• обезболивающее;
• регенераторное (синтез белка)
• иммунностимулирущее;
• бактерицидное и бактериостатическое действие.
• нарушение сердечнососудистой деятельности, за счёт уменьшения уровня холестерина в крови, и снижения высокого давления;
• варикозное расширение вен;
• нарушение циркуляции крови. При воздействии инфракрасного излучения происходит расширение сосудов, стимулируется улучшение циркуляции крови;
• происходит устранение артрических болей, судорог, менструальных болей, ревматизма, радикулита;
• инфракрасные лучи сдерживают процесс размножения вирусов, что, при регулярных сеансах, позволит избежать простудные заболевания, или значительно ускорить процесс выздоровления;
• помогает бороться с проблемами избыточного веса и целлюлитом;
• помогает уменьшить боль при ожогах, одновременно ускоряя процесс создания новой кожи;
• успокаивается нервная система;
• стабилизируется работа иммунной системы;
• происходит устранение ряда нарушений пищеварительной системы.

А это значит, что инфракрасное излучение может воздействовать не только на кожу (как, например, ультрафиолетовое излучение), но и на более глубокие ткани — такие, как мышцы, суставы, нервные волокна.

Более того, воздействуя инфракрасным излучением на области поверхностного расположения больших кровеносных сосудов (например, в подмышечной, локтевой и подколенной ямках), а также на подкожные лимфатические узлы, мы можем оказывать общее воздействие на весь организм через активацию универсальных функций крови и лимфы!

Таким образом, инфракрасное излучение может воздействовать не только на кожу (как например, ультрафиолетовое излучение), но и на более глубокие ткани, такие как мышцы, суставы, нервные волокна.

Более того, воздействуя инфракрасным излучением на области поверхностного расположения больших кровеносных сосудов (например, в подмышечной, локтевой и подколенной ямках), а также на подкожные лимфатические узлы возможно воздействовать и на весь организм через активацию универсальных функций крови и лимфы.

Инфракрасное излучение. Статьи компании «ООО «Медицинская техника для дома»»

       С древних времен люди хорошо знали благотворную силу тепла или, говоря научным языком, инфракрасного излучения. Инфракрасное излучение — это часть спектра излучения Солнца, которая непосредственно примыкает к красной части видимой области спектра и которая обладает способностью нагревать большинство предметов. Человеческий глаз не в состоянии видеть в этой части спектра, но мы можем чувствовать тепло. Как известно, любой объект, чья температура превышает (—273) градусов Цельсия излучает, а спектр его излучения определяется только его температурой и излучательной способностью. Инфракрасное излучение имеет две важные характеристики: длину волны (частоту) излучения и интенсивность.

       Инфракрасные лучи были открыты в 1800 году английским физиком Уильямом Гершеле

Подразделяют три области инфракрасного излучения в зависимости от длины волны: ближняя (0,75—1,5 мкм), средняя (1,5 — 5,6 мкм) и дальняя (5,6—100 мкм)(1 мкм =1/1000000 м). Инфракрасные лучи абсолютно безопасны для организма человека в отличие от рентгеновских, ультрафиолетовых или СВЧ.

       В инфракрасном спектре есть область с длинами волн примерно от 7 до 14 мкм (так называемая длинноволновая часть инфракрасного диапазона), оказывающая на организм человека по — настоящему уникальное полезное действие. Эта часть инфракрасного излучения соответствует излучению самого человеческого тела с максимумом на длине волны около 10 мкм. Поэтому любое внешнее излучение с такими длинами волн наш организм воспринимает как «своё». Самый известный естественный источник инфракрасных лучей на нашей Земле — этоСолнце, а самый известный на Руси искусственный источник длинноволновых инфракрасных лучей — это русская печь, и каждый человек обязательно испытывал на себе их благотворное влияние.

       Воздействуя на организм человека в длинноволновой части инфракрасного диапазона, можно получить явление, называемое «резонансным поглощением», при котором внешняя энергия будет активно поглощаться организмом. В результате этого воздействия повышается потенциальная энергия клетки организма, и из нее уходит не связанная вода, повышается деятельность специфических клеточных структур, растет уровень иммуноглобулинов, увеличивается активность ферментов и эстрогенов, происходят и другие биохимические реакции. Это касается всех типов клеток организма и крови.

 

      Эффекты дальнего инфракрасного излучения:

• подавление роста раковых клеток,
• уничтожение некоторых видов вируса гепатита,
• нейтрализация вредного воздействия электромагнитных полей,
• излечение дистрофии,
• повышение количества вырабатываемого инсулина у больных диабетом,
• нейтрализация последствий радиоактивного облучения,
• обращение цирроза печени,
• излечение или значительное улучшение состояния при псориазе.

 

      Современные исследования в области биотехнологий показали, что именно дальнее инфракрасное излучение имеет исключительное значение в развитии всех форм жизни на Земле. По этой причине его называют также биогенетическими лучами или лучами жизни. Наше тело само излучает длинные инфракрасные волны, но оно само нуждается также и в постоянной подпитке длинноволновым теплом. Если это излучение начинает уменьшаться или нет постоянной подпитки им тела человека, то организм подвергается атакам различных заболеваний, человек быстро стареет на фоне общего ухудшения самочувствия.

      А если нет возможности или времени делать это? Тогда на помощь человеку приходят созданные им же для повседневного использования на работе и дома устройства, использующие специальные излучатели длинноволнового инфракрасного излучения. Сегодня во всём мире существует более 10 различных по своему назначению видов бытовой продукции, основанной на использовании инфракрасного излучения. К ним относятся инфракрасные сауны, инфракрасные матрасы, инфракрасные лампы, инфракрасная одежда и др.

        Дальнее инфракрасное излучение нормализует процесс обмена и устраняет причину болезни, а не только её симптомы. Работы по изучению применения проникающего дальнего инфракрасного излучения продолжаются во всем Мире.

 

                                Лечебное действие

      Детоксикация организма

      Многие из болезней, с которыми столкнулось современное общество, берут свое начало из неблагоприятной окружающей среды. Болезни, фактически неизвестные 20 лет назад, типа хронического синдрома усталости, теперь существуют в эпидемических размерах и продолжают разрастаться с каждым годом. Дети, наиболее вероятные жертвы изменений окружающей среды.

Многие люди задаются вопросом: почему они чувствуют себя истощенными, почему их голова кажется «в тумане», почему они постоянно живут с болью? Концентрация накопленных ядовитых веществ в организме может быть первичным фактором плохого здоровья миллионов людей. Тяжелые металлы, пестициды, продукты сгорания топлива и другие химические элементы могут быть найдены в существенных количествах в организме фактически у каждого человека на нашей планете.

     Недавние исследования доказали, что нагрев организма в ИК лучах стимулирует клетки выводить из организма через пот и мочу ядовитые вещества, включая свинец и ртуть. Очищение организма от токсинов является обязательным условием предотвращения различных болезней и расстройств здоровья. Наряду со здоровым питанием, голоданием и различными диетами, система инфракрасного излучения предлагает широкий спектр проверенных возможностей, выходящих за рамки традиционной медицины.

     Поэтому регулярные сеансы инфракрасного излучения являются оптимальным способом выведения из организма вредных веществ. Имеются в виду не только токсичные вещества, попадающие в организм с пищей, но и алкоголь и никотин.

     При нарушениях сердечно-сосудистой деятельности Регулярный прием инфракрасных процедур помогает уменьшать уровень холестерина в крови, а это, в свою очередь, значительно уменьшает риск заболеваний сердца (инфаркт, заболевания коронарных сосудов и т. п.), а также снижает высокое кровяное давление. Как дополнительный эффект можно отметить, что в процессе расширения сосудов происходит тренировка отвечающих за этот процесс мышц, в результате стенки сосудов становятся более подвижными и эластичными. Уменьшаются негативные последствия варикозного расширения вен.

 

Нарушения циркуляции крови

     Нагревание тела инфракрасными волнами расширяет сосуды, стимулируя улучшение циркуляции крови, особенно в периферийных областях и капиллярах. Регулярные сеансы оказываются эффективным средством устранения таких заболеваний, как, например, недостаточная циркуляция крови в конечностях («холодные ноги» характерные для пожилых людей).

 

Мышцы и суставы

     Инфракрасные волны имеют доказанный положительный эффект для мышц и суставов, устраняя такие проблемы как судороги, артритические боли, особенно в плечах и верхнем плечевом поясе, боли мускулов, менструальные боли, ревматизм, радикулит и боль в различных органах. Инфракрасное тепло помогает бороться с тугоподвижностью конечностей. При прогреве в инфракрасной кабине подвижность пальцев увеличивается на 20 %. Аналогичной является реакция других тугоподвижных суставов и соединительной ткани.

 

Простудные заболевания

     Прием процедур в инфракрасных кабинах увеличивает сопротивляемость организма инфекциям и сдерживает процесс размножения вирусов. Следовательно, регулярные сеансы не только позволяют избегать простудных заболеваний, но и могут помочь бороться с этими болезнями едва они начались, сокращая время выздоровления. Кроме того, гораздо эффективнее излечиваются заболевания, для которых традиционно применяется прогревание организма — бронхиты, пневмония, насморк и т.п.

 

Ухо, горло, нос

     Инфракрасное излучение может быть использовано в качестве терапевтического средства лечения хронического воспаления среднего ухо и горла, бороться с кровотечением из носа.

 

Проблемы излишнего веса

     Использование инфракрасной кабины ведет к возрастанию потребления энергии, в том числе и на потоотделение, которое сжигает калории (от 900 до 2400 за сеанс). Опыт показывает, что за 30 минут, проведённых в кабине, человек теряет от 0,3 до 1,2 кг веса. Следовательно, регулярное использование кабины может помочь сбалансировать вес.

 

Целлюлит

     Целлюлит состоит из воды, жира и отходов произведенных естественными процессами организма. Целлюлит откладывается слоями под кожей, приводя к заметным косметическим проблемам. Глубокое проникновение инфракрасного тепла помогает расщеплять целлюлит, а затем выводить в виде пота.

 

Ожоги кожи

     Доказано, что инфракрасное излучение уменьшает боль от ожогов кожи и может помочь ускорить процесс создания новой кожи.

 

Расстройства нервной системы

      Сеансы в инфракрасной кабине успокаивающе действуют на нервную систему, устраняя бессонницу, стресс, нервозность, нервный тик.

 

Иммунная система

      Во время сеанса в ИК кабине в крови увеличивается содержание гемоглобина, а также эритроцитов, снабжающих органы кислородом. Стабилизируется работа иммунной системы, повышается общая сопротивляемость организма неблагоприятному воздействию внешней среды, стабилизируется обмен веществ, уменьшается анемия, улучшается работа клеток тела. Инфракрасные волны компенсируют неблагоприятное воздействие ультрафиолетовых лучей и являются единственным антидотом от солнечных ожогов.

 

Травмы и послеоперационный период

     Человеческий организм — самовосстанавливающаяся система. Процесс восстановления после механических повреждений состоит из 2-х этапов: доставка «стройматериалов» к месту «ремонта» поврежденных мест и сам процесс «ремонта». За счет ускорения метаболического обмена, время обоих этапов существенно сокращается, что ведет в ускоренному заживлению ран, ушибов, травм, переломов, рассасыванию гематом. Существенно сокращается реабилитационный период после хирургических операций (кроме случаев имплантирования искусственных материалов) и ранений.

 

Нарушения пищеварения

     Устраняется ряд нарушений пищеварения, уменьшается метеоризм, холецистит, стимулируется работа толстого кишечника.

 

Снижение боли

     С уменьшением напряжения в мышцах снижаются ишиасные боли; тепло помогает бороться с этим. Тепло уменьшает боли как у нервных корешков, так и в близлежащих тканях. В стоматологических исследованиях данный феномен упоминается, как обезболивающее средство. Тепло стимулирует уменьшение производства эндорфинов. Список проблем и заболеваний, которые могут быть устранены регулярным использованием проникающего инфракрасного излучения. Дальнее инфракрасное излучение нормализует процесс обмена и устраняет причину болезни, а не только её симптомы. Работы по изучению применения проникающего дальнего инфракрасного излучения продолжаются во всем Мире.

 

Косметические эффекты

     Активизация циркуляции крови в кожном покрове под воздействием проникающего инфракрасного излучения приводит к расширению и очищению пор кожи. Удаляются отмершие клетки, кожа становится гладкой, упругой и эластичной. Происходит очистка кожи, необходимая для проведения косметических процедур. Устраняется ряд накожных заболеваний: угревая сыпь, прыщи, крапивная сыпь, перхоть. Улучшается цвет лица, разглаживаются морщины, кожа выглядит моложе. Шрамы и рубцы на коже, даже коллоидные, смягчаются, а в ряде случаев рассасываются. Снижается уровень неприятных запахов, выделяемых кожей. Залечиваются экземы и, по неподтвержденным данным, накожные язвы.

     Целлюлит состоит из воды, жира и отходов произведенных естественными процессами организма. Целлюлит откладывается слоями под кожей, приводя к заметным косметическим проблемам. Глубокое проникновение инфракрасного тепла помогает расщеплять целлюлит, а затем выводить в виде пота. Инфракрасная кабина — прекрасное дополнение к любой антицел-люлитной программе. Основные преимущества лучистого (инфракрасного) отопления.

     Высокий КПД (до 100%) за счет непосредственного получения тепла в месте его потребления. Отсутствуют потери и эксплуатационные расходы, связанные с производством (котельная) и транспортировкой (теплосети) тепловой энергии.

     Единственный вид обогрева, дающий возможность частичного, локального прогрева требуемых зон. Поддержание более низкой температуры воздуха в помещении и сокращение потерь тепла при создании и сохранении комфортных условий (понижение температуры воздуха на 1 градус дает 5% энергосбережения).

     Практически отсутствует возрастание температуры воздуха по высоте и, соответственно, связанные с этим потери.

     Быстродействие системы и ее автоматизация, позволяет уменьшить расход тепла за счет поддержания необходимых режимов в течение суток и дней недели (снижение температуры ночью и в нерабочие дни), а также, подключение к централизованному компьютерному управлению по комплексу помещений. Соответствие автоматическим системам учета потребления всех энергоресурсов, в частности, в квартирном строительстве.

     Временное поддержание температуры при отключенной системе за счет аккумуляции тепла в конструкциях и предметах.

     Экологичность, бесшумность, влагоустойчивость, мобильность, быстрый монтаж, перенос, наращивание, демонтаж, а также, возможность поэтапного ввода в соответствии с темпами строительства. Использование в качестве основной энергосберегающей системы отопления или дополнительной и аварийной одновременно.

