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光生物调节（photobiomoduation, PBM）已成功应用于糖尿病伤口愈合，包括使用主要的发光二极管或激光以特定波长照射伤口。PBM通过减少炎症和氧化应激等诱导伤口愈合。对光生物调节在伤口愈合中的应用的研究是当前和正在进行的，并引起了医疗领域许多研究人员的关注。本文重点介绍了糖尿病伤口愈合中的炎症途径，以及使用不同波长的光生物调节对该途径的影响。
20世纪60年代，Endre Mester和美国国家航空航天局（NASA）的研究人员引入了PBM在加速愈合过程中的作用，并将其用于增强太空中的愈合过程。
激光和LED能诱导光生物调节（PBM）效应，用于加速愈合，因为其可通过刺激线粒体和细胞膜光感受器合成ATP来提高细胞活力。
有关糖尿病伤口中的炎症，请参阅昨日发的文章。
PBM对糖尿病伤口愈合和炎症过程的影响
光生物调节（Photobiomodulation, PBM）引起了许多研究人员的兴趣，因为它可以增强组织修复、减轻疼痛和炎症，并防止细胞和组织损伤。PBM 的其他优点包括增强骨骼的重塑和修复、恢复正常的神经功能和调节免疫系统。PBM 是一种低风险和非侵入性的医学疗法，用于治疗糖尿病慢性伤口和烧伤等疾病。PBM 涉及使用来自激光、发光二极管 （LED） 和宽带光的低功率非电离形式光，并在可见光和近红外（NIR）光谱中使用适当的滤光片，并导致生理变化和治疗益处，以增强组织的修复。PBM 能够促进内皮细胞（EC）在血管生成中的迁移、增殖和组织、炎症细胞浸润以加速愈合和免疫监视，以及增加成纤维细胞基质合成和伤口收缩。PBM 广泛用于不同的动物模型，体外和临床，使用不同的波长和辐照度（功率密度）来诱导伤口愈合；然而，挑战在于尚未确定一组最佳参数。
Endre Mester 在 50 多年前首次描述了低剂量激光治疗对伤口愈合的影响，他报告说，低剂量激光治疗的应用促进了小鼠伤口愈合和毛发再生。Niels Ryberg Finsen 在 20 世纪之交使用集中光辐射对寻常型狼疮进行红光和蓝光的研究导致了低剂量光疗的诞生。这项研究于 1903 年获得诺贝尔医学和生理学奖。受激辐射光放大技术（LASER） 是由 Theodore Maiman 在 1917 年阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）进行的理论工作的基础上发明的。然后，光能作为一种伤口治疗工具被重新发现。
细胞或组织暴露于 PBM 会导致光（光子）能量的吸收，从而导致其物理和化学性质发生变化。这也称为光化学和光生物学反应。当应用适当的治疗参数时，PBM 是伤口愈合的有效策略。波长会影响光穿透组织的深度。红光的穿透深度高于蓝光、紫光、黄光和绿光。NIR和红外波长的穿透深度比红光更深。短于 450 nm 的波长只能穿透 200-1000 μm 的深度。中段可见光范围内的波长，特别是从绿色到橙色的波长，能够穿透 1-3 毫米的深度。红光到 NIR 范围内的波长能够穿透 1-3 cm 的深度。这是启动 DFU 愈合的足够穿透深度。
（图片来自网络）
光渗透皮肤并诱导生物反应的程度取决于其波长。Dungel 等人检查了不同波长的脉冲 LED 光对糖尿病小鼠切除伤口愈合的治疗效果。使用脉冲 LED，辐照度为 40 mW/cm2，波长分别为 470 nm（蓝色）、540 nm（绿色）或 635 nm（红色）。研究结果表明，红光和绿光加速了伤口愈合，而蓝光则没有。激光多普勒成像显示，波长依赖性光吸收增强了伤口灌注。低波长绿光到蓝光会增加伤口表面温度，但穿透更深组织的红光会提高核心体温。最深的穿透和生物刺激发生在 NIR 波长中。Zhang et al. （2016）检查了在 900-1650 nm 处有多少光穿透生物组织。无论透射或反射几何形状如何，深层组织在 1300-1375 nm 波长范围内具有最大的空间对比度。在肝脏等强色素沉着的组织中，1550-1600 nm 也很突出。
其他需要考虑的重要参数包括功率密度或辐照度（mW/cm2）和能量密度或能量注量 （J/cm2）。一些研究小组建议使用 1-4 J/cm 的通量2和辐照度小于 100 mW/cm2，在相似的时间段内持续暴露。然而，使用更高通量的研究已显示出有益的效果。
PBM 的一个众所周知的分子机制是基于线粒体内呼吸链的关键酶，细胞色素C氧化酶（CCO），对红色和 NIR 光谱中的光的吸收。这种酶介导电子从细胞色素 C 转移到分子氧。CCO吸收入射光子并启动光化学级联反应。这导致电子传递链内 ATP 和细胞内 ROS 的产生增加。PBM 改变线粒体 CCO 活性，激活 NF-κB 激活的关键调节因子 IKK。IKK 因产生的 ROS 而增加，导致 NF-κB 易位到细胞核中并促进靶基因的转录，如 IL-2、IL-6、IL-8、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）、Cox-2 和 MMP-9。
摘自“Photobiomodulation studies on diabetic wound healing: An insight into the inflammatory pathway in diabetic wound healing”，Wound Repair and Regeneration, 2024 Nov
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