Photothermal interaction of a 1927 nm Thulium laser with MatriDerm: an in vitro study.

چکیده اصلی

Dermal templates support wound healing, yet complex wounds remain challenging. Thermal lasers activate regenerative heat shock pathways through the heat shock response (HSR), but their interaction with dermal substitutes is unclear. MatriDerm®, a non-cross-linked collagen-elastin substitute used in single-stage reconstruction, may be enhanced by laser applications to improve regenerative outcomes. This study evaluated the interaction between a 1927 nm Thulium laser and MatriDerm® under different hydration states. MatriDerm® scaffolds (Thickness 1-3 mm) were tested in dry, water-soaked and blood-soaked conditions (n = 27). Samples received 1927 nm Thulium laser exposure (20 mJ/ pulse, 10 J/cm2, 1 mm spot, five pulses/ site). Macroscopic and microscopic effects, peak temperatures, and charring depth were documented. Blood-soaked scaffolds underwent quantitative polymerase chain reaction (PCR), western blot, enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and Fourier-transform infrared (FTIR) analysis. Laser effects occurred only in blood-soaked MatriDerm®. Dry and water-soaked scaffolds showed no structural change and minimal temperature rise (28-32 °C). Blood-soaked samples reached 65 ± 5 °C, producing superficial carbonisation (250 ± 50 μm), with preserved deeper matrix. Molecular analysis showed HSP70 upregulation, reduced transforming growth factor β1 signalling, increased collagen I expression, and collagen reorganisation. Effects reflected local thermal confinements within blood-rich microdomains rather than bulk absorption at 1927 nm, whereas water alone dissipated heat too rapidly to sustain a photothermal response. 1927 nm Thulium laser produces a distinct photothermal response in the presence of blood, suggesting an altered local optical-thermal environment. These findings support laser-activated dermal scaffolds and provide a mechanistic basis for future in vivo studies exploring Thulium laser-assisted wound healing.

ترجمه فارسی چکیده

قالب‌های پوستی به بهبندی زخم کمک می‌کنند، اما زخم‌های پیچیده همچنان چالش‌برانگیز هستند. لیزرهای حرارتی از طریق پاسخ استرس حرارتی (HSR) مسیرهای بازسازی‌کننده را فعال می‌کنند، اما تعامل آن‌ها با جایگزین‌های پوستی نامشخص است. MatriDerm®، یک جایگزین کلاژن-الاستین بدون تقطیع که در بازسازی یک مرحله‌ای استفاده می‌شود، ممکن است با کاربرد لیزر بهبود یابد. این مطالعه تعامل بین لیزر تلمیوم ۱۹۲۷ نانومتری و MatriDerm® را در حالت‌های مختلف آبیاری ارزیابی کرد. نمونه‌ها در شرایط خشک، خیس‌خورده در آب و خیس‌خورده در خون آزمایش شدند. اثرات میکروسکوپی و ماکروسکوپی، دمای اوج و عمق کدر شدن مستند شد. نمونه‌های خون‌آلود تحلیل‌های مولکولی (PCR، وسترن بلات، ELISA و FTIR) دریافت کردند. اثرات لیزر تنها در MatriDerm® خون‌آلود رخ داد. نمونه‌های خشک و خیس‌خورده در آب تغییر ساختاری نداشتند و دمای آن‌ها به شدت افزایش نیافت. نمونه‌های خون‌آلود به ۶۵ ± ۵ درجه سانتی‌گراد رسیدند که منجر به کدر شدن سطحی شد. تحلیل‌های مولکولی نشان داد افزایش HSP70، کاهش سیگنالینگ TGF-β1، افزایش بیان کلاژن I و بازآرایی کلاژن. این اثرات نشان‌دهنده محدودیت‌های حرارتی محلی در میکرودامین‌های غنی از خون بود، در حالی که آب به تنهایی گرما را خیلی سریع دفع می‌کرد تا پاسخ فتوگرمایی را حفظ کند. لیزر تلمیوم ۱۹۲۷ نانومتری در حضور خون پاسخ فتوگرمایی متمایزی تولید می‌کند.

متن کامل اصلی