 

Воздействие на организм человека

     Все нагретые в той или иной степени тела, излучают инфракрасные лучи. Организм человека, исключением из этого правила не является — он излучает инфракрасные лучи в диапазоне от 6 до 20 мкм, с пиком излучения 9,6 мкм. Поэтому, любое внешнее излучение с такими длинами волн, наш организм воспринимает как свое собственное и интенсивно поглощает его. Оно наиболее глубоко проникает в организм, вызывая его максимальный прогрев. Именно на этом их свойстве основан эффект теплового лечения, широко используемого в физиотерапевтических кабинетах наших и зарубежных клиник. На таком же эффекте проникающих тепловых лучей основано действие инфракрасных саун (кабин), где интенсивная термическая энергия проникает в тело с минимальным воздействием на окружающую температуру воздуха в кабине, тело активно потеет в сравнительно мягких условиях атмосферы — 40-60 градусов. Вследствие глубокого прогрева в составе пота содержится приблизительно 80% воды и 20% твердых веществ, таких как жир, холестерол, токсины, кислоты, шлаки и т.п. (для сравнения, в обычной сауне пот содержит 95% воды и 5% твердых веществ). При этом, количество пота, выделяемого при инфракрасном воздействии в два три раза превышает этот же показатель для обычных условий при температуре 1 — 10 градусов Цельсия. Естественный процесс потоотделения при приятной, комфортабельной температуре гарантирует отличный уход за кожей, ее очистку и омоложение. Кроме того, температура тела повышается до 38,5 градусов Цельсия, имитируя естественную реакцию организма на инфекцию, при этом, подавляется действие болезнетворных бактерий и вирусов.

 

     Купить медтехнику в нашем магазине просто — закажите самостоятельно на сайте или позвоните менеджерам и проконсультируйтесь.

Биологические эффекты и медицинские применения инфракрасного излучения

Abstract

Инфракрасное (ИК) излучение представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны от 760 нм до 100 000 нм. Светотерапия низкого уровня (LLLT) или фотобиомодуляционная терапия (PBM) обычно использует свет в красной и ближней инфракрасной области спектра (600–100 нм) для модуляции биологической активности. Многие факторы, условия и параметры влияют на терапевтические эффекты ИК, включая плотность потока, освещенность, время и повторение лечения, пульсацию и длину волны.Все больше данных свидетельствует о том, что ИК может оказывать фотостимулирующее и фотобиомодуляционное воздействие, особенно принося пользу нервной стимуляции, заживлению ран и лечению рака. Нервные клетки особенно хорошо реагируют на ИК, который был предложен для ряда приложений нейростимуляции и нейромодуляции, и в этом обзоре обсуждаются недавние успехи в нервной стимуляции и регенерации.

Применение ИК-терапии в последние годы быстро развивалось. Например, была разработана ИК-терапия, которая на самом деле не требует внешнего источника питания, такого как материалы, излучающие ИК-излучение, и одежду, которая может питаться только от тепла тела. Еще одна область интереса — возможное участие солнечного ИК-излучения в фотостарении или фотоомоложении как противоположных сторонах медали, и должны ли солнцезащитные средства защищать от солнечного ИК-излучения? Лучшее понимание новых разработок и биологических последствий ИК может помочь нам улучшить терапевтическую эффективность или разработать новые методы PBM с использованием длин волн ИК.

Ключевые слова: Инфракрасная стимуляция нейронов, фотостарение, повреждение ДНК, нейропротекция головного мозга, АФК, АТФ, молекулы воды, нагревание

1.Введение

Инфракрасное излучение (ИК) представляет собой тип электромагнитного излучения, включая длины волн от 780 нм до 1000 мкм. ИК-диапазон разделен на разные диапазоны: ближний инфракрасный (БИК, 0,78–3,0 мкм), средний инфракрасный (МИР, 3,0–50,0 мкм) и дальний инфракрасный (ФИК, 50,0–1000,0 мкм), как определено в стандарте ISO 20473:2007. Оптика и фотоника — Спектральные полосы [1]. В нескольких исследованиях сообщалось, что ИК может улучшать заживление кожных ран, фотопрофилактику, снимать боль, скованность, усталость при ревматоидном артрите, анкилозирующем спондилите, потенцировать фотодинамическую терапию, лечить офтальмологические, неврологические и психические расстройства и стимулировать пролиферацию мезенхимальных и сердечных заболеваний. стволовые клетки [1–9].

Низкоинтенсивная световая терапия (LLLT) определяется как «Лечение с использованием облучения светом низкой мощности, так что эффекты являются реакцией на свет, а не на тепло. Используются различные источники света, особенно маломощные лазеры». в данных дескриптора медицинских предметных рубрик (MeSH) за 2017 год. Фотобиомодуляционная терапия (PBM) — это «форма светотерапии, в которой используются неионизирующие формы источников света, включая лазеры, светодиоды и широкополосный свет в видимом и инфракрасном спектре.Это нетермический процесс, в котором участвуют эндогенные хромофоры, вызывающие фотофизические (то есть линейные и нелинейные) и фотохимические явления в различных биологических масштабах. Этот процесс приводит к благоприятным терапевтическим результатам, включая, помимо прочего, облегчение боли или воспаления, иммуномодуляцию и ускорение заживления ран и регенерации тканей». как определено Anders et al. [10]. В настоящее время принято решение, что «терапия PBM» является более точным и конкретным термином для терапевтического применения света низкой интенсивности по сравнению с «LLLT».

Все фотобиологические реакции определяются поглощением энергии фотоакцепторными молекулами (хромофорами) при облучении светом. Важно выяснить молекулярный механизм взаимодействия света с тканью путем идентификации фотоакцепторных молекул. Считается, что физиологические эффекты, вызванные ИК, обусловлены двумя основными типами фотоакцепторов (т. е. цитохром-с-оксидазой и внутриклеточной водой) [11]. Поглощение фотонов преобразует свет в сигналы, которые могут стимулировать биологические процессы [12].Действие ИК-света на динамику воды в мембранах, митохондриях и/или клетках может модулировать сигнальные пути, продукцию активных форм кислорода (АФК), АТФ (аденозинтрифосфат), Ca ²⁺ , NO и группу инозитолфосфатов [13]. –16]. Вторичным эффектам всегда предшествуют первичные эффекты, включая передачу сигналов стресса, метаболические процессы, организацию цитоскелета, пролиферацию/дифференциацию клеток и гомеостаз (в зависимости от повреждения или метаболических окислительно-восстановительных потенциалов) [17, 18]. Кроме того, Шапиро и соавт. продемонстрировали, что ИК-свет может возбуждать клетки за счет поглощения воды, при этом повышение температуры воздействует на плазматическую мембрану и изменяет электрическую емкость, тем самым деполяризуя клетки-мишени [19].

Поллак и др. продемонстрировали, что вода в определенных местах внутри клеток существует как более химически/биологически активная молекула [20]. Большая часть внутриклеточной воды динамична и имеет упорядоченную структуру для поддержания жизненных процессов в биологических системах [21].Поскольку спектр электромагнитного поглощения воды находится в основном в ИК-диапазоне, поглощение фотонов может приводить к быстрому повышению внутриклеточной температуры [22], что может способствовать нежелательным физиологическим изменениям температуры, рН, осмоса и выхода АТФ [23, 24].

Миллиарды лет солнце излучало ИК-излучение, и живые организмы на Земле эволюционировали, чтобы справляться с ИК-излучением как с важным экологическим фактором в зависимости от среды их обитания. Многие древние методы лечения применяли солнечный свет для заживления ран и облегчения боли.Спектр солнечного света в окружающей среде и соответствующий ему спектр поглощения воды приведены в [25]. Видно, что солнечное излучение и сильные полосы поглощения воды практически совпадают. Прежде чем солнечный свет проникает в атмосферу, он представляет собой более равномерный спектр излучения. Когда солнечный свет достигает земли, некоторые полосы поглощаются окружающим газом или молекулами воды в атмосфере. Поскольку человеческое тело на 70% состоит из воды, оно потенциально может аккумулировать большое количество энергии, которая могла бы модулировать биологические процессы, за счет сильного резонансного поглощения ИК-излучения солнечного света, опосредованного молекулами воды.

Наложение спектров солнечного излучения и поглощения воды, показывающее, что наиболее значительные области перекрытия находятся в области 800–1300 нм

В последние годы сочетание технических, клинических и фотобиологических принципов стало важным для понимания терапевтические эффекты ЛТ. Например, в последние годы системы доставки по оптическим волокнам стали важной технологией для облегчения НИЛТ [26]. Волоконная оптика может передавать свет с определенной длиной волны на большие расстояния, используя полное внутреннее отражение, что позволяет им изгибаться вдоль его пути и фокусировать пятно излучения на определенной области.Хотя процедуры доставки света, необходимые для использования НИЛТ при заболеваниях легких и дыхательных путей, сложны, можно применять оптические волокна внутри игл [27].

Кроме того, была описана неинвазивная доставка энергии на большие расстояния с использованием импульсного инфракрасного лазерного устройства (IPLD) с длиной волны 904 нм и частотой 3 МГц, которое, как утверждается, имеет оригинальный механизм действия, называемый «фото- инфракрасная импульсная биомодуляция» (ПИБМ). Устройство было применено в клиническом исследовании больных раком на поздних стадиях и в случае возрастной дегенерации желтого пятна (географической атрофии) с сопутствующим неврологическим заболеванием, оно продемонстрировало достаточные доказательства его избирательного, отдаленного, репаративного и/или регенеративного физиологического действия. 16, 28, 29].

Предыдущие клинические исследования показали, что НИЛИ имеет широкий спектр преимуществ для различных групп пациентов, различных медицинских показаний и состояний без какого-либо серьезного риска побочных эффектов. Адекватная дозиметрия важна для терапии НИЛИ и ПБМ; появился основной принцип, названный «двухфазная реакция на дозу», когда было обнаружено, что большие дозы света менее эффективны, чем меньшие дозы [30]. Это явление проявляется в благоприятных неврологических эффектах транскраниальной НИЛТ при черепно-мозговой травме, где результаты значительно различаются в зависимости от количества процедур и плотности энергии каждого отдельного лечения.

В настоящем обзоре представлены только некоторые из ключевых исследований, посвященных новому применению и научным открытиям, связанным с ИК-излучением. Особое внимание будет уделено новым применениям, включая испускающие ИК-излучение материалы для одежды, терапию с помощью ИК-сауны, терапию Waon и т. д. Кроме того, мы представляем некоторые недавно полученные научные данные о стимуляции нервной системы, фотостарении, фотоомоложении, противоопухолевом действии, регенерации нервной и жировой ткани. .

2. Новые разработки и применение инфракрасной терапии в биологических областях

2.1. Инфракрасно-излучающие материалы для одежды

В последние годы развитие нанотехнологий позволило создать функциональную спортивную одежду со многими свойствами, позволяющими повысить эффективность занятий спортом, повысить производительность, эффективность и комфорт. Например, спортивная одежда должна позволять владельцу сохранять тепло в холодных условиях и сохранять прохладу в жарких условиях за счет отвода пота от кожи. В общем, механизм действия материалов, излучающих ИК-излучение, заключается в преобразовании тепловой энергии тела (конвекция и теплопроводность) в излучение в диапазоне длин волн ИК-излучения от 3 до 20 мкм для индукции гомеостаза и фотобиомодуляции за счет более глубокого проникновения ИК-излучения и молекулы воды. впитывается в кожу [25].Использование материалов, генерирующих ИК-излучение, возможно, полезно для улучшения кровообращения и обмена веществ в организме человека.

Предыдущие исследования показали, что воздействие ИК может активировать фибробласты, усиливать синтез коллагена и экспрессию трансформирующего фактора роста-бета1 (TGF-бета1) в ранах крыс [31]. Предыдущие исследования показали, что включение наноразмерных частиц германия (Ge) и диоксида кремния (SiO ₂ ) в композитные волокна дает нановолокна из поливинилового спирта (ПВС).Длина волны излучения этих мембран из нановолокна находилась в диапазоне 5–20 мкм при 37 °C и имела коэффициент излучения 0,891 (абсолютно черное тело имеет максимальный коэффициент излучения 1) и мощность излучения 3,44 × 102 Вт·м ^{— 2} с плотностью полотна 5,55 г ⁻² . Противомикробные свойства, вызванные дальним инфракрасным излучением, могут быть эффективными для уменьшения количества бактерий как против Staphylococcus aureus , так и против Escherichia coli на 99,9%, и показали снижение Klebsiella pneumoniae на 34.8 % [32].

Футболисты использовали одежду, излучающую FIR (плотность 225 г/м ⁻² , 88 % полиамидной пряжи Emana (PA66), излучающей дальний ИК-излучение, 88 % волокна из полиамида 66 Emana (PA66), 12 % спандекса, коэффициент излучения 0,88 и излучаемая мощность 341 Вт/м ² при 37°C в диапазоне длин волн 5–20 мкм). Эти предметы одежды использовались в течение 10 часов в качестве одежды для сна в течение трех ночей подряд, чтобы уменьшить отсроченную болезненность мышц через 48 часов после интенсивной плиометрической тренировки [33].

Пластырь, излучающий дальнее инфракрасное излучение, применяется для терапевтического лечения остеоартрита коленного сустава.Заднюю поверхность коленного сустава больной обрабатывали пластырем на 12 ч в сутки и 5 дней в неделю при продолжительности лечения 4 нед. Пластырь был изготовлен компанией Chongqing Kaifeng Medical Instrument Co. Ltd, Китай, которая предоставила пластину, покрытую запатентованным минеральным образованием, состоящим из 33 элементов, предназначенных для генерации дальнего ИК-излучения за счет действия излучателя. В ходе исследования проводилось ультразвуковое сканирование переднего отдела коленного сустава в продольной проекции.Он показал, что у пациентов из группы FIR было меньше суставного выпота (40%) по сравнению с исходным уровнем (80%) [34].

Тинг-Кай Леунг и др. использовали керамический порошок (производства Bioenergy Development Ltd, Таоюань, Тайвань) для исследований in vitro и in vivo. Его средний коэффициент излучения составлял 0,98 на длинах волн от 6 до 14 мкм с нетепловыми эффектами при комнатной температуре. Экспериментальные мишени включали клетки рака молочной железы MCF-7, клетки макрофагов, клетки меланомы, клетки миобластов, клеточную линию хондросаркомы, эпителиальные клетки молочной железы человека MCF-10A и колени кроликов [35].Наиболее важным результатом исследования было то, что этот биокерамический препарат мог облегчить воспалительный артрит коленных суставов кролика [36]. Кролики получали внутрисуставные инъекции липополисахарида (ЛПС) для индуцирования стерильного воспаления, а затем их помещали в клетку, окруженную слоем, содержащим биокерамику, в экспериментальной группе. Позитронно-миссионная томография (ПЭТ) показала, что биокерамика способна снимать воспаление в суставах через 7 дней после инъекции ЛПС.

2.2. Инфракрасные сауны и терапия Waon

Использование дальних инфракрасных саун для лечения основано на глубоком проникновении излучения в кожу для восстановления гомеостаза терморегуляции. У малоподвижных пациентов, страдающих остеоартритом или сердечно-сосудистыми заболеваниями дыхательных путей, инфракрасные сауны могут применяться в качестве альтернативы умеренным физическим упражнениям. Они оказывают терапевтический эффект без какого-либо неблагоприятного воздействия на застойную сердечную недостаточность, преждевременные сокращения желудочков, уровни натрийуретического пептида в головном мозге, функцию эндотелия сосудов, потерю веса, окислительный стресс или хроническую усталость [37].

