Biofotoni emessi dai LED: esperienza clinica con la fotomodulazione a LED
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La fotomodulazione a LED aiuta a contrastare i segni del fotoinvecchiamento
Fotomodulazione a LED: aiuta ad aumentare la velocità di guarigione delle ustioni
Premessa
La fotomodulazione a LED è una nuova tecnologia, senza emissione di calore, impiegata per modulare l’attività cellulare con la luce.Obiettivo
Si descrive l’esperienza dell’impiego della fotomodulazione a LED a 590nm nell’ambito della chirurgia dermatologica.Metodi
Uso pratico dell’energia luminosa senza emissione di calore e la sua applicazione in 3,500 trattamenti forniti a 900 pazienti.Risultati
La fotomodulazione a LED è stata usata da sola per il ringiovanimento della pelle in oltre 300 pazienti, ma l’effetto è stato amplificato in 600 pazienti perché affiancato ad un trattamento termico non ablativo, trattamento vascolare mediante luce pulsata, laser ad infrarossi, radiofrequenza, e laser ablativi.Conclusione
La fotomodulazione a LED aiuta a contrastare i segni del fotoinvecchiamento mediante un nuovo meccanismo in assenza di calore. La componente anti-infiammatoria del LED con la componente di regolazione delle cellule aiuta a migliorare i risultati degli altri trattamenti di ringiovanimento.Il FOTORINGIOVANIMENTO è il processo che usa le fonti di energia luminosa per invertire e contrastare il processo di invecchiamento della pelle, causato dal sole e riparare i danni provocati da altri fattori ambientali. Il fotoringiovanimento non ablativo fa riferimento all’uso controllato dell’energia termica al fine di non danneggiare lo strato superficiale dell’epidermide. La modalità non-ablativa include il trattamento a luce pulsata intensa (IPL), quello con laser pulsato (PDL), luce verde a 532 nm, e diverse lunghezze d’onda dell’infrarosso.
Tutti questi dispositivi determinano una lesione da energia termica sia per il riscaldamento dell’epidermide per stimolare la proliferazione dei fibroblasti, oppure colpendo i vasi sanguigni per la foto-coagulazione. La fotomodulazione a LED rappresenta una nuova categoria di trattamenti senza generare calore, utilizzati per regolare l’attività cellulare piuttosto che innescare i meccanismi di guarigione delle lesioni termiche.
L’obiettivo primario del fotoringiovanimento non-ablativo è di indurre la formazione di nuovo collagene e delle sostanze della matrice extra-cellulare, che migliorano visibilmente l’aspetto delle rughe e la trama della pelle senza danneggiare lo strato superficiale dell’epidermide.
Un altro obiettivo è il miglioramento delle lesioni pigmentarie e vascolari del fotoinvecchiamento, che includono un miglioramento delle carenze di pigmentazione (a livello dell’epidermide e del derma), riduzione della telangiectasia del derma, così da avere una superficie cutanea più liscia. Di recente è notevolmente cresciuto l’interesse nei confronti della terapia laser non-termica a bassa intensità , o anche della cosiddetta terapia a laser freddo.
Mediante l’impiego di diverse fonti di luce LED, si è dimostrato che una variazione della durata della fluenza e della pulsata, portano ad un aumento della sintesi di collagene di tipo I da parte dei fibroblasti in coltura. L’ aumento della sintesi di collagene da parte dei fibroblasti è correlato con l’aumento del collagene nel derma, osservato in biopsie di pazienti sottoposti al trattamento. La sintesi di collagene, sia nei fibroblasti in coltura che nei modelli clinici, si accompagna ad una riduzione della sintesi delle metalloproteine.
La tecnica che sfrutta l’energia a basse intensità , con specifiche sequenze pulsate prende il nome di fotomodulazione ed è stato confermato da diversi studi che risulta in grado di stimolare o ridurre l’attività cellulare.
L’articolo fornisce una visione d’insieme della fotomodulazione a LED impiegata da sola o in combinazione con altre procedure non-ablative di ringiovanimento. Riporta inoltre i risultati preliminari delle sue applicazioni nel ridurre i processi infiammatori a carico della pelle e favorire la guarigione delle ferite, e l’uso potenziale con acido levulinico nella terapia fotodinamica.
Metodi
Si sono usati i registri dei trattamenti e le immagini digitali di oltre 900 pazienti per la valutazione dei risultati. I trattamenti sono stati eseguiti con l’impiego di un’unità a LED con luce gialla a 590nm, dotata di un pannello che illumina l’intero volto.I pazienti sono stati posizionati a 2 cm dal dispositivo e sono stati sottoposti a sedute di circa un minuto per un totale di oltre 3500 trattamenti forniti a 900 pazienti, per due anni. 300 pazienti sono stati sottoposti alla sola fotomodulazione a LED, mentre 600 hanno ricevuto un trattamento che combinava la fotomodulazione a LED e un processo di fotoringiovanimento basata su calore.
