TECNOLOGIA: LA NASA MOSTRA COME CURARE UTILIZZANDO LA LUCE

 

Sebbene decenni di studi indichino che può, inclusa un'ampia ricerca finanziata dalla NASA, le prove crescenti non hanno sempre attirato l'attenzione che ci si potrebbe aspettare da una scoperta così sorprendente.

Ciò potrebbe essere dovuto al fatto che la scienza alla base non è stata ben compresa. Ad esempio, sebbene un medico danese abbia ricevuto un premio Nobel nel 1903 per aver scoperto che l'esposizione alla luce rossa concentrata accelerava la guarigione delle ferite, rimase riluttante a metterlo in pratica senza capire perché funzionasse.

Una barriera più grande all'accettazione, tuttavia, è stata probabilmente il fatto che suona semplicemente incredibile.

In un articolo del 1989 sui benefici per la salute della luce laser a bassa potenza, la biofisica Tiina Karu ha notato che il trattamento sembrava 'altamente incredibile e persino misterioso'. Inoltre, ha scritto, la sua efficacia contro molti disturbi diversi non ha fatto che aumentare i dubbi creando l'aspetto di una proverbiale panacea all'olio di serpente.

Karu ha ipotizzato che la luce rossa trattasse molte afflizioni perché migliorava la funzione cellulare generale stimolando i mitocondri che guidano il metabolismo nelle cellule animali. Ciò accelererebbe la produzione cellulare e allevierebbe lo stress ossidativo, un fattore che causa infiammazione e sintomi dell'invecchiamento e, in definitiva, contribuisce al diabete, al cancro, alle malattie neurodegenerative e ad altre malattie.

Oggi si pensa che le lunghezze d'onda rosse e infrarosse siano assorbite dalla citocromo C ossidasi, un enzima chiave nel metabolismo cellulare, e probabilmente da altre sostanze chimiche fotosensibili, innescando una cascata di effetti all'interno della cellula.

Karu e altri iniziarono a sospettare che la luce laser 'uniforme' probabilmente non fosse necessaria per produrre effetti benefici, ma fu la NASA a rispondere finalmente a questa domanda dopo che l'agenzia spaziale vi si imbatté accidentalmente.

LED per piante, poi persone

Alla fine degli anni '80, l'ingegnere Ron Ignatius ha lavorato in una società che ha collaborato con il Wisconsin Center for Space Automation and Robotics (WCSAR), finanziato dal Marshall Space Flight Center della NASA a Huntsville, in Alabama. Quando la tecnologia dei diodi a emissione di luce (LED) è entrata nel mercato commerciale, Ignatius ha collaborato con WCSAR per studiare questa nuova illuminazione per la coltivazione di piante nello spazio. Nel 1989, Ignatius ha fondato la Quantum Devices Inc. e il finanziamento della Small Business Innovation Research (SBIR) della NASA ha pagato l'azienda per completare un'unità di coltivazione di piante a LED che coltivava patate sulla navetta spaziale nel 1995.

Ma la ricerca ha avuto un effetto collaterale. I LED erano rossi e blu perché queste sono le lunghezze d'onda della luce più efficienti per guidare la fotosintesi e gli scienziati della NASA che hanno trascorso del tempo a lavorare con le mani sotto l'illuminazione hanno scoperto che le abrasioni sulle mani sembravano guarire più velocemente del normale.

Fu così che la NASA si imbatté nel mondo della fototerapia medica. L'agenzia ha visto una possibile soluzione a un problema di vecchia data dei viaggi nello spazio: senza gravità, i muscoli e le ossa degli astronauti si atrofizzano e le ferite guariscono lentamente, il che mette in pericolo le missioni.

Ignazio si interessò anche ai possibili usi medici dei LED. Quando ha saputo che Harry Whelan, un neurologo del Medical College of Wisconsin, stava studiando le applicazioni mediche della luce, ha contattato.

Tra il 1995 e il 2003, una serie di otto contratti SBIR della NASA, per lo più da Marshall, ha finanziato la sperimentazione sugli usi medici dei LED, condotta tra Quantum Devices, il Medical College of Wisconsin e poche altre entità.