Терапия Waon означает, что тело помещают в ИК-камеру на 15 минут при температуре 60°C, затем его заворачивают в тепловые одеяла и кладут для поддержания тепла еще на 40 минут, и, наконец, пациент пьет воду, чтобы восполнить потерю влаги по поту. Это может улучшить сердечную функцию и полезно в реабилитации [38].

Терапия Waon проводилась один раз в день, 5 дней в неделю в течение 2 недель. Всего было исследовано 76 пациентов с терапией Waon и 73 контрольных субъекта в 19 центрах [39].Значения натрийуретического пептида типа В в плазме, классификация болезней «Нью-Йоркской кардиологической ассоциации», 6-минутная прогулочная дистанция и кардиоторакальный коэффициент были значительно улучшены в группе терапии Waon по сравнению с контрольной группой. Испытание продемонстрировало безопасность и эффективность лечения этой целевой группы пациентов с хронической сердечной недостаточностью.

Терапия Waon оказывает адъювантное действие при хронической обструктивной болезни легких. Группа Waon показала большую жизненную емкость легких и пиковую скорость выдоха, чем контрольная группа.Необходимы дальнейшие исследования для изучения механизма действия, в частности, может ли терапия Waon быть связана с увеличением потока NO в дыхательных путях [40].

Хроническая сердечная недостаточность вызывает эндотелиальную дисфункцию сосудов. Было продемонстрировано, что терапия ИК-сауной улучшает дисфункцию эндотелия сосудов у хомяков с экспериментальной кардиомиопатией, которых ежедневно обрабатывали экспериментальной системой дальней ИК-сауны в течение 15 минут. Через 4 недели мРНК артериальной эндотелиальной синтазы оксида азота (NO) (а также экспрессия белка) и продукция NO значительно увеличились по сравнению с нормальным контролем [41].

3. Новые исследования в области инфракрасной терапии

3.1. Нейронная стимуляция

Инфракрасная нейронная стимуляция (INS) имеет более высокое пространственное разрешение без электрохимической связи между источником и тканью-мишенью. Кроме того, излучение ИК-излучения может быть точно настроено для отражения входящего сигнала; однако потенциальными недостатками INS являются риски теплового повреждения тканей передозировкой энергии и ограниченная глубина стимуляции, зависящая от свойств ткани поглощать ИК-излучение [42].

Многие исследователи обнаружили, что применение непрерывного или импульсного света приводит к различным результатам в исследованиях заживления ран и регенерации тканей [43]. Низкочастотный импульсный ИК-лазер значительно стимулировал образование костных узелков в клетках черепа крыс in vitro с помощью низкоэнергетического Ga-Al-As лазера (2 Гц, 830 нм, 500 мВт, 0,48 3,84 Дж/см ² ) [44]. ]. Что касается ИНС, считается, что порог безопасности включает предотвращение нагревания ткани в зависимости от нейронных мишеней, длины волны, частоты пульса, мощности и т. д. [45, 46].ИНС для кохлеарного импланта сравнима с электрической стимуляцией, в то время как другие нейронные мишени могут иметь более низкие пороги безопасности для ИНС. Импульсный диодный лазер с длиной волны 1,844 1,873 мкм м, длительностью импульса 35~1000 мкс, частотой повторения 2 Гц использовали для выявления составных потенциалов действия. Результаты показали, что длительности импульса 35 мкс было достаточно, чтобы вызвать сложные потенциалы действия из улитки. Для проведения составного потенциала действия 50 мк пиковая мощность была постоянной при длительности импульса 100 мкс~1000 мкс, но демонстрировала более высокую пиковую мощность при длительности импульса 35 мкс [47].

Одним из возможных механизмов ИНС являются фототермические эффекты, вызванные поглощением энергии водой, а не фотохимические реакции, которые могут происходить с излучением, обладающим большей энергией фотонов (более короткой длиной волны), или фотомеханические волны давления [48]. Термочувствительный ионный канал, называемый «переходным рецепторным потенциалом ваниллоида 1» (TRPV1), является возможным рецептором, который стимулируется во время ИНС. TRPV1 может активироваться термически за счет энергии излучения, поглощаемой водой, присутствующей в нервной ткани.Поскольку большинство мышей с нокаутом TRPV1 не реагировали на ИК-оптическую стимуляцию улитки, о чем свидетельствует отсутствие какого-либо потенциала действия, передаваемого по слуховому нерву во время ИК-воздействия (λ = 1,85, 1,86 мкм), это наблюдение подтвердило гипотезу о том, что TRPV1 вовлечен в генерации потенциала действия посредством ИК-излучения [49]. Кроме того, изолированные клетки сетчатки и вестибулярного ганглия грызунов использовали для наблюдения реакции, вызванной ИК-лазером. При добавлении блокаторов каналов TRPV1 и TRPV4 для идентификации первичных эффекторов исследование пришло к выводу, что каналы TRPV4 вызывают ответ сенсорных нейронов, запускаемый ИК-лазерным облучением (λ = 1.87 мкм) [50].

Внутриклеточный Ca ²⁺ является важным вторичным мессенджером для различных биологических процессов, таких как сокращение гладкой мускулатуры, высвобождение нейротрансмиттера и регуляция сигнальных путей [51]. После воздействия ИК-излучения (1862 нм) в желудочковых кардиомиоцитах новорожденных крыс наблюдалось быстрое повышение внутриклеточного кальция до уровня пульсации в клетках [52]. Используя флуоресцентный анализ, ИК-импульсы 1862 нм (0,2 1 Гц) могут стимулировать как вызванные ИК, так и спонтанные кальциевые события.События кальция, вызванные ИК, демонстрировали меньшую амплитуду и более короткие постоянные времени по сравнению со спонтанными событиями кальция. Митохондриальный ингибитор Ca ²⁺ был использован и подтвердил гипотезу о том, что импульсное ИК-излучение регулирует Ca ²⁺ в митохондриях через митохондриальный обменник Na ⁺ /Ca ²⁺ и митохондриальный Ca ²⁺

В 2016 г. Кен Чжао и др. рассмотрели применение ИНС, сосредоточив внимание на ее способности стимулировать различные типы нейронов оптическим излучением, включая лицевой нерв, улитку, вестибулярную систему и кору [53].Они пришли к выводу, что инфракрасное излучение в основном поглощается водой».

Периодическое ИК фемтосекундное лазерное излучение (780 нм) наблюдалось для синхронизации отдельных или небольших групп кардиомиоцитов в качестве «оптического водителя ритма» [54]. В этом исследовании мощность ИК-лазера была адекватно отрегулирована, чтобы вызвать периодическое высвобождение кальция и избежать гиперпродукции цитозольного кальция. Лазер применяли со средней суммарной мощностью от 15 до 25 мВт. Ответ кальция с синхронизацией в изолированных кардиомиоцитах (или конкретной клетке в группе кардиомиоцитов) зависел от средней мощности лазера на клетке-мишени.

Предыдущие исследования показали, что импульсное ИК-излучение с длиной волны 1860 нм или 790~850 нм стимулирует потенциалы действия во многих различных типах нервных клеток, таких как седалищные клетки, слуховые нервы и кардиомиоциты [52, 55, 56]. Полукружной канал crista ampullaris рыбы-жабы (функционирующий как орган равновесия внутреннего уха) чувствителен к ИК-излучению (1862 нм) [57]. При облучении сенсорного эпителия различными видами ИК-импульсов наблюдалась активация фазных тормозных и возбудительных афферентных ответов.Однако при термической стимуляции сенсорного эпителия не наблюдалось фазовых потенциалов действия афферентных нервов.

Кроме того, ИК-лазер (λ = 1450 нм и 1860 нм) может кратковременно ингибировать распространение потенциалов действия в эндогенных немиелинизированных и миелинизированных аксонах. регистратор сигналов. Данные показали, что потенциал действия, вызванный электрической стимуляцией, блокировался ИК-излучением, включая сокращение мышц аплизии и проводимость седалищного нерва крысы.

Кроме того, импульсный ИК-лазер (1,86 мкм) применяли для оценки пространственной избирательности остро поврежденной улитки у морской свинки. Нервный ответ нижнего двухолмия был преобразован в кривые пространственной настройки, чтобы сравнить различия между акустически вызванными ответами и ответами, вызванными ИК-импульсом [58]. Большинство кривых пространственной настройки указывало на то, что оптическая стимуляция может активировать избирательные популяции нейронов так же, как акустическая стимуляция; только 10% профилей не могли быть проанализированы или сопоставлены.

Основным недостатком ИНС является выделение тепла в ткани, что может стать препятствием для разработки имплантируемых устройств для таких приложений, как искусственные улитки. Недавно была разработана гибридная техника электрооптической стимуляции, сочетающая ИНС с электрической стимуляцией [59, 60]. Седалищный нерв задней конечности крысы облучали импульсным диодным лазером (λ = 1875 нм) при электростимуляции. Кроме того, было замечено, что повышение температуры нервной ткани, вызванное оптической стимуляцией, может усиливать ответ гибридной электрооптической стимуляции нервов.

3.2. ИК-воздействие на кожу: фотостарение и фотоомоложение

В последние годы фотодерматологические исследования достигли огромного прогресса в понимании молекулярных механизмов, лежащих в основе хороших и плохих эффектов, которым кожа человека может подвергаться в ответ на воздействие ИК-излучения. В большинстве исследований для освещения ИРА использовались искусственные источники света. Это позволяет определить наиболее эффективную длину волны, мощность и плотность потока энергии для облучения субъектов, чем при использовании ИК-излучения окружающей среды от солнца, содержащего несколько длин волн, которые могут вызывать тепловую индуцированную ММП-1 и индуцированную фотозащиту кожи человека [61]. .

Поскольку кожа человека постоянно подвергается воздействию инфракрасного излучения окружающей среды, эта энергия может прямо или косвенно стимулировать выработку свободных радикалов или АФК. Многие исследователи обнаружили, что кратковременный всплеск АФК, индуцированный ИК-излучением, может быть полезен для фотоомоложения. ИК-излучение (8~12 мкм м) при заживлении ран на всю толщину кожи у крыс показало усиление высвобождения фактора роста и противовоспалительного цитокин-трансформирующего фактора роста-β1 (TGF-β1), который приводит к активации фибробластов для улучшения заживления ран [31]. Кроме того, ИК-излучение (λ = 950 нм) использовалось для непосредственной стимуляции пролиферации фибробластов, что приводило к усилению пролиферации фибробластов in vitro [62].

Предполагается, что молекулярный механизм БИК-излучения (λ=810 нм) для генерации митохондриальной передачи сигналов в клетках млекопитающих связан с активацией фотоакцептора, называемого цитохром-с-оксидазой (ЦСО). Световая активация CCO стимулирует реакцию митохондриальной дыхательной цепи с образованием АФК и приводит к активации NF-kB в эмбриональных фибробластах [13, 63].Кроме того, поглощение ПБМ ИК-излучения структурированной внутриклеточной водой может вызывать дополнительные изменения молекулярной колебательной энергии и влиять на третичную конформацию ферментов, ионных каналов и других белков. Эти относительно небольшие изменения в структуре белка могут активировать сигнальные пути (например, с помощью инозитолфосфатов), что приводит к активации факторов транскрипции и изменениям в экспрессии генов [64, 65].

Кроме того, первичные кожные фибробласты человека были проанализированы с помощью микрочипового анализа после облучения ИРА in vitro.Анализ микрочипов показал, что 599 генов, регулируемых IRA, по-разному экспрессировались в первичных дермальных фибробластах человека, что имело отношение к метаболическим процессам во внеклеточном матриксе, гомеостазу кальция, передаче сигналов стресса и регуляции апоптоза [17]. Это исследование также показало, что ИРА приводит к образованию АФК как внутри, так и снаружи митохондрий. Авторы предположили, что для активации экспрессии генов могут быть задействованы три основных сигнальных пути, включая пути митоген-активируемых протеинкиназ (MAPK), кальция и интерлейкина 6/сигнального преобразователя и активатора транскрипции 3 (STAT3).Кроме того, гены, индуцированные ИРА, значительно отличались от генов, индуцированных УФ-излучением. Это открытие подразумевает, что разные длины волн света могут приводить к специфическим сигнальным путям в дермальных фибробластах человека.

Однако свободные радикалы и АФК, индуцированные ИК-излучением, могут быть палкой о двух концах: в низких дозах они могут активировать защитные реакции, а в высоких дозах АФК могут повреждать органеллы и клетки кожи, что приводит к фотостарению. Многие исследования показали, что ИК-излучение в диапазоне от 760 до 1000 нм участвует в фотостарении и фотоканцерогенезе кожи человека [66].Механизм повреждения кожи ИК-излучением основан на активации матриксной металлопротеиназы-1 (ММР-1), которая опосредована стимуляцией пути p38-MAPK и сигнальных путей киназы 1/2, регулируемой внеклеточным сигналом (ERK1/2) в ответ на облучение ИРА. При однократном или многократном (1 раз в неделю в течение 4 недель) облучении кожи человека ИК-излучением может наблюдаться различная экспрессия проколлагена I типа и более высокая экспрессия TGF-β1, -β2 и -β3 [67, 68].

Кроме того, для облучения кожи человека использовалась ИК-лампа с максимальным излучением в области 1100~1120 нм.Кровеносные сосуды, окрашенные маркером эндотелиальных клеток CD31, увеличивались под действием ИК-излучения, вероятно, за счет повышающей регуляции фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) и понижающей регуляции антиангиогенного фактора тромбоспондина-2 (TSP-2) в эпидермисе кожи [69]. ].

Свободные радикалы, индуцированные ИРА, могут снижать содержание антиоксидантов, таких как каротиноиды, в различной степени в коже человека. В частности, каротиноид, ликопин, быстро снижался по сравнению с бета-каротином [70]. Многие неинвазивные измерения использовались для изучения образования свободных радикалов в коже человека во время воздействия ИК-излучения, такие как резонансная рамановская спектроскопия, спектроскопия отражения и измерение цвета кожи [71, 72].

Электронная парамагнитно-резонансная спектроскопия основана на резонансном поглощении микроволнового излучения путем согласования разности энергий спинов свободного неспаренного электрона в магнитном поле, при этом можно измерить реверсирование спина и поглощение микроволновой энергии [73]. Эффект вращения в тканевой воде со значительным демпфированием, вызванным резонансным поглощением микроволнового излучения, следует учитывать, чтобы избежать последствий высокого импеданса на этом частотном уровне (10 ⁹ Гц). В предыдущих исследованиях резонансная рамановская спектроскопия и спектроскопия электронного парамагнитного резонанса применялись параллельно на коже 17 добровольцев. Нитроксидные радикалы (со свободным неспаренным электроном у атома азота) использовали для определения антиоксидантной способности кожи in vivo. Результаты показали, что скорость снижения уровня нитроксида коррелирует с концентрацией кожных каротиноидов [74].