Nel caso della sola fotomodulazione a LED, i pazienti con forme lievi e più marcate di fotoinvecchiamento, sono stati sottoposti ad 8 sedute di terapia per un periodo di quattro settimane. Negli altri casi i pazienti hanno prima ricevuto un trattamento di fotomodulazione a LED, seguito immediatamente da un trattamento nonablativo come IPL, PDL, KTP, raggi infrarossi. I fenotipi considerati vanno da I a V e ai pazienti è stata applicata una crema solare protettiva 30 o superiore.
I pazienti hanno poi redatto un registro auto-valutatuivo in cui hanno annotato i miglioramenti in una scala a 2 punti, allo stesso modo hanno fatto i medici. Ai pazienti che in passato erano stati sottoposti a trattamenti termici non-ablativi senza fotomodulazione a LED, è stato chiesto di riferire le differenza con la fotomodulazione a LED al termine del trattamento.
Inoltre 10 pazienti hanno ricevuto una serie di trattamenti di fotomodulazione a LED per eczema atopico e altri 15 hanno avuto un trattamento per ecchimosi e ustioni più gravi.
Figura 1. Un dispositivo a LED a luce gialla (590nm), che raggiunge tutto il volto.
Risultati
I pazienti sottoposti al solo fotoringiovanimento a LED senza altri tipi di trattamento, hanno riscontrato una trama della pelle più liscia e riduzione delle rughe, con miglioramenti significativi o lievi. Un miglioramento è stato riportato da oltre il 90% dei pazienti, mentre un 10% non ha rivelato cambiamenti. I medici hanno inoltre osservato come il 60% dei pazienti abbia registrato miglioramenti nella trama della pelle, nelle rughe, nell’eritema e nella pigmentazione.I pazienti sottoposti ad un trattamento termico di fotoringiovanimento hanno riportato miglioramenti significativi nell’eritema, con maggiore soddisfazione nei casi in cui si è eseguito successivamente un trattamento a LED. Anche i medici hanno notato che i pazienti visitati al termine del trattamento, hanno richiesto esplicitamente un trattamento a LED in seguito al trattamento non ablativo di fotoringiovanimento. Si è infatti osservato che questa procedura migliora la percezione di efficacia da parte dei pazienti e riduce l’eritema.
Un altro gruppo di pazienti (9) con ustioni di secondo grado, in seguito a trattamenti con dispositivi non-ablativi, ha ricevuto un trattamento con modulazione a LED una volta al giorno per una settimana. Sia i pazienti, sia i medici hanno osservato un aumento della velocità di guarigione delle ustioni del 50%.
Nell’ambito di uno studio pilota, si è prodotta una piccola lesione sull’avambraccio di un paziente con l’impiego di un laser ad anidride carbonica, con uno schema monitorato da un computer al fine di determinare lo stesso tipo di lesione in due diversi siti. Nel sito trattato con fotomodulazione a LED si è osservata una ricostituzione dell’epitelio più veloce rispetto a quanto osservato nel sito non trattato. Dieci pazienti hanno ricevuto un trattamento a LED per una forte esposizione al sole, sottoponendosi a sedute una o due volte al giorno, per 3 giorni, trattando tuttavia solo metà dell’area anatomica interessata. Anche in questo caso si è registrata una riduzione delle ustioni, rossore, gonfiore.
Un uomo di 42 anni è stato trattato due volte al giorno, per 3 giorni solo per metà della schiena, e l’altra lasciata senza trattamento. La biopsia della pelle con colorazione ad immunofluorescenza ha mostrato una riduzione delle metalloproteine (MMP-1), nella regione trattata a LED rispetto alla regione non trattata. Altri cambiamenti significativi riguardano lo stato dell’infiammazione e la composizione della matrice del derma dopo 4 giorni di esposizione dei raggi UV con e senza i trattamenti a LED.
Figura 2. La guarigione delle ferite è accelerata dalla fotomodulazione a LED
Discussione
La fotomodulazione a LED ha un effetto non termico sulla pelle, dovuto principalmente all’assorbimento della luce da parte del citocromo mitocondriale. Questo determina un aumento dell’attività metabolica in alcune cellule come ad esempio l’aumento della sintesi di collagene da parte dei fibroblasti.Gli studi hanno mostrato cambiamenti nella trama delle pelle, con riduzione delle sottili linee visibili sulla superficie delle pelle. L’esperienza clinica negli ultimi due, nel settore di chirurgia dermatologia e cosmetica suggerisce che questi effetti, seppur lievi, si registrano in un maggior numero di pazienti di quelli riportati negli studi clinici corrispondenti.
