Laser as an impact and treatment tool - b-biotech-blog

1. مقدمة :

تعرفنا في  مقالات  سابقة على  تعاريف البيو تكنولوجيا الرسمية والدولية وكذا تاريخها ومستقبلها  ، كما تعرفنا على  العلوم الأساسية  و التقنية وغير التقنية و  العلوم الإقتصادية والتجارية والمالية والإدارية   وكذا العلوم الإجتماعية والإنسانية المساهمة في البيوتكنولوجيا إلى جانب العلوم الجنائية والعسكرية والأمنية  وفروعها المساهمة في البيوتكنولوجيا   . كما تعرفنا على علم  ليزر البيوضوئيات و تاريخ الليزر  وخصائصه  و أسس تصنيفه  وعلى أنظمة استلامه وتوصيله وتطبيقاته الطبية  واستخداماته في التصوير والتشخيص الطبي وعلى تأثيره الحراري الضوئي والميكانيكي .  وفي هذه المقالة سنتعرف  على  الليزر كأداة تأثير وعـلاج.

2.الليزر كأداة تأثير 

أصبحت تقنيات الليزر أدوات أساسية في مجموعة متنوعة من المجالات، سواء في التأثير أو العلاج. فيما يلي بعض المجالات الرئيسية التي يلعب فيها الليزر دورًا حاسمًا:

1. **التصنيع ومعالجة المواد**: 

يُستخدم الليزر على نطاق واسع في الصناعة التحويلية لقطع مجموعة واسعة من المواد ولحامها ونقشها ووضع علامات عليها، بما في ذلك المعادن والبلاستيك والسيراميك. إن قدرتها على توفير طاقة مركزة ومضبوطة تتيح دقة وسرعة استثنائيتين في تطبيقات معالجة المواد المختلفة.

2. **الطب والجراحة**: 

في المجال الطبي، يُستخدم الليزر في مجموعة متنوعة من العمليات الجراحية والعلاجات. ويشمل ذلك جراحة العيون بالليزر لتصحيح الرؤية، وإزالة الوشم، وعلاج الآفات الجلدية، واستئصال الورم، وعلاج التجديد الضوئي. يُستخدم الليزر أيضًا في التطبيقات التشخيصية، مثل التصوير المقطعي التوافقي البصري (OCT)، للحصول على صور عالية الدقة للأنسجة البيولوجية.

3. **البحث العلمي**: 

في البحث العلمي، يعد الليزر أدوات أساسية في مجموعة واسعة من المجالات، من الفيزياء والكيمياء إلى علم الأحياء والطب. يتم استخدامها في التحليل الطيفي لتحليل التركيب الكيميائي للعينات، وفي الفحص المجهري لتصور الهياكل البيولوجية على المستوى الخلوي، وفي تقنيات المعالجة، مثل الملقط البصري ومصائد الليزر، لدراسة ومعالجة الجسيمات والخلايا.

4. **الاتصالات وتكنولوجيا المعلومات**: 

يلعب الليزر دورًا حاسمًا في الاتصالات عالية السرعة، مثل الألياف الضوئية، مما يتيح نقل البيانات بسرعة وكفاءة عبر مسافات طويلة. كما يتم استخدامها أيضًا في تطبيقات التخزين الضوئي، مثل الأقراص المضغوطة وأقراص DVD وBlu-ray، لقراءة البيانات وكتابتها على الأقراص الضوئية.

5. **التطبيقات العسكرية والأمنية**: 

في المجال العسكري والأمني، يُستخدم الليزر في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل أنظمة الاستهداف، والقياس عن بعد، والإضاءة والإبهار، والاتصالات بالليزر، وأسلحة الليزر.

3.الليزر كأداة عـلاج

        استغلت ظواهر انعكاس، استطارة وتفلور الضوء الليزري لأغراض التشخيص الحيوي والطبي اما ظاهرة امتصاصه من قبل التراكيب والانظمة الحيوية فقد استثمرت في مجالات التطفير القتل والتحسيس الضوئي للبكتريا والخلايا الورمية، الجراحة والجراحة المجهرية لمكونات الخلايا والتحفيز الحيوي. وفيما يأتي جوانب من الحقول التطبيقية لبحوث الليزر في علوم الحياة والطب.

 التثبيط، التطفير والقتل الضوئي (Inactivation, mutagenesis and photokilling):

·        استُعمل ليزر XeCl ذو الطول الموجي 308 نانوميتر وكثافة طاقة ⁵10 جول/م² لتشعيع بكتريا E. coli WP2 trp^- فانخفضــت حيويتهــا الــى 1% وكان عدد الطافرات 100 لكل مليون خلية حية (Tiphlova et al., 1988).

·        كما تسبب ليزر (Nd: YAG) (l =1064nm) في القضاء على أنواع مختلفة من البكتيريــا السالبــة والموجبــة لصبغـــة جرام وخميرتيــن مزروعة على أطبــاق اغــار مغــذي اذ تراوح مدى كثافة الطاقة من 1768 جول/سم² بالنســـبة لـ  Serratia marcescens الى غايــة 4489جول/سـم² بالنسبـة للخلايــا الخضريــة لـ Bacillus stearothermophilus (Ward et al., 1996). كما أسفر التشـــعيع المتكرر (أكثر من 3 مرات) بليـــزر (He-Ne) الواطــئ الطاقــة لعصيات السل (Mycobacterium tuberculosis) المعزولة من المرضى عن انخفاض عدد المستعمرات مقارنة مع السيطرة، بينما رفع الجرعة الاشــعاعية الى 9 جول أدى الى تثبيط قوي وملحوظ لنمو المستعمرات (Maliev, 1988).

·        وكانت حزمة ليزر الـCO₂ المبأرة بكثافة قدرة (200-400 واط/سم²) كفوءة في إزالة التقرحات والبثور المتدرنة لمرض اللشمانيا الجلدية (Babajev et al., 1991).

كما اثبت الليزر النبضي كفائته في ازالة وقتل البكتريا الملتصقة على الاسطح الفولاذية على هيئة اغلفة حيوية (Biofilms) حيث أسفر التشعيع بثلاث اطوال موجيـــة مختلفة (1064، 532 و355 نانوميتر) على التوالي وبعرض نبضة 20 نانوثانية عن انخفاض اعدادها بمقدار 3.5 الى 6 مرات عما كانت عليه قبل المعاملة وذلك باستخدام مدى كثافة قدرة يتراوح من 50-600 ملي واط/ سم² (Sadoudi et al., 1997). كما تم اقتناص الخلايا ومن ثم قتلها واتلافها بآلية الامتصاص متعدد الفوتونات وذلك باستخدام ليزر Ti: Sapphir ذو الطول الموجي (

nm800 = l) (Konig et al., 1996)

خلاصة

باختصار، يعد الليزر أدوات متعددة الاستخدامات وقوية تستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات في مختلف المجالات، سواء في التأثير أو العلاج. إن قدرتها على توفير ضوء شديد التركيز والتحكم والتكيف تجعلها أدوات لا غنى عنها في العلوم والطب والصناعة وخارجها.

 للمزيد من المعلومات الإطلاع على كتاب 

Laser Biophotonics: Principles and Applications in Medicine and

Life Sciences

للمؤلف د. بن عمر شبة