Антиоксидантный механизм каротиноидов заключается в гашении синглетного кислорода с помощью сопряженной системы углеродных двойных связей.Концентрация каротиноидов может указывать на полный уровень антиоксидантов в коже человека [75]. Резонансная рамановская спектроскопия является неинвазивным оптическим методом для устранения влияния неоднородностей и измерения концентрации каротиноидов в коже [76].

Кроме того, индуцированное ИРА истощение каротиноидов у десяти добровольцев было проанализировано с помощью резонансной рамановской спектроскопии, а глубинное распределение концентрации каротиноидов на ладонной поверхности предплечья было определено с помощью конфокальной рамановской микроскопии [77]. Результаты показали, что после облучения ИРА концентрация каротиноидов сразу снижалась и сохранялась до 60 минут после облучения. Исходный уровень исходной концентрации антиоксидантов восстанавливался через 24 часа после воздействия.

АФК, вызванные высокими дозами ИРА, могут значительно снизить содержание антиоксидантов in vivo. Это следует учитывать, и кожа должна подвергаться только низким и средним дозам излучения ИРА, чтобы избежать повреждения тканей и фотостарения. Barolet и соавт. в авторской статье, озаглавленной (Инфракрасное излучение и кожа: друг или враг?) [3], подчеркнули выраженное двухфазное дозовое воздействие ИК на кожу.Положительное воздействие низких доз ИК на кожу включало фотозащиту от повреждений, вызванных УФ-излучением, фотоомоложение, уменьшение пигментных поражений и уменьшение количества тонких линий и морщин. Таким образом, данные в целом подтверждают вывод о том, что оптимальные параметры света имеют решающее значение для различного применения НИЛТ и ПБМ, особенно на коже, но также и на других системах органов [78].

Инфракрасное тепловое воздействие может быть патологическим для кожи. Когда температура кожи превышает 39°С во время ИК-облучения, это может индуцировать образование АФК и патологические эффекты за счет изменений структурной целостности, вызванных индукцией ферментов в коже [79].Кроме того, регуляция экспрессии белка аквапорина-3 участвует в функциональных механизмах интенсивного импульсного света с длиной волны 560 нм, который играет важную роль в гомеостазе кожи для транспорта отходов и низкомолекулярных растворенных веществ [80].

Как упоминалось выше, высокие температуры кожи могут активировать термочувствительные ионные каналы семейства TRPV1, повышая концентрацию внутриклеточного Ca ²⁺ внутри клетки и последующую активацию сигнальных путей [81, 82].

3.3. Противоопухолевое действие

За последнее десятилетие ряд исследований показал, что ИК-излучение может вызывать некоторые повреждения ДНК в раковых клетках [83–85]. Предлагаемый механизм связан с окислительным стрессом. ИР воздействует на цепь переноса электронов, генерируя АФК, которые не только стимулируют передачу сигнала на умеренных уровнях, но также могут напрямую повреждать клеточные органеллы при генерировании на чрезмерных уровнях. Сообщалось, что индуцированные ИР митохондриальные АФК способны повреждать митохондриальную ДНК человека (мтДНК), которая принимает форму кольцевой двухцепочечной молекулы длиной 16 559 п.н., содержащей 37 генов, что приводит к изменению функции дыхательной цепи [86].Кроме того, мутации мтДНК играют важную роль в патологических аномалиях. К настоящему времени обнаружено более 100 точечных мутаций в мтДНК [87].

Частота мутаций мтДНК значительно выше, чем у ядерной ДНК. Это связано с тем, что механизмы репарации ДНК против повреждения ДНК, вызванного окислительным стрессом, не так эффективны в митохондриях, как в ядре клетки. Это относится к объемным повреждениям ДНК или фотопродуктам, таким как пиримидиновые (6–4) пиримидоновые фотопродукты или димеры циклопиримидина [88]. Кроме того, мтДНК расположена рядом с цепью переноса электронов, которая имеет самую высокую индуцированную ИР генерацию АФК на стороне клетки. Следовательно, АФК с высокой вероятностью вызывают повреждение мтДНК и запускают каскад апоптоза и гибели клеток.

Для выяснения внутриклеточной локализации АФК, индуцированных ИРА, для предварительной обработки фибробластов человека использовали антиоксиданты [17]. Антиоксидант N-ацетилцистеин может повышать внутриклеточный уровень глутатиона [89], удалять активные формы кислорода во всех различных клеточных компартментах и, следовательно, способен ингибировать все изменения в экспрессии генов, индуцированных IRA.Однако IRA по-прежнему активирует гены, связанные с АФК, если MitoQ используется в качестве антиоксиданта, который был разработан для удаления АФК, специфически происходящих внутри митохондрий [90]. Это означает, что другие активируемые IRA хромофоры в разных клеточных компартментах могут быть вовлечены в индуцированное IRA образование АФК и не ограничиваются исключительно митохондриями. Кроме того, индуцированная ИРА экспрессия фермента ММР-1 в первичных фибробластах кожи человека может быть снижена антиоксидантами, такими как аскорбиновая кислота, (α)-токоферол, эпигаллокатехингаллат, (-)-эпикатехин или фенилпропионовая кислота [91].Кроме того, было высказано предположение, что фермент ММР-1 ведет себя как «храповик броуновского движения», управляемый динамикой воды, которую можно стимулировать ИК-светом. Например, активированная коллагеназа (ММР-1) действует как молекулярный храповик, играя роль в ремоделировании тканей и взаимодействии клеточного матрикса [92]. Следовательно, для защиты от преждевременного старения кожи, вызванного излучением ИРА, можно применять соответствующие антиоксиданты. Линии клеток рака молочной железы человека MDA-MB-231, MCF7, T47D и нормальные эпителиальные клетки молочной железы (184B5) облучали методом MIR (λ = 3.0~5,0 мкм). Количественный протеомный анализ был использован для изучения MIR-регулируемых физиологических реакций клеток рака молочной железы, включая остановку клеточного цикла G ₂ /M, ремоделирование сети микротрубочек до расположения астрального полюса, изменение актинового плацентарного цитоскелета и уменьшение количества клеток. миграционная активность[85].

Чанг и др. продемонстрировали, что ИК-излучение (3~5 мкм) может вызывать набухание и остановку клеточного цикла в фазе G ₂ /M в клетках рака легкого A549 [84].ИК-излучение также может ингибировать фосфорилирование циклинзависимой киназы 1 (CDK1) и циклина B1, что приводит к остановке прогрессирования клеточного цикла. Кроме того, перинуклеарное распределение актиновых филаментов в клетках рака легкого предполагает, что окислительный стресс, вызванный ИК-излучением, влиял на остановку клеточного цикла, реорганизацию цитоскелета и влиял на баланс антиоксидантов [93]. Это исследование также показало, что ИК-излучение запускает ось ATM/ATR-p53-p21 в ответ на повреждение ДНК, что приводит к образованию ядерных очагов 53BP1 и c-h3AX и активации пути ATM/ATR-p53-p21, участвующего в ремонт ДНК.Эти данные предполагают, что ИК-излучение индуцирует систему репарации ДНК в ответ на повреждение ДНК.

FIR (4~1000 мкм) излучение вызывает молекулярные колебания, приводящие к повышению температуры внутри клеток, и может вызвать локальный тепловой стресс. Индукция белка теплового шока (HSP) 70 может ингибировать высвобождение цитохрома с из митохондрий, что является предшествующим этапом апоптоза [94]. Предыдущая литература показала, что низкая базальная экспрессия HSP70 и изменения в клеточной морфологии наблюдались в чувствительных к FIR клеточных линиях HSC3, Sa3 и A549 [95].

Кроме того, FIR индуцирует гипертрофию клеток и ингибирует пролиферацию раковых клеток A549 (легкие), HSC3 (язык) и Sa3 (десна) путем остановки клеточного цикла G ₂ /M за счет сверхэкспрессии гена ATF3 [96]. Ген ATF3 участвует в реагировании на изменения во внеклеточном или внутриклеточном микроокружении, клеточном гомеостазе, клеточном цикле и гибели клеток [97]. Однако ИК-излучение не влияло на экспрессию гена ATF3 и гипертрофию клеток в раковых клетках A431 (вульва) или MCF7 (молочная железа).Эти результаты показывают, что FIR-излучение подавляет пролиферацию раковых клеток в зависимости от конкретного типа клеток и может быть эффективным средством лечения некоторых видов рака.

Предыдущие исследования показали, что ионизирующая лучевая терапия в сочетании с паклитакселом может усиливать терапевтический эффект [98]. Паклитаксел стабилизирует микротрубочки и приводит к гибели клеток, ингибируя сегрегацию хромосом, нарушая сборку веретена во время клеточного деления и вызывая остановку клеточного цикла в фазе G ₂ /M.Кроме того, паклитаксел также активирует несколько путей митохондриальной цитотоксичности, изменяя проницаемость пор в митохондриях, рассеивая потенциал митохондриальной мембраны, высвобождая цитохром с из межмембранного пространства и образуя АФК [99]. Клетки рака шейки матки человека HeLa обрабатывали паклитакселом в сочетании с MIR-облучением (3,6, 4,1 и 5,0 мкм) и продемонстрировали улучшенные противоопухолевые эффекты [100]. IR может снизить дозировку паклитаксела при клинической противоопухолевой химиотерапии, чтобы избежать серьезных побочных эффектов, вызванных паклитакселом, таких как снижение количества лейкоцитов, выпадение волос, диарея, язвы во рту и реакции гиперчувствительности.

3.4. Регенерация нервной и жировой тканей

Транскраниальная стимуляция головного мозга с помощью ИК-излучения представляет собой использование когерентного или некогерентного света для реабилитации нейродегенеративных заболеваний головного мозга или черепно-мозговой травмы и модуляции нейробиологической функции при нетепловом воздействии; однако молекулярный механизм ИК-стимуляции мозга до сих пор неясен.

Чтобы прояснить клеточный механизм лечения NIR-лазером у пациентов с острым ишемическим инсультом, для оценки содержания АТФ в коре головного мозга после лечения лазером с длиной волны 808 нм использовали модель эмболического инсульта с малым тромбом у кроликов [101].БИК-лазер в импульсно-волновом режиме или в непрерывном режиме мог повысить содержание АТФ в коре головного мозга кроликов по сравнению с кроликами с ложной эмболизацией, особенно импульсно-волновой режим давал значительно большее увеличение содержания АТФ в коре головного мозга.

Диодный лазер Ga-Al-As с длиной волны 810 нм, работающий в импульсном режиме с частотой 10 Гц, 100 Гц и в непрерывном режиме с плотностью мощности 50 мВт/см ² в течение 12 минут, использовался для освещения головы мышей с экспериментальной черепно-мозговой травмой (ЧМТ). Мышей умерщвляли и анализировали через 2, 15 и 28 дней после ЧМТ.Так же, как размер поражения и количество продукции АТФ, частота импульсов 10 Гц лучше всего влияла на неврологическую функцию [102]. Это исследование показало, что ритм 4 ~ 10 Гц, возникающий в области гиппокампа в нормальном мозге мышей, может вступать в положительный резонанс с частотой лазерных импульсов 10 Гц для усиления нейрореабилитации мышей с ЧМТ.

Лазер с длиной волны 808 нм также может способствовать мозговому кровотоку и повышать уровень оксида азота у мышей [103]. Было высказано предположение, что ИК-лазер может способствовать мозговому кровообращению за счет высвобождения NO, а также активировать нейропротекторные пути для уменьшения количества апоптотических клеток в гиппокампе.[104]. [105].Цибриды — это нейроны, у которых собственные митохондрии заменены больными митохондриями, полученными из других клеток (например, полученных от пациентов с болезнью Паркинсона). Скорость движения митохондрий в цибридных нейритах при болезни Паркинсона значительно увеличивалась после воздействия ИК-излучения в течение двух часов. Было высказано предположение, что лечение ИК-лазером может ингибировать нейродегенеративные симптомы у пациентов с болезнью Паркинсона.

Кроме того, трансгенных мышей-предшественников белка-β-амилоида (модель мыши с болезнью Альцгеймера) обрабатывали 3 раза в неделю различными дозами 808-нм ИК-лазера [106].Уровни пептида амилоида-β в головном мозге, пептида амилоида-β в плазме и пептида амилоида-β в спинномозговой жидкости, а также количество бляшек амилоида-β в головном мозге снижались под воздействием ИК-лазера дозозависимым образом. Кроме того, индуцированное ИК-лазером образование АТФ может также усиливать сохранение нейронов и ингибировать образование амилоидных бляшек.

Эти данные, взятые вместе, показывают, что ИК-излучение может стимулировать жизнеспособность клеток и ростовые факторы, что оказывает потенциальное терапевтическое воздействие на повреждение головного мозга или дегенеративное заболевание головного мозга.Заболевания головного мозга, включая ЧМТ, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и инсульт, могут быть улучшены за счет индуцированного ИР синтеза АТФ, производства факторов роста, противовоспалительных эффектов и антиапоптоза. [107]. Кроме того, недавнее исследование также показывает, что пролиферация и дифференцировка стволовых клеток, полученных из жировой ткани, регулируются 980-нм ИК-излучением, которое, как предполагается, влияет на температурно-зависимые кальциевые ионные каналы, в то время как 810-нм ИК-излучение стимулирует выработку АТФ посредством поглощения фотонов CCO. 108].

Следует отметить, что ИК-излучение с длиной волны 810 нм поглощается не только CCO, но и в небольших количествах поглощается водой. Хотя ИК-излучение с длиной волны 980 нм мало поглощается CCO, в основном оно поглощается водой [25].

обобщает отчеты об использовании ИК-излучения для взаимодействия с клетками и тканями. В нем также освещаются некоторые медицинские применения ИК-излучения. Предлагается, чтобы длины волн источников света соответствовали спектру поглощения CCO или молекул воды.

Таблица 1

Различные медицинские применения ИК-излучения для различных клеток и тканей тканей.