Le prove cliniche e di laboratorio attestano gli effetti benefici per il ringiovanimento e per il riparo dei danni cronici da raggi UV, come osservato nel fotoinvecchiamento ma anche per ustioni solari e lesioni più gravi da raggi UV. La capacità di accelerare la guarigione delle ferite ha vaste applicazioni in medicina, così come l’abilità di ridurre gli effetti indesiderati sulla matrice del derma, da parte di terapie cosmetiche non-ablative e allo stesso tempo potenziarne gli effetti benefici rappresenta un altro elemento fondamentale. Si pensa che i meccanismi della fotomodulazione a LED influenzino l’attivazione di componenti all’interno del mitocondrio, la fonte di energia della cellula. Il citocromo, in particolar modo il citocromo ossidasi presente all’interno della membrana mitocondriale, è considerato il responsabile dell’assorbimento della luce. Questo determina probabilmente dei cambiamenti confomazionali che innescano la traslocazione di ioni positivi, che porta infine alla conversione di ADP in ATP, provvedendo a fornire maggiore energia per l’attività cellulare.
Uno studio precedente aveva già dimostrato una rapida produzione di ATP nei mitocondri di fibroblasti in coltura, in seguito ad un’esposizione a luce gialla a LED. Esiste anche un altro meccanismo legato alla fotomodulazione, legata all’espressione di geni che codificano per alcuni recettori, che innescano una serie di reazioni all’interno della cellula. Pertanto la scelta dei parametri per la fotomodulazione giocano un ruolo chiave nel determinare l’espressione o meno di determinati geni.
Figura 3. Riduzione delle metalloproteinasi 1 (MMP-1) nella matrice con trattamento a LED in seguito ad esposizione ai raggi UV
I parametri impostati sui dispositivi a LED impiegati in questo studio, determinano un effetto di ringiovanimento sulla pelle, sia da un punto di vista clinico, sia da un punto di vista istologico. Uno studio condotto su 90 pazienti, con diversi parametri, ha comunque dimostrato risultati positivi e oltre il 90% dei pazienti ha registrato miglioramenti del fotoinvecchiamento e altri miglioramenti della trama della pelle, dell’eritema e della pigmentazione.
Un altro risultato ha mostrato risultati simili, confermati anche dalla microscopia digitale.
La combinazione di diverse tecniche di fotoringiovanimento rende possibile risultati ancora migliori; le osservazioni infatti confermano che combinando un trattamento termico di fotoringiovanimento non-ablativo, con la fotomodulazione a LED non termica, si ottengono effetti sinergici e amplificati.
La fotomodulazione a LED è impiegata subito dopo al trattamento termico, per i suoi effetti anti-infiammatori , che aiutano a ridurre quindi l’eritema causato dal trattamento non-ablativo.
Nuovi studi clinici hanno infatti lo scopo di dimostrare tali osservazioni. Anche se sono richiesti studi clinici controllati, studi piloti per l’eczema atopico indicano la possibilità di uso maggiore delle proprietà anti-infiammatorie della fotomodulazione a LED.
Recenti studi stanno invece indagando sui diversi meccanismi d’azione della fotomodulazione a LED, che determina un aumento della produzione di energia da parte delle cellule, e una diversa espressione di alcuni geni.
Un altro risultato ha mostrato risultati simili, confermati anche dalla microscopia digitale.
La combinazione di diverse tecniche di fotoringiovanimento rende possibile risultati ancora migliori; le osservazioni infatti confermano che combinando un trattamento termico di fotoringiovanimento non-ablativo, con la fotomodulazione a LED non termica, si ottengono effetti sinergici e amplificati.
La fotomodulazione a LED è impiegata subito dopo al trattamento termico, per i suoi effetti anti-infiammatori , che aiutano a ridurre quindi l’eritema causato dal trattamento non-ablativo.
Nuovi studi clinici hanno infatti lo scopo di dimostrare tali osservazioni. Anche se sono richiesti studi clinici controllati, studi piloti per l’eczema atopico indicano la possibilità di uso maggiore delle proprietà anti-infiammatorie della fotomodulazione a LED.
Recenti studi stanno invece indagando sui diversi meccanismi d’azione della fotomodulazione a LED, che determina un aumento della produzione di energia da parte delle cellule, e una diversa espressione di alcuni geni.
Figura 4. Cambiamenti dei mediatori infiammatori e della matrice del derma.
Figura 5. Cambiamenti con trattamento a LED dopo esposizione ultravioletta.
Figura 6. Evoluzione dell’eczema a topico dopo due trattamenti di fotomodulazione a LED (*)
Figura 7. Cambiamenti della pelle causati dal Levulan con LED dopo 24 ore (*)
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