Fotobiomodulazione: quando la luce incontra la biologia.
Rosso, vicino infrarosso, mitocondri, energia cellulare e impulsi luminosi. Dietro quella che comunemente chiamiamo “luce rossa” esiste una tecnologia molto più interessante di quanto possa sembrare.
La luce può essere anche uno stimolo biologico.
La fotobiomodulazione, o PBM, studia l'interazione tra specifiche lunghezze d'onda luminose e i sistemi biologici. Rosso e vicino infrarosso sono tra le regioni dello spettro maggiormente utilizzate: l'obiettivo non è semplicemente illuminare o riscaldare un tessuto, ma sfruttare precise interazioni fotobiologiche.
Cosa succede quando la luce incontra il nostro corpo?
Per capirlo dobbiamo scendere dalla superficie della pelle fino al livello delle cellule.
Quando la luce raggiunge un tessuto può essere riflessa, dispersa, trasmessa oppure assorbita. È proprio quest'ultimo fenomeno a essere particolarmente interessante nella fotobiomodulazione.
Alcune molecole biologiche sono infatti in grado di assorbire fotoni in determinate regioni dello spettro. Queste strutture vengono generalmente definite cromofori o fotoaccettori.
L'assorbimento della luce può quindi rappresentare l'inizio di una cascata di eventi biologici. È il passaggio fondamentale che trasforma un segnale luminoso in un possibile segnale cellulare.
Fotoni
La sorgente emette energia luminosa a specifiche lunghezze d'onda.
Assorbimento
Parte dell'energia luminosa può essere assorbita da strutture molecolari cellulari.
Risposta
L'interazione fotobiologica può contribuire alla modulazione di differenti processi cellulari.
660 e 850 nm: due lunghezze d'onda, due caratteristiche differenti.
Una delle combinazioni più diffuse nella fotobiomodulazione associa luce rossa visibile e vicino infrarosso.
La luce che possiamo vedere.
660 nm appartiene alla regione rossa dello spettro visibile. Quando i LED sono attivi, percepiamo quindi chiaramente il caratteristico bagliore rosso.
Nelle applicazioni PBM viene frequentemente utilizzata per l'interazione con tessuti relativamente più superficiali, compresa la cute.
Una parte della luce viene assorbita, mentre una parte viene riflessa o dispersa all'interno del tessuto.
Visibilità: chiaramente percepibile dall'occhio umano.
La luce che non vediamo.
850 nm appartiene invece alla regione del vicino infrarosso, oltre il limite della luce normalmente percepibile dall'occhio umano.
Le sue caratteristiche ottiche sono differenti da quelle della luce rossa e consentono una diversa distribuzione dell'energia luminosa all'interno dei tessuti.
Per questo rosso e vicino infrarosso vengono spesso utilizzati insieme all'interno dei sistemi di fotobiomodulazione.
Importante: un LED 850 nm può sembrare spento pur continuando a emettere vicino infrarosso.
Dentro la cellula: perché si parla tanto di mitocondri?
Qui entriamo nel cuore della ricerca sulla fotobiomodulazione.
I mitocondri svolgono un ruolo centrale nel metabolismo energetico cellulare. All'interno della loro membrana si trova la catena respiratoria, coinvolta nella produzione di ATP.
Uno dei fotoaccettori maggiormente studiati nei modelli della fotobiomodulazione è la citocromo c ossidasi, conosciuta anche come CCO.
L'interazione tra luce e sistemi cellulari viene studiata in relazione a modificazioni temporanee del metabolismo mitocondriale, della disponibilità di ATP, dell'ossido nitrico e delle specie reattive dell'ossigeno che partecipano alla segnalazione cellulare.
Luce continua, 10 Hz, 40 Hz e modalità Respiro.
La lunghezza d'onda indica quale luce utilizziamo. La frequenza di pulsazione descrive invece come quella luce viene distribuita nel tempo.
Continua
La luce viene emessa in maniera continua durante la sessione, senza una pulsazione intenzionale del fascio luminoso.
CONTINUOUS WAVE10 Hz
Significa che l'emissione viene modulata con dieci cicli al secondo. Frequenze intorno ai 10 Hz compaiono in diversi protocolli sperimentali di fotobiomodulazione.