[55] 9024 Darvin 2 Действие 3 [100] 3 Действие Танака и др. [83] [96]
980 нм

Medical Appection	Автор, ссылка	Target	Источник света или материал	Длина волны	РЕЗУЛЬТАТЫ
REAVE ELTRING	TOYOKAWA et al. [31]	Кожная рана у крыс	Лист с керамическим покрытием	5,6 ~ 25 мкм (максимальная интенсивность 8 ~ 12 мкм)	Способствует заживлению ран и экспрессии TGF-β1
W и другие.[109]	Кожные ссадины у мышей	Диодный лазер	810 нм	Усиленное накопление коллагена и эффект заживления
Заживление ран	Santana-Blank et al. [110, 111]	Мягкие ткани у крыс	Диодный лазер	904 нм	Способствует заживлению ран и росту зоны отчуждения (EZ) (1H-NMR 1/T2)
3 Заживление ран др. [111] Rodríguez-Santana et al.[112]	Мягкие ткани крысы	Диодный лазер	904 нм	Способствует заживлению ран, мембранный эффект, измеренный с помощью 1H-ЯМР тау(с)
Нейронная стимуляция	RAT SCIATIC NERVE	Свободный электронный лазер	2.1, 3.0, 4.0, 4,5, 5,0 и 6,1 мкм	Сгенерировали пространственно селективный отклик в небольших пучках сертификата
Дженкинс и др.[113]	Сердце взрослого кролика	Диодный лазер	1,851 мкм	Индуцированная оптическая стимуляция сердца взрослого кролика
Нейронная стимуляция	Izzo et al. [56]	Слуховой нерв песчанки	Гольмиевый: YAG-лазер	2,12 мкм	Оптическое излучение стимулировало амплитуды улиткового ответа
Нейронная стимуляция	[60]	Седалищный нерв крысы	Диодный лазер	1.875 мкм	Гибридная электрооптическая стимуляция вызывала длительные мышечные сокращения и снижала потребность в мощности лазера
Нейронная стимуляция	Shapiro et al. [19]	Клетки HEK-293T	Диодный лазер	1,889 мкм	Кратковременное изменение электрической емкости мембраны во время оптической стимуляции
Фотостарение	et al. [76].[91]	Дермальные фибробласты человека	Источник ИК-А излучения с водяной фильтрацией	760~14 40 нм	Повышенная экспрессия ММП-1 в дерме
Раковая клетка шейки матки HeLa	Волноводный термоизлучатель	3,6, 4,1 или 5,0 мкм	Вызывает коллапс потенциала митохондриальной мембраны и усиление окислительного стресса.
Antitum or Action	Chang et al.[84]	Клетки рака молочной железы и нормальные эпителиальные клетки молочной железы.	Источник черного тела с фильтром 3~5 мкм	3~5 мкм	Индуцированный G 2 /M Остановка цикла раковых клеток, ремоделирование сети микротрубочек и изменение образования актиновых филаментов
Клетки аденокарциномы легкого A549	БИК-излучатель с водяным фильтром	1,1~1,8 мкм	Активированный путь ответа на повреждение ДНК
Противотум или действие	A431 (вульва), A549 (легкое), HSC3 (язык), MCF7 (молочная железа) и Sa3 (десна) раковые клетки оксидная керамика	4~20 мкм (максимум от 7 до 12 мкм)	Подавление пролиферации раковых клеток за счет усиления экспрессии гена ATF3
Antitum or Action	Santana-Blank et al.[114]	Солидная опухоль Клинические испытания	Диодный лазер	904 нм	Противораковый эффект 88%.Десять лет наблюдения
Antitum or Action	Santana-Blank et al.[115]	Цитоморфология солидных опухолей	Диодный лазер	904 нм	Селективный апоптоз, некроз, аноикис в опухолевых тканях онкологических больных [116]	Солидная опухоль T 2w МРТ-Микроденситометрия	Диодный лазер	904 нм	Доказательство межфазной зоны отчуждения воды (EZ) как предиктора противоопухолевого ответа		Action	Santana-Blanket al.117 Регенерация нейронов	Naeser et al. [118]	Легкая черепно-мозговая травма	БИК-диоды	870 нм	Улучшение когнитивных функций, сна и симптомов посттравматического стрессового расстройства
Регенерация нейронов мозга	Lapchak.[101]. [108]	Человеческие адипозные стволовые клетки	диодный лазер	810 нм 980 нм	Стимулируют пролиферацию и дифференцива N

4 обсуждение

LLLT и / или PBM использовались для широкого диапазона различных медицинских показаний в последние годы, а клеточные и молекулярные механизмы действия НИЛИ в настоящее время лучше изучены, чем в прошлые десятилетия.

Большинство исследований предполагают, что хромофоры, ответственные за эффекты PBM, могут быть в первую очередь классифицированы как митохондриальные хромофоры, такие как CCO.

Предыдущие исследования определили, что хромофор PBM с использованием красного или ближнего ИК-диапазона является митохондриальным CCO. CCO является одним из четырех белковых комплексов (звено IV), составляющих электрон-транспортную цепь, которая осуществляет транспорт электронов на внутренней митохондриальной мембране, в конечном итоге создавая электрохимический протонный градиент для конечного фермента АТФ-синтазы (звено V) для превращения АДФ (аденозиндифосфата). ) для производства АТФ [119, 120].LLLT может увеличить активность фермента CCO, чтобы облегчить транспорт электронов и увеличить производство АТФ [121]. Кроме того, было обнаружено, что спектр действия биологического ответа в БИК-диапазоне совпадает со спектрами поглощения CCO в БИК-диапазоне, приписываемыми митохондриальным хромофорам [63, 122–124]. Поглощение цитохром-с-оксидазы в видимой и ближней инфракрасной областях спектра показывает хорошее соответствие спектру действия для увеличения синтеза ДНК в клетках млекопитающих. CCO имеет два центра меди, Cu _A и Cu _B , и два центра гема, гем _A и гем _B .Каждый из этих металлических центров может находиться в окисленном или восстановленном состоянии, что дает в общей сложности 16 возможностей. Различные фотоакцепторы были приписаны различным окислительно-восстановительным состояниям CCO, полоса 820 нм была приписана окисленной форме хромофора Cu _A CCO, полоса 760 нм — восстановленной форме Cu _B , полоса 680 нм к окисленной Cu _B , а полоса 620 нм к восстановленной Cu _A [13, 63].

С другой стороны, несколько других исследований показали, что другим возможным механизмом ПБМ, особенно на длинах волн FIR и MIR, является поглощение излучения молекулами воды.Поллак и др. продемонстрировали, что лучистая энергия может генерировать зону отчуждения (ЗО) на поверхности раздела с водой, которая обладает правильным типом гидрофильного/гидрофобного баланса [65, 125]. Вода EZ может накапливать электрические заряды и может высвобождать до 70% входной энергии.

Клеточные мембраны характеризуются наличием тонкого (нанометрового) слоя воды, который накапливается на гидрофобных поверхностях [126]. Очень небольшое количество ненагревающего ИК-излучения может передать относительно небольшое количество колебательной энергии слоям наноструктурированной воды и может нарушить ее структуру и структуру соседних молекул, не вызывая эффекта объемного нагрева (т.е. без заметного повышения температуры) [127]. Градиенты внутримитохондриальной вязкости воды идентифицировали методом наноиндентирования [128]. Синтез АТФ может снижаться и увеличиваться в ответ на модуляцию уровней активных форм кислорода, вызванную нетепловыми уровнями NIR. Возможный механизм управления этим «митохондриальным наномотором» заключается в том, что NIR может увеличить оборот АТФ за счет снижения вязкости межфазных слоев воды. Недавно Сантана-Бланк и соавт.предположили, что внешняя электромагнитная (световая) энергия может активировать кислородзависимые и кислороднезависимые пути, основанные на взаимодействиях воды и света [129]. В результате взаимодействий воды и света и механизмов передачи энергии IR генерирует межфазную EZ-воду как селективную перезаряжаемую электролитическую биобатарею [130]. Энергия света в кислородозависимых путях генерирует высокоэнергетические молекулы, называемые нуклеотид-фосфатами, включая АТФ и ГТФ. Взаимодействия воды и света в кислород-независимом пути приводят к фотоиндуцированным нелинейным колебаниям в воде, которые могут обеспечивать энергию для клеточных реакций, включая метаболизм, передачу сигналов и транскрипцию генов.

Недавно Ван и др. показали [108], что две разные длины волн в ближнем ИК-диапазоне воздействуют на стволовые клетки, полученные из жировой ткани, посредством совершенно разных механизмов действия. Было предложено, чтобы лазер с длиной волны 810 нм активировал CCO, что приводило к продукции АТФ и кратковременному всплеску АФК, но не влияло на внутриклеточный кальций. Напротив, лазер с длиной волны 980 нм также увеличивал АТФ и АФК, но при гораздо более низких плотностях потока (от одной десятой до одной сотой) и увеличивал цитозольный кальций, в то же время уменьшая митохондриальный кальций. Действие БИК с длиной волны 980 нм, но не действие БИК с длиной волны 810 нм, может быть нейтрализовано ингибиторами каналов ионов кальция, такими как TRPV.Нагревание или охлаждение клеток отменяло действие 980 нм, но не 810 нм. Это исследование показало, что 980 нм могут работать, воздействуя на наноструктурированные водные слои в ионных каналах TRPV, в то время как 810 могут напрямую активировать активность фермента CCO. графически суммирует два наиболее важных предполагаемых биологических механизма действия ИР.

Предлагаемые механизмы действия ИК на молекулярном и клеточном уровне. TRPV = транзиторный рецепторный потенциал ваниллоида; АФК = активные формы кислорода; АТФ = аденозинтрифосфат.

В дополнение к пониманию фотобиологических механизмов LLLT/PBM с использованием длин волн FIR/MIR и NIR важно разработать параметры света с учетом клинического опыта и желаемой терапевтической цели для достижения оптимальных медицинских и биологических эффектов, как показано на . В клинической практике двухфазный эффект доза-ответ имеет решающее значение для получения оптимальных клинических результатов [30]. Другой руководящий принцип заключается в том, что повторение лечения ежедневно (или даже чаще или реже) до заживления раны или достижения ремиссии заболевания лучше, чем однократное применение НИЛТ.LLLT можно сравнить с питательной пищей для человеческого организма; Адекватное ежедневное потребление является лучшим.

Обзор детерминант и факторов, которые необходимо учитывать при ИК-терапии

Вся материя в конечном итоге состоит из заряженных частиц, таких как субатомные частицы, электроны, протоны и т. д. Когда электромагнитное излучение падает на материю, заряженные частицы поглощают энергию, что приводит к колебания в зависимости от энергии отдельных фотонов (длины волны). Видимый свет обычно поглощается электронами на молекулярных орбиталях, в то время как энергия инфракрасного излучения обычно поглощается связями внутри молекул, что приводит к усилению колебательных режимов, таких как скручивание, растяжение и изгиб.Оба вида энергии могут преобразовываться и рассеиваться в другие молекулярные колебания в виде повышенной тепловой энергии (температуры).

Как различать ближнее и дальнее инфракрасное поглощение, которые взаимодействуют с разными элементами тканевой структуры (водой, белками, аминокислотами, липидами и т. д.). Это интересный вопрос, потому что мы не можем предполагать, что оптические характеристики излучения останутся прежними, потому что БИК и БИК могут поглощаться и переизлучаться хромофорами ткани в виде электромагнитных волн с разными длинами волн в течение очень короткого периода времени.Возможно, что окончательный фотобиологический результат возникает из множества источников, включая исходное поглощение фотонов падающего света, различные повторно излучаемые электромагнитные волны, возникающие из клеточных структурных молекул, и индукцию электромагнитных полей, влияющих на энергетический обмен внутри клеток.

Оптика тканей описывает подходы к математическому моделированию для анализа того, как фотоны различных длин волн взаимодействуют с тканью. Фотоны могут либо поглощаться, либо рассеиваться (неупруго или упруго).В макроскопическом масштабе инструмент моделирования Монте-Карло был применен для изучения проникновения и поглощения света кожей человека во время LLLT. Насури и др. моделировали распространение лазера через трехслойную модель кожи человека в спектральном диапазоне от 1000 до 1900 нм [131]. Этот тип анализа необходим для разработки параметров, обеспечивающих максимальную глубину проникновения света в ткани без риска термического повреждения верхних слоев кожи. Кроме того, профиль луча лазерного пятна, который может быть однородным или гауссовым, может увеличить локальную объемную дозу, что важно при выборе длины волны и мощности лазера в LLLT.

В целом механизмы действия ИК-излучения можно разделить на две большие группы, перечисленные в . Очевидно, необходимы дополнительные исследования для изучения механизмов ИК-излучения в медицинской и биохимической областях.

Таблица 2

Различные аспекты механизмов ИК-излучения

Механизм передачи энергии

Механизм прохождения сигнала

Электрическая емкость клеток регулируется ИК Клеточные структуры (вода, белки, аминокислоты, липиды и т.д.) Зона отчуждения, образующаяся в воде, действует как перезаряжаемая биологическая батарея Взаимодействие между инфракрасным излучением и молекулами воды

IR влияет на окислительно-восстановительное состояние клеток в митохондриях и модулирует активные формы кислорода и продукцию АТФ. Стимуляция оксида азота, цитохромоксидазы, факторов транскрипции, цитокинов, факторов роста, медиаторов воспаления и др.132 индуцирует в объемной воде высвобождение и транспорт протонов, активируя мембранные сигнальные пути и эффекты трансмембранных ионных каналов [133].

Взаимодействие излучения с организмом человека

Существует множество видов электромагнитного излучения: гамма-лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовое излучение, видимый свет, инфракрасное излучение, радиоволны и т. д.Каждый вид излучения по-разному влияет на организм.

Ионизирующее излучение

Ионизирующее излучение, такое как гамма-лучи, рентгеновские лучи и определенная часть ультрафиолетового света (коротковолновое УФ-излучение) могут ионизовать атомы из-за их большой энергоемкости. В результате ДНК в организме может быть повреждена, а клетки тела могут измениться. Даже небольшая доза ионизирующего излучения опасна для организма. В долгосрочной перспективе это может вызвать рак.

Неионизирующее излучение

Неионизирующее излучение, о котором пойдет речь ниже, инициирует все виды биологических процессов, но представляет опасность только при слишком интенсивном излучении.Что это за биологические процессы и когда мы имеем дело с риском?

Ультрафиолетовый свет

Ультрафиолетовые лучи спектра А и В являются наиболее энергоемкими формами неионизирующего излучения. УФС еще богаче энергией, но относится к ионизирующему излучению, которое мы здесь не рассматриваем. Ультрафиолетовый свет легко вызывает фотохимические реакции даже в нашем организме. Вот почему его когда-то называли «химическим излучением» во время его открытия. Эти фотохимические реакции могут быть благоприятными (создание витамина D), но могут нанести ущерб, если доза слишком высока (катаракта, воспаление глаз, солнечные ожоги и даже рак кожи).
Подробнее о вреде, наносимом УФ-излучением коже, можно прочитать на сайте www.veiligindezon.be (Нидерланды) /www.soleilmalin.be (Франция).

Видимый свет

Светочувствительные клетки сетчатки поглощают энергию света и преобразуют ее в нервные импульсы, что позволяет нам видеть. Нам, очевидно, нужен свет, но слишком яркий свет может быть опасным. Лазерный свет, например, может нанести непоправимый вред глазам, поскольку сгорают светочувствительные клетки глаза.Синий свет, который высвобождает максимальную энергию всего видимого света, может вызывать вредные фотохимические реакции в сетчатке, не будучи очень интенсивным. В долгосрочной перспективе это может привести к ухудшению зрения. К источникам синего света относятся солнечные лучи и, в меньшей степени, светодиодные лампы.