Recentemente è stato dimostrato che la luce laser nel vicino infrarosso accelera la guarigione delle ferite, in particolare quelle affamate di ossigeno, aumentando la produzione di proteine ​​del fattore di crescita, collagene e vasi sanguigni. Ma i laser presentavano degli svantaggi, ha affermato Helen Stinson, che ha supervisionato il lavoro come ingegnere senior nel dipartimento di veicoli spaziali e veicoli di Marshall. 'Con i laser, devi stare attento a non danneggiare i tessuti circostanti, inoltre consumano molta energia e sono costosi', ha affermato Stinson.

Oltre a risolvere questi problemi, gli array di LED possono anche essere progettati per emettere più lunghezze d'onda e possono coprire un'area più ampia di un laser.

I trattamenti leggeri si dimostrano

Attraverso la sperimentazione, i ricercatori hanno dimostrato che i LED rossi e nel vicino infrarosso ad alta intensità hanno accelerato significativamente la guarigione delle ferite prive di ossigeno nei ratti e hanno anche accelerato la crescita e la proliferazione di colture cellulari di pelle, ossa e muscoli di topi e ratti. Il team ha fornito dispositivi LED agli equipaggi della Marina degli Stati Uniti per il trattamento degli infortuni durante l'addestramento. Questi hanno prodotto un miglioramento di oltre il 40% in più nelle lesioni muscoloscheletriche e un tempo di guarigione più rapido del 50% per le lacerazioni, rispetto ai gruppi di controllo.

In quel periodo, Whelan e colleghi hanno dimostrato che l'irradiazione con gli array di LED rossi di Quantum Devices impediva al metanolo di causare cecità nei ratti, portandoli a suggerire la terapia della luce come trattamento per i disturbi della retina dal glaucoma alla degenerazione maculare legata all'età.

Con ulteriori finanziamenti militari, Quantum Devices ha avanzato questa tecnologia come WAR portatile.

Dispositivi più piccoli, portata maggiore

Multi Radiance ha iniziato producendo dispositivi stazionari di grandi dimensioni per le cliniche, ma quando l'azienda ha iniziato a seguire l'esempio WARP con dispositivi portatili e cordless intorno al 2010, è stata in grado di entrare sia nel mercato interno che nelle applicazioni veterinarie. 'Se stai curando un cavallo in una stalla, non puoi avere cavi e collegare una console', ha sottolineato Johnson. Alcuni dei dispositivi veterinari dell'azienda utilizzano anche la luce blu per il trattamento di infezioni e altre applicazioni antibatteriche, che la FDA non ha ancora autorizzato per l'uso sulle persone.

L'attività dell'azienda è ora equamente suddivisa tra dispositivi domestici e unità fisse ancora utilizzate da medici, preparatori atletici, fisioterapisti e chiropratici. I dispositivi variano in base all'area di copertura, al livello di potenza e alla combinazione di lunghezze d'onda e alcuni aggiungono stimolazione elettrica o campi magnetici per aumentare l'assorbimento della luce. Le applicazioni umane sono principalmente per alleviare il dolore, l'infiammazione e la rigidità.

Multi Radiance ora ha quasi 50 dipendenti e vende decine di migliaia di dispositivi ogni anno in 32 paesi, ha affermato Johnson.

Ha attribuito alla NASA il merito di aver promosso e reso popolare il campo cogliendo una possibilità su un possibile trattamento per la guarigione inibita e l'atrofia nello spazio. 'Non è stato fino a quando la NASA ha esaminato attentamente e ha detto che avrebbe potuto funzionare che hai iniziato a vedere lo sviluppo commerciale', ha detto Johnson. 'Hanno cercato qualcosa che nessuno poteva trattare e hanno trovato qualcosa di così semplice e facile che è incredibile.'

Ora Multi Radiance sta espandendo la sua linea consumer, con un dispositivo domestico di seconda generazione previsto per il rilascio nel 2022.

Man mano che la scienza verrà compresa meglio, ha affermato Johnson, l'azienda spera anche di far avanzare applicazioni mediche più specifiche. Ad esempio, Multi Radiance ha brevettato una benda oculare con array di LED per il trattamento di disturbi come l'edema maculare diabetico, nonché un dispositivo per ridurre i sintomi della fibromialgia. Entrambi sono in sperimentazione clinica.

'Ma anche se gli effetti biologici della luce diventano più chiari', ha detto Johnson, 'è difficile dire quali meccanismi d'azione siano all'opera. La luce funziona su così tante condizioni diverse che è difficile identificare un solo meccanismo sottostante, ma ci stiamo avvicinando'.

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