Отзыв официального оппонента, д.м.н.С.В. Тарасенко (Лазерная функциональная модификация хрящевой ткани и тканей глаза)

отзыв официального оппонента тарасенко Светланы Викторовны на диссертационную работу Баум Ольги Игоревны «Механизмы модификации хрящевой ткани и тканей глаза под действием лазерного излучения» на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальностям 03.01.02 — биофизика, 03.01.03 — биоинженерия В последнее десятилетие лазерные технологии широко и эффективно используются в медицине.

Много работ посвящено исследованию влияния лазерного излучения на процесс регенерации тканей после альтерации. В настоящее время активно развивается направление. связанное с использованием лазеров, в биоинженерии, Лазерное излучение используется для модификации структуры и свойств биологических тканей. При этом особый интерес представляет изучение физико-химических свойств биологической ткани после лазерного воздействия и определение стабильности лазерно-индуцированных изменений. Это необходимо для обеспечения эффективности и безопасности лазерных процедур, предлагаемых в современной медицине.

Именно этому направлению бионнженерии и биофизики посвящена а 'мр и» нв рб Бу О ' И р «и, м бу жт2ЫЬЮШ. Основной целью данного исследования являлось выяснение механизмов и оптимизация физических процессов, лежащих в основе лазерной модификации при воздействии на хрящи и ткани глаза. ЫИЛЕВ и Вжю.а~ы * р аю ° ю ° ч р'» ~ ", Ра г р можно выделить следующие.' 1) Проведено изменение формы роговицы с предсказуемым изменением ее рефракции без изменения ее коэффициентов поглощения и рассеяния в видимом диапазоне.

2) Проведена модификация пористой структуры склеры, обеспечивающая существенное увеличение гидропроницаемости и нормализацию ВГД. 3) Оптимизирована технология лазерного удаления пленок вторичной катаракты. 4) Обнаружено нелинейное термомеханическое поведение хрящевой ткани в зависимости от последовательности двустороннего облучения при лазерной коррекции формы реберного хряща, толщина которого больше глубины поглощения излучения. 5) Проведена модификация структуры суставного хряща, приводящая к восстановлению гналинового хряща суставов. б) Предложен новый подход лазерного воздействия на процессы дифференцировки-дедифференцировки клеток хряща путем модификации структуры околоклеточного матрикса.

Для всех этих случаев показана безопасность найденных условий лазерного воздействия и сохранение основных функциональных свойств и структурных особенностей биологических ткансй. Диссертационная работа включает в себя не только экспериментальные исследования, но и развивает новые модели, описывающие различные конкрс"гные процессы лазерного воздействия при воздействии на биологические объекты. Теоретические модели позволили оценить диапазон оптимальной дозы облучения для достижения желаемого лечебного эффекта.

После воздействия в теоретически выбранных диапазонах для всех рассмотренных случаев была показана безопасность найденных условий лазерного воздействия и сохранение основных функциональных свойств и структурных особенностей биологических тканей. Ст кт а иссе та ии: Диссертация содержит введение, б оригинальных глав, заключение с результатами н ~~водами и списо~ литературы.

Диссертация изложена на 255 ~~ран~цах текста. иллюстрирована информативными рисунками и таблицами. В первой главе рассматриваются взаимодействие лазерного излучения с биологическими тканями и описываются основные социальные проблемы, на решение которых направлено исследование, представленное в диссертации. Представлены существующие на данный момент подходы к решению этих проблем, их недостатки и ограничения, показывающие актуальность поставленных в диссертации проблем. Подробно описываются использованные в работе теоретические и экспериментальные методы. Глава написана грамотно, читается с интересом.

Во второй главе рассмотрена теоретическая модель температурного поля при лазерном нагреве и с помощью компьютерного моделирования проведено исследование степени влияния различных лазерных параметров и параметров биологической ткани на температурные поля, возникак1щие в биологических тканях в процессе лазерного воздействия.