О рисках оптического излучения можно прочитать в разделе «Лампы и излучение».

Инфракрасный свет и радиоволны

Энергия инфракрасного света и радиоволн преобразуется в теле в тепло.Мы можем чувствовать тепло инфракрасного света, потому что его энергия в основном поглощается кожей. С другой стороны, мы не можем чувствовать радиоволны, потому что они излучают свою энергию глубже в теле, под термочувствительными клетками кожи.

Преобразование инфракрасного света и радиоволн в тепло в принципе не представляет для нашего организма никаких проблем. Человеческое тело способно самостоятельно производить или излучать тепло для поддержания температуры тела. В некоторой степени. Инфракрасное излучение или радиоволны, которые слишком интенсивны, вызывают в организме столько тепла, что оно не может удалить это тепло.Это поставит наше тело под давление, и этого следует избегать.

Само наше тело также излучает инфракрасное излучение (и даже некоторые радиоволны), потому что оно теплое.

Подробнее об этом можно прочитать в разделе «Мобильный телефон».

Электромагнитные поля с (чрезвычайно) низкой частотой

В то время как инфракрасный свет и радиоволны преобразуются в тепло, электромагнитные поля с (чрезвычайно) низкой частотой производят электрический ток в организме. Вот почему ученые используют термин индуцированный ток.
В нашем теле естественным образом присутствуют очень слабые электрические токи. Нервы способны посылать сигналы с помощью электрических импульсов. Но сильные токи, вызванные внешними источниками, также могут стимулировать нервы и мышцы или вызывать вспышки света в поле зрения.
Подробнее об этом можно прочитать в разделе «Электричество».

Эти биологические процессы не обязательно приводят к повреждению, но они сопряжены с риском. Вы можете прочитать в разделе «Пределы воздействия», как разрабатываются стандарты для защиты людей от этих рисков.
 

ICNIRP | Инфракрасный (780 нм-1 мм)

Диапазон длин волн и источники

Инфракрасное излучение (ИК), также известное как тепловое излучение, представляет собой полосу в спектре электромагнитного излучения с длинами волн выше красного видимого света от 780 нм до 1 мм. ИК классифицируется как ИК-А (780 нм-1,4 мкм), ИК-В (1,4-3 мкм) и ИК-С, также известный как дальний ИК (3 мкм-1 мм). Распространенными природными источниками являются солнечная радиация и огонь. К распространенным искусственным источникам относятся нагревательные устройства и инфракрасные лампы, используемые и в быту, и в инфракрасных саунах в оздоровительных целях.Промышленные источники тепла, такие как производство стали и железа, также попадают в инфракрасный диапазон. Лазеры представляют собой особый источник инфракрасного излучения, излучаемого в одном или нескольких чрезвычайно узких диапазонах длин волн.

Влияние ИК на организм и последствия для здоровья

ИК-излучение

проникает через кожу и глаза человека на различную глубину, от нескольких миллиметров для ИК-А до поверхностного поглощения ИК-С. У людей есть врожденные защитные реакции отвращения к боли от высокой температуры и к яркому свету, который также часто присутствует, так что можно избежать потенциально вредного воздействия.Вредное воздействие ИР на здоровье связано с термическим повреждением тканей, опосредованным в основном молекулами воды, а также изменениями в структуре белков.

Основные вредные последствия воздействия высоких ИК-диапазонов на здоровье связаны с поражением глаз. Роговица, радужка, хрусталик и сетчатка очень чувствительны к различной степени термического повреждения. Когда роговица поглощает ИК-излучение с преобразованием в тепло, оно передается на хрусталик. Агрегация белков хрусталика после многократного воздействия экстремально высоких температур может вызвать помутнение хрусталика или катаракту, что часто наблюдается у рабочих-стекольщиков, металлургов и сталелитейщиков.

Может возникнуть повреждение кожи из-за гипертермии, но это зависит от интенсивности и продолжительности воздействия ИК-излучения. Если температуру кожи поддерживать на уровне 44°C, пройдет несколько часов, прежде чем произойдет необратимое повреждение. Это сопоставимо с менее чем секундой при температуре поверхности 70°C. Длительное воздействие ИК-излучения на кожу без ожога, например, после многолетнего воздействия на кожу открытого огня, может вызвать появление красно-коричневых пятен на коже. Однако считается, что ИР не играет роли в инициировании рака кожи.

Если все тело подвергается воздействию высоких уровней тепла, это может привести к повышению температуры тела и физическому тепловому стрессу. Тепловой стресс необходимо оценивать с учетом всех сопутствующих факторов, включая движение воздуха, температуру и влажность, а также источник тепла.

Защита

Рекомендации по защите особенно важны для кожи и соответствующих частей глаз, которые подвержены риску чрезмерного воздействия инфракрасного излучения.

Во избежание пагубного воздействия инфракрасного излучения на глаза и кожу, например термических повреждений, ICNIRP предоставляет руководство и рекомендует пределы воздействия. В зависимости от диапазонов длин волн и спектров действия рекомендуются различные пределы. Пределы также зависят от продолжительности воздействия и размера источника.

Инфракрасные волны | Управление научной миссии

Что такое инфракрасные волны?

Инфракрасные волны или инфракрасный свет являются частью электромагнитного спектра.Люди сталкиваются с инфракрасными волнами каждый день; человеческий глаз не может его видеть, но люди могут обнаружить его как тепло.

Пульт дистанционного управления использует световые волны за пределами видимого спектра света — инфракрасные световые волны — для переключения каналов на вашем телевизоре. Эта область спектра делится на ближнюю, среднюю и дальнюю инфракрасную область. Ученые Земли называют область от 8 до 15 микрон (мкм) тепловым инфракрасным излучением, поскольку эти длины волн лучше всего подходят для изучения длинноволновой тепловой энергии, излучаемой нашей планетой.

СЛЕВА:  Обычный пульт дистанционного управления телевизором использует инфракрасную энергию с длиной волны около 940 нанометров. Хотя вы не можете «видеть» свет, исходящий от пульта дистанционного управления, некоторые цифровые камеры и камеры мобильных телефонов чувствительны к этой длине волны излучения. Попробуйте! СПРАВА:  Инфракрасные лампы Тепловые лампы часто излучают как видимую, так и инфракрасную энергию на длинах волн от 500 до 3000 нм. Их можно использовать для обогрева ванных комнат или подогрева еды. Тепловые лампы также могут согревать мелких животных и рептилий или даже согревать яйца, чтобы они могли вылупиться.

 

Кредит: Трой Бенеш

ОТКРЫТИЕ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

В 1800 году Уильям Гершель провел эксперимент по измерению разницы температур между цветами в видимом спектре. Он поместил термометры в каждый цвет видимого спектра. Результаты показали увеличение температуры от синего до красного. Когда он заметил еще более высокую температуру сразу за красным концом видимого спектра, Гершель открыл инфракрасный свет!

ТЕПЛОИЗОБРАЖЕНИЕ

Мы можем ощущать часть инфракрасной энергии как тепло.Некоторые объекты настолько горячие, что излучают видимый свет, например огонь. Другие объекты, такие как люди, не такие горячие и излучают только инфракрасные волны. Наши глаза не могут видеть эти инфракрасные волны, но приборы, способные воспринимать инфракрасную энергию, такие как очки ночного видения или инфракрасные камеры, позволяют нам «видеть» инфракрасные волны, излучаемые теплыми объектами, такими как люди и животные. Температура для изображений ниже указана в градусах по Фаренгейту.

Авторы и права: NASA/JPL-Caltech

 

КРУТАЯ АСТРОНОМИЯ

Многие объекты во Вселенной слишком холодные и слабые, чтобы их можно было обнаружить в видимом свете, но их можно обнаружить в инфракрасном диапазоне.Ученые начинают раскрывать тайны более холодных объектов во Вселенной, таких как планеты, холодные звезды, туманности и многих других, изучая испускаемые ими инфракрасные волны.

Космический аппарат Кассини сделал это изображение полярного сияния Сатурна с помощью инфракрасных волн. Полярное сияние показано синим цветом, а нижележащие облака — красным. Эти полярные сияния уникальны, потому что они могут охватывать весь полюс, тогда как полярные сияния вокруг Земли и Юпитера обычно ограничены магнитными полями кольцами, окружающими магнитные полюса.Большой и переменный характер этих полярных сияний указывает на то, что заряженные частицы, поступающие от Солнца, испытывают над Сатурном некоторый тип магнетизма, который ранее был неожиданным.

ВИДЕНИЕ СКВОЗЬ ПЫЛЬ

Инфракрасные волны имеют более длинные волны, чем видимый свет, и могут проходить через плотные области газа и пыли в космосе с меньшим рассеянием и поглощением. Таким образом, инфракрасная энергия также может обнаруживать объекты во Вселенной, которые нельзя увидеть в видимом свете с помощью оптических телескопов.Космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) оснащен тремя инфракрасными приборами, помогающими изучать происхождение Вселенной и формирование галактик, звезд и планет.

Когда мы смотрим на созвездие Ориона, мы видим только видимый свет. Но космический телескоп НАСА «Спитцер» смог обнаружить около 2300 дисков, формирующих планеты, в туманности Ориона, чувствуя инфракрасное свечение их теплой пыли. У каждого диска есть потенциал для формирования планет и собственной солнечной системы. Фото: Томас Мегит (Унив.Толедо) и др., Лаборатория реактивного движения, Калифорнийский технологический институт, НАСА

 

Столб, состоящий из газа и пыли в туманности Киля, освещен свечением близлежащих массивных звезд, показанных ниже на изображении в видимом свете, полученном космическим телескопом Хаббла. Интенсивное излучение и быстрые потоки заряженных частиц от этих звезд вызывают образование новых звезд внутри столба. Большинство новых звезд невозможно увидеть на изображении в видимом свете (слева), потому что плотные газовые облака блокируют их свет. Однако, когда столб рассматривается в инфракрасной части спектра (справа), он практически исчезает, открывая маленькие звезды за столбом газа и пыли.

Авторы и права: НАСА, ЕКА и команда Hubble SM4 ERO

 

МОНИТОРИНГ ЗЕМЛИ

Для астрофизиков, изучающих Вселенную, инфракрасные источники, такие как планеты, относительно холодны по сравнению с энергией, излучаемой горячими звездами и другими небесными объектами. Земные ученые изучают инфракрасное излучение как тепловое излучение (или тепло) нашей планеты. Когда падающее солнечное излучение попадает на Землю, часть этой энергии поглощается атмосферой и поверхностью, тем самым нагревая планету.Это тепло излучается Землей в виде инфракрасного излучения. Приборы на борту спутников наблюдения за Землей могут обнаруживать это испускаемое инфракрасное излучение и использовать полученные измерения для изучения изменений температуры поверхности земли и моря.

На поверхности Земли есть и другие источники тепла, такие как потоки лавы и лесные пожары. Спектрорадиометр среднего разрешения (MODIS) на борту спутников Aqua и Terra использует инфракрасные данные для мониторинга дыма и точного определения источников лесных пожаров.Эта информация может иметь важное значение для борьбы с пожаром, когда самолеты пожарной разведки не могут пролететь сквозь густой дым. Инфракрасные данные также могут позволить ученым отличить пылающие огни от все еще тлеющих шрамов от ожогов.

Авторы и права: Джефф Шмальц, группа быстрого реагирования MODIS

 

Глобальное изображение справа представляет собой инфракрасное изображение Земли, полученное спутником GOES 6 в 1986 году. Ученый использовал температуру, чтобы определить, какие части изображения были получены из облаков, а какие — из суши и моря.Основываясь на этих различиях температур, он раскрасил каждый отдельно, используя 256 цветов, придав изображению реалистичный вид.

Авторы и права: Центр космической науки и техники Университета Висконсин-Мэдисон, Ричард Корс, дизайнер

 

Зачем использовать инфракрасное излучение для изображения Земли? Хотя в видимом диапазоне легче отличить облака от земли, в инфракрасном диапазоне облака более детализированы. Это отлично подходит для изучения структуры облаков. Например, обратите внимание, что более темные облака теплее, а более светлые — холоднее.К юго-востоку от Галапагосских островов, к западу от побережья Южной Америки, есть место, где можно отчетливо увидеть несколько слоев облаков, причем более теплые облака находятся на более низких высотах, ближе к океану, который их согревает.

Глядя на инфракрасное изображение кошки, мы знаем, что многие вещи излучают инфракрасный свет. Но многие вещи также отражают инфракрасный свет, особенно ближний инфракрасный свет. Узнайте больше об ОТРАЖЕННОМ ближнем инфракрасном излучении.

 

К началу страницы  | Далее: Отраженные волны ближнего инфракрасного диапазона

---

Цитата

АПА

Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства, Управление научной миссии.(2010). Инфракрасные волны. Получено [вставьте дату — например. 10 августа 2016 г.] , с веб-сайта NASA Science: http://science.nasa.gov/ems/07_infraredwaves

ГНД

Управление научной миссии. «Инфракрасные волны» NASA Science . 2010. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. [вставить дату — напр. 10 августа 2016 г.] http://science.nasa.gov/ems/07_infraredwaves

Излучение, испускаемое человеческим телом

Излучение, испускаемое человеческим телом — Тепловое излучение

LEE Shuk-ming, Olivia

Сентябрь 2010

Вам когда-нибудь приходило в голову, что ваше тело излучает радиацию? Да, все объекты, включая человеческие тела, излучают электромагнитное излучение.Длина волны испускаемого излучения зависит от температуры объектов. Такое излучение иногда называют тепловым излучением. Большая часть излучения, испускаемого человеческим телом, приходится на инфракрасный диапазон, в основном на длину волны 12 микрон. Длина волны инфракрасного излучения составляет от 0,75 до 1000 микрон (1 микрон = 10-6 метров). Эта длина волны больше, чем у красного видимого света, что объясняет название «инфракрасный», что означает «за пределами красного».

Количество теплового излучения, испускаемого объектом, зависит от температуры его поверхности, площади и характеристик.Более теплый объект испускает больше теплового излучения, чем более холодный. Ручные инфракрасные ушные или лобные термометры используются для измерения температуры тела путем обнаружения инфракрасного излучения, излучаемого человеческими телами. Инфракрасные камеры также используются для быстрого скрининга путешественников с лихорадкой в ​​аэропортах, портах и ​​на пограничных переходах.

Обнаружение инфракрасного излучения также находит применение в метеорологии — изображения, полученные со спутника, показывают интенсивность инфракрасного излучения, испускаемого верхними слоями облаков и поверхностями океана/земли.Более высокие вершины облаков имеют более низкую температуру и излучают инфракрасное излучение меньшей интенсивности. Следовательно, мы можем наблюдать распределение температуры верхних слоев облаков на инфракрасном спутниковом снимке. Преимущество инфракрасных спутниковых изображений перед видимыми изображениями заключается в том, что способность первого «ночного видения» делает их полезными круглосуточно. Интересно отметить, что синоптики обычно предпочитают использовать разные цвета (красный, синий, зеленый и т. д.), чтобы выделить разные температуры верхней границы облаков, чтобы облегчить анализ структуры облаков.Однако представители широкой публики, похоже, предпочитают белые и оттенки серого изображения облаков. Поэтому на веб-сайте обсерватории вы найдете более высокие вершины облаков, изображенные более ярким белым цветом на инфракрасных спутниковых изображениях. Возможно, белые облака и голубое небо настолько естественны для нас, что любые причудливые изображения облаков не согласуются с нашей интуицией!

