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皮秒激光治疗皮肤病效果显著，但其诱导的激光诱导光学击穿（LIOB）分子机制不明。研究人员利用含黑素细胞的 3D 皮肤模型展开研究，发现 LIOB 形成的表皮内空泡促进皮肤再生，外用泛醇软膏可加速该过程，为激光治疗提供理论依据。
在现代医学领域，激光治疗技术正逐渐成为皮肤病治疗的重要手段。其中，皮秒激光凭借其独特的优势，在痤疮疤痕、妊娠纹、黄褐斑、光损伤皮肤治疗以及纹身去除等方面展现出良好的效果。皮秒激光利用激光诱导光学击穿（LIOB）机制发挥作用，然而，这背后的分子机制却如同神秘的面纱，尚未被完全揭开。此前研究虽知晓 LIOB 形成与激光辐照度和皮肤颜色有关，但对皮秒激光的分子作用机制，以及 LIOB 产生的空泡在皮肤重塑和新胶原生成中的作用，仍知之甚少 。为了深入探索这些未知领域，来自德国亚琛工业大学附属医院皮肤科和过敏科等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究，相关成果发表在《Lasers in Medical Science》上。
研究人员采用了多种关键技术方法来推进研究。他们构建了含黑素细胞的 3D 皮肤模型，该模型高度模拟人体皮肤的组织结构、基因表达和代谢活动。利用衍射光学元件（DOE）辅助的 1064nm 钕钇铝石榴石（Nd:YAG）皮秒激光对模型进行照射处理，并设置了不同的处理组。研究中运用了光镜、免疫荧光分析、Fontana - Masson 染色以及下一代测序（NGS）等技术，从组织学和分子层面全面分析皮秒激光照射后的影响。
研究结果如下：
- 组织学变化：通过光镜观察发现，经 1064nm 皮秒激光照射后，含黑素细胞的 3D 皮肤模型立即出现表皮内空泡，这些空泡位置从颗粒层到基底层不等，且未对周围细胞造成损伤。24 小时后，可见伤口开始闭合。而经含泛醇软膏处理的模型，24 小时后空泡完全消失，表皮恢复完整。这表明皮秒激光照射能引发特定的组织学变化，且泛醇软膏对伤口愈合有促进作用。
- 基因表达变化：下一代测序分析显示，与未照射的对照组相比，皮秒激光照射后，模型中基质金属蛋白酶（MMP1、MMP3、MMP9）及其抑制剂（TIMP3、TIMP1）、胶原蛋白（COL1A1、COL6A3、COL1A2、COL3A1、COL4A1 ）、热休克蛋白（HSPB8、HSPA1B）、细胞因子（IL23A、IL1B、IL17A、IL6）、趋化因子（CXCL14、CXCL5、CXCL1、CXCL6）以及抗菌肽（S100A9、S100A7A、S100A8、DEFB4A）的 mRNA 水平上调。这一系列基因表达的变化反映出皮秒激光照射后，皮肤启动了伤口愈合和组织重塑的过程。
- 蛋白水平变化：免疫荧光染色结果表明，与未照射的对照组相比，皮秒激光处理后伤口愈合调节因子 MMP9 的表达适度增加。经含泛醇软膏处理后，这种增加更为显著。这从蛋白水平进一步证实了皮秒激光和泛醇软膏对伤口愈合相关蛋白表达的影响。
在讨论部分，研究人员指出，此次研究首次利用含黑素细胞的 3D 皮肤模型，对 LIOB 在皮肤再生中的分子效应进行了体外研究。模型中黑素的存在使得 LIOB 得以发生，且形成的空泡与人体皮肤中的空泡相似，证实了该模型可作为研究 LIOB 分子效应的标准化体外工具。皮秒激光照射后多种基因的表达变化，进一步验证了细胞因子、趋化因子、热休克蛋白、胶原蛋白和基质金属蛋白酶等在伤口愈合和皮肤重塑中的重要作用。同时，含泛醇软膏的处理不仅促进了伤口愈合，还在分子水平上调节了相关基因的表达，在不影响 LIOB 皮肤再生效果的前提下发挥了抗炎作用。
尽管该研究使用的 3D 皮肤模型存在无法完全模拟体内血管化等局限性，但它为研究皮秒激光治疗皮肤病的分子机制提供了重要的参考。此次研究成果不仅加深了人们对皮秒激光治疗后 LIOB 分子机制的理解，还为优化激光治疗方案、开发更有效的辅助治疗手段提供了理论依据，对推动激光医学在皮肤病治疗领域的发展具有重要意义。