На основе представленных расчетов проведена оценка эффективности контрольной системы лазерного оборудования, использованного для модификации формы хрящевых тканей. Третья глава посвящена теоретическому моделированию термомеханнческих процессов в биологических тканях, подвергнутых лазерному воздействию. Подробно рассматриваются конкретные случаи лазерного воздействия, использованные в экспериментальном исследовании, которому посвящены три последующие главы. Л также рассмотрены конкретные примеры лазерного воздействия с применением наночастиц и контрастирующих добавок, приобретающих все большее значение в биоинженерни и биофизике, В четвертой главе исследуются механизмы лазерного изменения формы реберного хряща, являющегося эффективным естественным имплантатом в силу своего строения и «памяти исходной формы». Оригинальный подход к изменению формы хрящевой пластины позволил добиться стабильного изменения формы хрящевой тканн без нарушения ее клеточных элементов и матрикса, что.

несомненно„является важным шагом в применении таких имплантатов в медицинской практике. В пятой главе проведено рассмотрение механизмов лазерно-индуцированной регенерации суставного хряща, Необходимо подчеркнутгь что, несмотря на интенсивное развитие новых консервативных и хирургических методов лечения артритов и артрозов, эта социальная проблема далека от своего решения. Главная трудность в решении этой проблемы связана с низким уровнем метаболизма в зрелой хрящевой ткани, а также с низкой пролиферативной активностью хондроцитов.

Невелико и число методов, обеспечивающих замедление процесса дегенерации или восстановление утраченных в результате патологических процессов хрящсвых структур. К наиболее перспективным направлениям в этой области следует отнести генную терапию„введение в поврежденную ткань факторов роста, трансплантацию аугологичных хондроцитов или мсзенхимальных стволовых клеток, а также комбинацию последних с биоактивными скаффолдами. Изложенный в данной главе подход очень перспективен, он опирается на управляемую модификацию тонкой структуры и поля напряжений в биологических тканях путем воздействия неразрушающего лазерного излучения, индуцирующую репаративный ответ поврежденной или деградированной ткани.

Экспериментальное исследование этого отклика было убедительно продемонстрировано в экспериментах и-и~о на минисвиньях. В частности„ результате экспериментов было показано, что лазерно-индуцированная регенерация хряща гиалинового типа через два месяца приводит к значительному восстановлению хрящевой пластины сустава. Шестая глава посвящена воздействию лазерного излучения на ткани глаза и состоит из трех частей.

В первой части подробно рассмотрена оптимизация технологии удаления пленок вторичной катаракты. Лазерное разрушение патологических пленок может иметь побочные эффекты и приводить к повреждениям других тканей глаза. Было проведено исследование процессов лазерного нагрева и разрушения двух типов часто встречающихся в медицинской практике пленок катаракты с целью изучения их возможного влияния на гетерогенные структуры глаза при лазерной абляции зрачковых мембран.

Построенные теоретические модели и их экспериментальная верификация привели к разработке практических рекомендаций, позволяющих свести побочные эффекты к минимуму. Вторая часть шесгой главы рассматривает принципиально новый подход к коррекции формы роговицы и рефракции глаза, Подход основан на модификации структуры и поля механических напряжений роговицы глаза путем локального неабляционного воздействия. В основе этого подхода лежат теоретические модели, построенные в первых главах диссертации и их экспериментальное подтверждение, представленное в данном разделе. Показано, что лазерно-индуцированная релаксация напряжений в роговице ~лаза позволяет целенаправленно менять ее форму и является основой новой технологии коррскции миопни, гиперметропии н астнгматизма.

Третья часть шестой главы посвящена новой технологии лечения глаукомы. Представленный подход основан на термомеханическом лазерном воздействии на пористую структуру склеры глаза. Экспериментально показано, что лазерное воздействие формирует интрасклеральные микроканалы, что приводит к значительному увеличению оттока внугриглазной жидкости и нормализации внугриглазного давления, причем долговременность данного эффекта подтвер>клена клиническими исследованиями. Материалы данного исследования представлены последовательно, от теоретического исследования к экспериментальному подтверждению и конкретным д ь ю Р гьь, ~яЯМщХ.ЫИ1Вяй ~у ЫРх~~ ю~~Р диссертационной работы. Полученные результаты представляют значительный научная новизна, личный вкла авто а и выводы не вызывают сомнения.