Рис. 1. Инфракрасный спутниковый снимок, на котором температура верхней границы облаков представлена ​​разными цветами: красным, зеленым, фиолетовым и т. д.

Рис. 2. Инфракрасный спутниковый снимок, на котором температура верхней границы облаков представлена ​​оттенками серого.

Риски при использовании инфракрасной сауны

Категория: Лазеры, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение — инфракрасное

На следующий вопрос ответил эксперт в соответствующей области:

В

Есть ли вредные побочные эффекты от регулярного посещения инфракрасной сауны?

А

Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP) опубликовала заявление о воздействии дальнего инфракрасного излучения в 2006 году.Заявление ICNIRP о биологических эффектах инфракрасного излучения (ИК) указывает на то, что термическое повреждение (тепло) является доминирующим риском. Термические (тепловые) травмы будут зависеть от длины волны (или цвета, если его можно было увидеть) инфракрасного излучения. ИК-свет может вызвать термическую травму, даже если вы не чувствуете боли при определенных типах воздействия ИК-света.

Гиперпигментация, шелушение и телеангиэктазии (эритема ab igne ) могут возникать в результате многократного воздействия ИК-излучения при повышенных температурах, даже если кожа не обожжена.Рак кожи не ожидается от воздействия ИК. Однако повышенная температура кожи может снизить эффективность репарации ДНК и способствовать раку кожи, который инициируется другими агентами. Толщина кожи также может увеличиваться из-за повторных ИК-облучений. Ультрафиолетовый свет связан с фотостарением кожи, и об этом конкретно не сообщается в связи с ИК-излучением.

Если ИК-излучение >1500 нм, маловероятно, что будет какое-либо воздействие на сетчатку, но может произойти повреждение роговицы из-за теплового нагрева.Хрусталик глаза может повредиться из-за повышенных температур, что приведет к катаракте.

Кроме того, нужно быть осторожным, чтобы не нарушить механизм терморегуляции вашего тела. Перегревом при воздействии ИК-излучения можно нанести серьезную травму человеку.

ICNIRP не касается «инфракрасных саун», но касается инфракрасных кабин. Они отмечают, что не было сообщений о случаях эритемы ab igne при обычном использовании, но предупреждают, что контролируемых исследований саун или инфракрасных кабин не проводилось.

В целом, если предприятие соответствует ограничениям ICNIRP, можно ожидать, что травм не будет. Рекомендации ICNIRP довольно сложны для тех, кто не знаком с неионизирующим излучением, и для их соблюдения следует проконсультироваться с человеком, обладающим опытом в этой области.

Томас Э. Джонсон, доцент
Университет штата Колорадо

№ по каталогу
Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения. Заявление ICNIRP о воздействии дальнего инфракрасного излучения.Health Phys Journal 91(6):630-645; 2006.

---

«Спросите экспертов» публикует ответы, используя только СИ (Международную систему единиц) в соответствии с международной практикой. Чтобы преобразовать их в традиционные единицы, мы подготовили таблицу преобразования. Вы также можете просмотреть диаграмму, чтобы помочь представить информацию о радиации, представленную в этом вопросе и ответе, в перспективе. Пояснения терминов радиации можно найти здесь.

Ответ опубликован 12 июня 2013 г. Информация, размещенная на этой веб-странице, предназначена только в качестве общей справочной информации.Конкретные факты и обстоятельства могут повлиять на применимость описанных здесь концепций, материалов и информации. Предоставленная информация не заменяет профессиональную консультацию, и на нее нельзя полагаться в отсутствие такой профессиональной консультации. Насколько нам известно, ответы верны на момент публикации. Имейте в виду, что со временем требования могут измениться, новые данные могут стать доступными, а интернет-ссылки могут измениться, что повлияет на правильность ответов.Ответы – это профессиональные мнения эксперта, отвечающего на каждый вопрос; они не обязательно отражают позицию Общества физики здоровья.

Воздействие ближнего инфракрасного излучения в дерматологии

ВВЕДЕНИЕ

Различные виды материалов, блокирующих ультрафиолетовое (УФ), такие как солнцезащитные кремы, солнцезащитные очки, пленки и волокна, часто используются для предотвращения повреждения кожи от воздействия УФ. Хотя люди во всем мире используют различные типы солнцезащитных средств, нежелательные биологические воздействия, такие как розацеа, ab igne эритема, длительное расширение сосудов[1,2], истончение мышц[3,4] и дряблость кожи, все еще возникают[5,6] .Большинство солнцезащитных средств могут блокировать только УФ-излучение, но не блокируют видимый свет и ближний инфракрасный диапазон (БИК)[5].

И ультрафиолетовое, и видимое световое излучение ослабляются меланином[7], в то время как инфракрасное (ИК) может проникать глубоко в ткани человека, где может вызывать фотохимические изменения[8]. Ранее мы сообщали, что NIR проникает в кожу и поглощается потом на поверхности кожи, водой в дерме[1,9-11], гемоглобином в расширенных сосудах[1,2], миоглобином в поверхностных мышцах[3,4] , костная кортикальная масса и рассеяна жировыми клетками [12].

Соответствующее БИК-излучение вызывает нагревание кожи термически, а нетермически стимулирует коллаген и эластин, что приводит к подтягиванию дряблой кожи. БИК-облучение также вызывает нетепловое повреждение ДНК[13,14] и гибель клеток в результате апоптоза[15], а также гибель раковых клеток и клеток костного мозга[12]. Кроме того, БИК-облучение используется в качестве терапевтического варианта для лечения нарушений заживления ран [16-18] и злокачественных опухолей [19-22].

Однако необходимость защиты клеток от NIR для предотвращения повреждения тканей изучена недостаточно.Во многих исследованиях доказано воздействие солнца и УФ-облучения на кожу, но недостаточно изучены долгосрочные последствия воздействия ближнего ИК-диапазона на кожу человека и рак кожи. Светлая кожа с редким меланином и тонкой дермой может позволить БИК-излучению проникать глубже в ткани человека, чем темная кожа с плотным меланином и толстой дермой[5,6]. Помимо естественного ближнего инфракрасного излучения, кожа человека все больше подвергается воздействию искусственного ближнего инфракрасного излучения от медицинских устройств и электроприборов[23,24]. Таким образом, солнцезащитные кремы также должны защищать от NIR[3,5,6,12,23-28], потому что мы подвергаемся воздействию огромного количества NIR[5].Наши предварительные исследования предполагают, что мы должны учитывать биологическое действие не только УФ, но и БИК[3,5,6,12].

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ БИК

Предыдущее исследование БИК in vitro

В предыдущих исследованиях БИК в качестве источника БИК использовались лампы, излучающие БИК с широким диапазоном волн [6,29]. Температура поверхностного слоя культуральной жидкости в лабораторной чашке будет немедленно повышаться под действием БИК-облучения, поскольку БИК в основном поглощается водой. Затем энергия NIR будет уменьшаться по мере того, как она проникает глубже и не достигнет клеток-мишеней в основании (рис. 1А).Поэтому предыдущие исследования описывали только тепловые эффекты БИК и не могли обнаружить различные нетепловые биологические эффекты БИК[6].

. Рис. 1 Схема предыдущих исследований in vitro и in vivo. A: Исследования in vitro . B: Исследования in vivo . БИК: ближний инфракрасный диапазон.

Предыдущие исследования NIR in vivo

Известно, что облучение NIR вызывает нагрев кожи, что приводит к ее дряблости и подтяжке[1,9,30-34].В предыдущих исследованиях [16,35,36] устройства NIR без водяного фильтра или контактного охлаждения использовались для оценки фотобиологического воздействия на организм человека.

NIR повышает температуру поверхности кожи и вызывает потоотделение и расширение сосудов, поскольку NIR в основном поглощается водой и гемоглобином. Затем значительное количество энергии поглощается в поверхностных слоях кожи, и только ограниченное количество энергии NIR может быть доставлено в более глубокие ткани (рис. 1B). Поэтому предыдущие исследования описывали только поверхностные и тепловые эффекты БИК и не могли обнаружить различные нетепловые биологические эффекты БИК[6].

Мое исследование NIR

Солнечный свет, попадающий на кожу человека, содержит солнечную энергию, состоящую из 6,8% УФ-света, 38,9% видимого света и 54,3% ИК-излучения[37]. Область ИК-спектра условно разделена по длинам волн на подобласти ближней ИК (760–3000 нм), средней ИК (3000–30 000 нм) и дальней ИК (30 000 нм–1 мм). Солнечное БИК-излучение избирательно фильтруется атмосферной водой[7,38]; таким образом, большая часть БИК-излучения, достигающего поверхности Земли, легко проникает в поверхностные слои кожи [3, 5, 6, 12] (рис. 2).

Рисунок 2 Солнечное излучение. На этом графике показан спектр излучения прямого света как в верхней части земной атмосферы (желтый цвет), так и на уровне моря (красный цвет). Солнце излучает свет с распределением, подобным тому, которое ожидается от черного тела с температурой 5250 °C (серого цвета), что примерно соответствует температуре поверхности Солнца. Когда свет проходит через атмосферу, часть его поглощается газами с определенными полосами поглощения (синие).Эти кривые основаны на наземных эталонных спектрах Американского общества испытаний и материалов, которые являются стандартами, принятыми фотоэлектрической промышленностью для обеспечения согласованных условий испытаний и аналогичны уровням освещенности, ожидаемым в Северной Америке. Обозначены области для ультрафиолетового, видимого и ближнего инфракрасного диапазонов. Процитировано и исправлено из рисунка 2 ссылки 3.

Для имитации солнечного NIR, достигающего кожи, необходим водяной фильтр, поскольку солнечный NIR фильтруется атмосферной водой.Я использовал NIR-устройство, излучающее спектр NIR-излучения от 1100 до 1800 нм с водяным фильтром, исключающим длины волн от 1400 до 1500 нм, которые сильно поглощаются водой и гемоглобином (рис. 3).

Рисунок 3 Коэффициенты поглощения и длина волны устройства ближнего инфракрасного диапазона. На этом графике показаны коэффициенты поглощения меланина (коричневый цвет), гемоглобина (красный цвет) и воды (синий цвет).Прибор ближнего инфракрасного диапазона (БИК), используемый в нашем исследовании, излучает спектр БИК от 1100 до 1800 нм (жирный красный) с фильтрацией длин волн от 1400 до 1500 нм (синий пояс), которые сильно поглощаются водой и гемоглобином. Процитировано и исправлено из рисунка 2 ссылки 3.

Волны с длиной волны менее 1100 нм преимущественно поглощаются меланином в поверхностных слоях кожи. Длины волн от 1400 до 1500 нм и выше 1850 нм сильно поглощаются водой в поверхностных слоях кожи, что приводит к нагреву и может привести к болезненным ощущениям и ожогам [20].Фильтрация длин волн ниже 1100 нм, около 1450 нм и выше 1850 нм позволила доставить БИК-излучение в более глубокие ткани [39], а также смоделировать солнечное БИК-излучение, достигающее кожи людей на поверхности земли. Таким образом, устройство NIR с водяным фильтром имитирует естественную ситуацию и позволяет оценивать солнечное излучение NIR, достигающее кожи. Однако биологические эффекты, вызванные ближним субдиапазоном ИК-излучения, нельзя было оценить с помощью этого устройства NIR. Необходимы дальнейшие исследования в ближнем субрегионе ИК.

В действительности NIR повышает температуру поверхности и вызывает тепловые эффекты, поэтому для сохранения свойств NIR необходимо контактное охлаждение. Контактное охлаждение через сапфировое окно с регулируемой температурой использовалось для снижения температуры поверхности кожи, уменьшения потоотделения и расширения кровеносных сосудов (рис. 4А).

Рис. 4. Схема моего исследования в ближней инфракрасной области и клеточного цикла. A: Схема моего исследования в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR); B: Схема клеточного цикла и эффектов NIR.БИК не может проникнуть через ядерную оболочку из-за защиты ядерных ламинов в интерфазе и телофазе. NIR может повредить хромосомы митотических клеток в профазе, метафазе и анафазе из-за отсутствия защиты ядерного ламина, что приводит к апоптотической гибели клеток. Процитировано и изменено с рисунка 15 ссылки 5.

Эти специфические длины волн и система охлаждения позволили доставить NIR в более глубокие ткани без боли и ожогов эпидермиса [39, 40], о чем свидетельствует возможность лечения животных и людей без анестезии и без контактных ожогов или других побочных эффектов.

Таким образом, я обнаружил различные нетепловые биологические эффекты NIR[1-6,9-14].

ОБСУЖДЕНИЕ

Свойства БИК

БИК представляет собой электромагнитную волну, которая одновременно проявляет как волновые, так и корпускулярные свойства и сильно поглощается водой, гемоглобином и миоглобином[2]. Как следствие, БИК-излучение может проникать через кожу и воздействовать на подкожные ткани, включая мышцы и костный мозг, как волновыми, так и корпускулярными свойствами.

Проникающая область длин волн 600-1300 нм вызывает фотохимические изменения и влияет на большой объем и глубину ткани[7].Активно пролиферирующие клетки проявляют повышенную чувствительность к красному и NIR[41,42]. БИК-облучение вызывает разрывы цепей и апоптоз [15], а также гибель раковых клеток и клеток костного мозга [12-14]. БИК-облучение используется в качестве терапевтического варианта при лечении нарушений заживления ран [16-18] и злокачественных опухолей [19-22]. Хотя БИК-облучение, по-видимому, повреждает опухолевые ткани, также было показано, что оно уменьшает повреждение клеточных белков, вызванное биологическими окислителями в нормальных клетках [43].

Мы также сообщили, что БИК-облучение термически индуцирует экспрессию коллагена[9], эластина и водосвязывающих белков[1,9] без образования рубцов[10].Кроме того, NIR-облучение вызывало нетермическое длительное истончение мышц [3], расслабление мышц [4], повреждение костного мозга [12], цитоцидное действие на раковые клетки [13,14], стимуляцию стволовых клеток [5,12]. ] и повреждение ДНК[13,14] митотических клеток[5].

Биологическое воздействие БИК на кожу человека

Биологическое воздействие БИК имеет как достоинства, так и недостатки. Дерма имеет тенденцию к увеличению количества жидкости, вызывая увеличение количества коллагена, эластина и водосвязывающего белка, чтобы защитить подкожные ткани от NIR [1,9].Предварительное воздействие NIR предотвращает токсичность, вызванную УФ-излучением [29, 44, 45], и этот эффект не зависит от индукции белка теплового шока и деления клеток [45]. Эти данные свидетельствуют о том, что БИК-облучение подготавливает кожу к лучшему сопротивлению последующему повреждению УФ- или БИК-излучением.

В отличие от УФ, БИК оказывает биологическое воздействие на кожу человека[23]. Было показано, что БИК-облучение вызывает изменения кожи, подобные тем, которые наблюдаются при солнечном эластозе, и усиленное УФ-индуцированное повреждение кожи [35]. БИК-облучение способно активировать митоген-активируемые протеинкиназы и индуцировать транскрипцию генов и, вероятно, увеличивает деградацию коллагена [23, 24, 46].Эпидемиологические данные и клинические отчеты указывают на способность NIR вызывать и усиливать актиническое повреждение кожи, подразумевая, что NIR не безвреден для кожи человека [23,47,48].

Средняя площадь поверхности лица, покрытая морщинами, значительно меньше у афроамериканцев, чем у представителей европеоидной расы, а характеристики возрастных периорбитальных изменений, по-видимому, проявляются у европеоидов с большей скоростью[49]. Кроме того, светлая кожа более чувствительна к старению кожи[50,51]. Эти результаты подтверждают наблюдение, что светлая кожа имеет тенденцию к морщинам и провисанию в более раннем возрасте [52, 53], потому что светлая кожа тоньше и более восприимчива к NIR-повреждению нижележащих мышц лобной, круговой мышцы глаза и подкожной мышцы, чем темная кожа [5, 6]. ].NIR ослабляется толстой водосодержащей дермой. Таким образом, кожа с редким меланином и тонкой дермой может позволить БИК-излучению проникать глубже в ткани человека, чем кожа с плотным меланином и толстой дермой [5,6].

Многократное воздействие источников тепла и БИК, таких как костры и печи, приводит к поражению кожи, описываемому как ab igne erythema [54], которое клинически характеризуется ретикулярной гиперпигментацией и телеангиэктазиями, сопровождаемыми гистологически атрофией эпидермиса, расширением сосудов и дермальной отложения меланина и гемосидерина.Через много лет в этих поражениях могут развиться термические кератозы, такие как гиперкератоз, дисплазия кератиноцитов и кожный эластоз, которые сходны с изменениями, происходящими в актинически поврежденной коже [55]. Подобно актиническому кератозу, термический кератоз представляет собой предраковое состояние, проявляющееся эпидермальной дисплазией, которая может развиться в инвазивную плоскоклеточную карциному. Есть несколько сообщений о карциномах, возникающих в результате эритемы, индуцированной жарой, ab igne [47, 56, 57]. БИК-излучение, подобно УФ-излучению, вызывает фотостарение и, возможно, фотоканцерогенез[23].Кроме того, опухоли кожи у мышей появлялись быстрее после облучения полным спектром лампы, включая УФ, видимый и БИК, по сравнению с облучением только УФ [58].

Биологическое воздействие БИК на раковые клетки

Длина волны противоопухолевой терапии БИК: Фотодинамическая терапия (ФДТ) является наиболее распространенной противоопухолевой терапией с использованием ИК для некоторых форм рака[59]. ФДТ основана на накоплении фотосенсибилизирующего агента в опухолях и использует длину волны около 800 нм в качестве фотоактивирующей длины волны для достижения максимальной глубины проникновения [19, 22, 60].Однако эта длина волны также имеет высокое поглощение меланина, что ограничивает способность доставлять свет к сильно пигментированным опухолям [61].

Хотя длины волн около 800 нм являются стандартными активаторами для ФДТ, другие длины волн также продемонстрировали перспективность лечения. Santana-Blank et al [62] сообщили, что NIR при 904 нм может обладать противоопухолевой активностью, о чем свидетельствует усиление цитоморфологических изменений, а также апоптоз в опухолевых клетках. В отличие от длин волн свыше 1100 нм, где поглощение меланина незначительно [7], поглощение при 904 нм было значительным.Это может ограничить возможное использование длины волны 904 нм для определенных участков тела у рас с кожей, богатой меланином.

Хотя многие исследования показали тепловое воздействие БИК-облучения на раковые клетки в условиях гипертермии, нетепловые эффекты БИК-облучения детально не исследовались. Мы впервые сообщили о нетепловых эффектах NIR с использованием специализированного источника света широкого спектра, излучающего свет в диапазоне 1100-1800 нм (с фильтром для исключения длин волн между 1400 и 1500 нм) на раковые клетки, и предположили возможность полезного использования для лечения рака. лечение [13,14].Однако необходимы дальнейшие исследования для оценки вариаций параметров и условий лечения, что позволит разработать процедуры, обеспечивающие максимальные результаты при максимальном уровне безопасности.

Биологическое воздействие NIR на исследования рака in vivo: Гистологические данные показали сморщивание опухоли и отмирание клеток в центре опухолевой массы, что подтверждает, что электромагнитные свойства NIR вызывают эти биологические эффекты нетепловым путем. Если бы цитоцидный эффект БИК был индуцирован термически, гистология показала бы градиент цитоцидного эффекта от поверхностного слоя к центру опухоли, а тепловой эффект был бы уменьшен за счет контактного охлаждения (20 °C) устройства БИК.Благодаря поверхностному охлаждению БИК может проникать в более глубокие ткани и вызывать резкий нетермический цитоцидный эффект в центре опухолевой массы [13].

Значительное уменьшение объема опухоли и высокий уровень TUNEL-позитивных клеток в группе, подвергшейся облучению, указывали на то, что БИК-облучение индуцирует апоптоз в раковых клетках. Однако механизм NIR-опосредованной гибели опухолевых клеток оказался отличным от стандартного апоптоза, поскольку высокие уровни экспрессии активированной каспазы-3 и оцДНК-положительные клетки появлялись постепенно после NIR-облучения, хотя уменьшение опухоли происходило быстро.

С другой стороны, NIR-облучение индуцировало стимуляцию CD34-позитивных стволовых клеток костного мозга в нашем предыдущем исследовании [12], и частота Ki67-позитивных клеток на 45-й день была значительно выше, чем в облученной группе на 9-й день. результаты показывают, что NIR-облучение может стимулировать стволовые клетки.

Результаты иммуногистологического окрашивания показали, что NIR может вызывать гибель высокопролиферативных опухолевых клеток, стимулировать стволовые клетки и затем вызывать апоптоз клеток, которые не нужны для развития меланомы.Эти шаги оказались частью механизма, управляющего воздействием NIR на раковые клетки.

Биологическое действие БИК на молекулярную структуру

БИК поглощается водой, гемоглобином и миоглобином. NIR-спектр биологических материалов является результатом обертонов и комбинации валентных колебаний связей групп O-H, C-H и NH[63]. Вода представляет собой полярную молекулу с электрическим дипольным моментом и обладает водородными связями. Молекула воды будет резонировать с БИК и поглощать БИК из-за внутримолекулярных водородных связей OH и электрического дипольного момента [64].Поскольку Т2-взвешенная МРТ усиливает воду, а также активные пролиферирующие раковые клетки, активные пролиферирующие клетки могут иметь высокое содержание воды, которая сильно поглощает NIR [5].

Гемоглобин состоит из четырех гем-связывающих субъединиц, каждая из которых в основном состоит из α-спиралей, а миоглобин состоит из восьми α-спиралей, которые через витки соединены с сайтом связывания кислорода. Сходство между гемоглобином и миоглобином заключается в сайтах связывания гема и α-спиралях. Гем — это простетическая группа, состоящая из атома железа, расположенного в центре большого гетероциклического органического кольца, называемого порфирином.Наши результаты длительного истончения мышц и вазодилатации, вызванных NIR, позволяют предположить, что NIR может резонировать и повреждать гем. Однако наши исследования коллагена, эластина и рака показывают, что NIR может в основном резонировать со спиральными структурами, α-спиралями и ДНК. Считается, что α-спирали резонируют с помощью NIR и имеют сильные амидные полосы в ИК-спектрах, которые имеют характерные частоты и интенсивности [65]. И гемоглобин, и миоглобин являются белками, переносящими кислород, и имеют много α-спиралей. Возможно, что NIR индуцирует резонанс α-спиралей в белках, переносящих кислород, и дегенерирует белки, содержащие α-спирали, что приводит к нарушению хранения и транспорта кислорода.Это может быть одним из механизмов апоптоза. В нашем предыдущем исследовании мы оценили влияние NIR на миоглобин; однако аналогичные эффекты могут быть обнаружены и для гемоглобина [2].

NIR увеличивает количество воды, удерживаемой в дерме, вызывая вазодилатацию и экспрессию коллагена и эластина[1]. И коллаген, и эластин обладают спиральной структурой и водородными связями. Эластин обладает более высокими абсорбционными свойствами, чем вода[64]. Эти данные свидетельствуют о том, что мы приобрели механизмы биологической защиты, в которых индуцированные спиральные структуры и водородные связи резонируют с NIR и поглощают NIR для защиты подкожных тканей от NIR.

Точно так же ДНК состоит из двух длинных нитей в форме двойной спирали, которая стабилизируется двумя силами: водородными связями между нуклеотидами и взаимодействиями между ароматическими основаниями. Многие исследования, касающиеся ДНК и визуализации рака, были выполнены с использованием БИК-спектроскопии, поскольку биологические молекулы, такие как белки, липиды и нуклеиновые кислоты, обеспечивают уникальную спектральную картину поглощения, а БИК индуцирует вибрацию ДНК. Само по себе ИК-облучение, по-видимому, вызывает разрывы нитей ДНК и апоптоз [15].ДНК также будет резонировать и поглощать NIR, что, скорее всего, связано с ее спиральной структурой и водородными связями.

Биологические эффекты NIR на ламин

Ядерная пластинка представляет собой белковую структуру, расположенную под внутренней ядерной мембраной, которая образует устойчивую к стрессу эластическую сеть, где она связывается с периферическим хроматином[66]. Он содержит ламины и ламин-ассоциированные белки, в том числе многие интегральные белки внутренней ядерной мембраны, белки, модифицирующие хроматин, репрессоры транскрипции и структурные белки [67-70].

Ламины представляют собой белки промежуточных филаментов типа V, расположенные в ядре, преимущественно на периферии, и лежат под ядерной оболочкой [71]. Ламины имеют консервативный α спиральный центральный стержневой домен и вариабельные головной и хвостовой домены [66,72,73]. Предполагается, что α-спиральные структуры поглощают БИК и защищают ядро ​​и ДНК от БИК.

Ламины играют важную роль в репликации ДНК, организации хроматина, дифференцировке взрослых стволовых клеток, старении и онкогенезе. Кроме того, мутации ламина приводят к ламинопатическим заболеваниям [66].Ядра, собранные in vitro в отсутствие ламинов, более склонны к разрушению, чем ядра, собранные в присутствии полного набора ламинов [74,75]. Разрушение ламинов приводит к аномальному митозу, хромосомной сегрегации и гибели клеток [76].

Во время митоза молекулы ламина временно разбираются на мономеры [77,78] посредством фосфорилирования [79] протеинкиназой p34cdc2 [80]. Кроме того, активно пролиферирующие клетки проявляют повышенную чувствительность к БИК[41,42], а ИК-облучение вызывает разрывы нитей ДНК и апоптоз[15].Следовательно, эти данные свидетельствуют о том, что воздействие NIR, по-видимому, повреждает ядерные ламины и ДНК в митотической фазе из-за отсутствия защиты ядерных ламинов, что приводит к апоптотической гибели клеток [5]. Таким образом, NIR вызывает нетермическое повреждение ДНК митотических клеток в профазе, метафазе и анафазе из-за отсутствия защиты ядерного ламина, что может иметь потенциальное применение для лечения различных форм рака [13, 14] (рис. 4B).

Биологическое действие БИК на стволовые клетки

БИК-облучение резко индуцировало подкожные адипоциты на шейке плоти и CD34-положительные клетки вокруг подкожных адипоцитов[12].Стволовые клетки, полученные из жировой ткани, экспрессируют CD34 в более высоком процентном соотношении, чем мезенхимальные стволовые клетки, полученные из костного мозга [81]. CD34-положительные стволовые клетки, полученные из жировой ткани человека, обладают большей репликативной способностью по сравнению с CD34-отрицательными клетками [82]. Эти результаты свидетельствуют о том, что БИК-облучение может обогащать и стимулировать CD34-положительные стволовые клетки, полученные из жировой ткани, для увеличения количества подкожных адипоцитов в области плоти плоти.

Оптически жировая ткань может рассеивать БИК [83], а жирные кислоты являются основными материалами, поглощающими БИК в мягких тканях[64].Масло в жидкой фазе прозрачно, тогда как масло в твердой фазе сильно рассеивает в ближнем инфракрасном диапазоне [84]. Длительная индукция подкожных адипоцитов может защитить подлежащие ткани, в том числе плотную плоть, от NIR-повреждения.

БИК-облучение, имитирующее солнечное излучение, оказывало нетермическое воздействие на подкожные ткани, кортикальный слой кости и костный мозг[12]. Апоптотическое повреждение клеток костного мозга может быть сведено к минимуму за счет биологической защиты от БИК-облучения посредством увеличения количества подкожных и костномозговых адипоцитов, а также кортикальной костной массы за счет обогащения CD34-позитивными стволовыми клетками внутренней поверхности костного мозга. костная кора.

Ламин А и преламин А регулируют поддержание и дифференцировку стволовых клеток, влияя на ключевые сигнальные пути в стволовых клетках[66]. Экспрессия ламина A/C, по-видимому, снижена или отсутствует в недифференцированных или пролиферативных клетках, но наблюдается в дифференцированных или непролиферативных клетках, таких как покоящиеся взрослые стволовые клетки [85]. Ламин А регулирует поддержание стволовых клеток через ряд регенеративных сигнальных путей, что позволяет предположить, что регуляция старения взрослых стволовых клеток может происходить на ряде различных этапов пути, которые пересекаются с ламином А, включая взрослые стволовые клетки, их предшественников и/или стволовые клетки. клеточные ниши[85].Эти результаты позволяют предположить, что БИК-излучение может стимулировать стволовые клетки, в том числе стволовые клетки рака[5].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для имитации солнечного NIR, достигающего кожи, и сохранения свойств NIR для источника NIR необходимы водяной фильтр и контактное охлаждение.

Соответствующее БИК-излучение вызывает нагревание кожи термически, а нетермически стимулирует коллаген и эластин, что приводит к подтягиванию дряблой кожи. NIR также вызывает нетермические повреждения ДНК митотических клеток в профазе, метафазе и анафазе из-за отсутствия защиты ядерного ламина.БИК-облучение может иметь потенциальное применение для лечения различных форм рака, в том числе высокопролиферативных клеток, поскольку режим облучения снижает дискомфорт и побочные эффекты, достигает глубоких подкожных тканей и облегчает повторные облучения.

Напротив, солнечное БИК-излучение также может вызывать неожиданное истончение мышц и стимуляцию стволовых клеток, в том числе стволовых клеток рака, на участках тела, подвергающихся воздействию солнца.