10 CICLI / SECONDO40 Hz
Quaranta cicli al secondo. Il 40 Hz è particolarmente interessante nella ricerca neuroscientifica per la relazione con l'attività oscillatoria della banda gamma.
40 CICLI / SECONDORespiro
L'emissione luminosa cresce e diminuisce progressivamente creando un ritmo più lento e naturale durante la sessione.
BREATH MODE · HUna luce che sembra respirare.
Nella modalità Respiro l'intensità luminosa aumenta e diminuisce gradualmente. Non cambia la lunghezza d'onda: cambia il modo in cui la luce viene presentata nel tempo, creando una sessione ritmica e più esperienziale.
Perché “più potente” non racconta tutta la storia.
Nella fotobiomodulazione bisogna osservare diversi parametri contemporaneamente.
La lunghezza d'onda è importante, ma da sola non permette di descrivere completamente una sessione di PBM.
Bisogna considerare anche irradianza, durata, distanza, superficie esposta e dose energetica.
L'irradianza descrive la potenza luminosa che raggiunge una determinata superficie ed è generalmente espressa in mW/cm².
Quando irradianza e tempo vengono considerati insieme possiamo descrivere l'energia erogata per unità di superficie, generalmente espressa in J/cm².
In fotobiomodulazione la dose conta.
La letteratura descrive una risposta dose-dipendente che può essere non lineare. Questo significa che aumentare semplicemente potenza o durata non equivale automaticamente a ottenere una risposta biologica maggiore.
Una tecnologia, molti campi di ricerca.
Negli ultimi decenni la fotobiomodulazione è stata studiata in un numero crescente di contesti biologici e applicativi.
La ricerca sulla PBM continua a evolversi.
Oggi la letteratura non studia soltanto l'interazione tra luce e tessuti, ma anche il modo in cui lunghezza d'onda, irradianza, dose, pulsazione e geometria dell'esposizione possano modificare la risposta biologica.
La stessa luce può essere utilizzata in modi molto diversi.
È qui che la progettazione del dispositivo diventa parte integrante dell'esperienza.
Un piccolo dispositivo localizzato, una fascia indossabile, un tappetino flessibile e un pannello Total Body utilizzano la luce in modi differenti.
Cambiano la superficie illuminata, la distanza dalla sorgente, la distribuzione dei LED, l'irradianza e la modalità con cui il corpo entra in contatto con la tecnologia.
Per questo la fotobiomodulazione non dovrebbe essere osservata soltanto attraverso il numero di LED o la potenza nominale: è il sistema nel suo insieme a definire l'esperienza di utilizzo.
Dalla luce localizzata all'esposizione Total Body.
La versatilità della fotobiomodulazione permette di progettare sistemi molto differenti, adattando formato e superficie di esposizione alle diverse modalità di utilizzo.
Scopri il mondo della fotobiomodulazione.
Pannelli, tappetini, sistemi Total Body, dispositivi indossabili e soluzioni localizzate: differenti modi di integrare la tecnologia della luce nella propria routine wellness.
Esplora la fotobiomodulazionePer chi vuole andare più a fondo.
Una selezione di pubblicazioni utili per approfondire meccanismi, dosimetria e ricerca sulla fotobiomodulazione.
de Freitas L.F., Hamblin M.R. (2016)
Proposed Mechanisms of Photobiomodulation or Low-Level Light Therapy.
IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics.
DOI · 10.1109/JSTQE.2016.2561201Huang Y.Y. et al. (2011)
Biphasic Dose Response in Low Level Light Therapy – An Update.
Dose-Response.
PubMed Central · PMC3315174Chung H. et al. (2012)
The Nuts and Bolts of Low-level Laser (Light) Therapy.
Annals of Biomedical Engineering.
DOI · 10.1007/s10439-011-0454-7Hamblin M.R. (2017)
Mechanisms and applications of the anti-inflammatory effects of photobiomodulation.
AIMS Biophysics.
DOI · 10.3934/biophy.2017.3.337La fotobiomodulazione comprende protocolli, dispositivi e parametri differenti. Le pubblicazioni citate aiutano a comprendere i meccanismi e i principi studiati nella PBM. Frequenze di pulsazione come 10 e 40 Hz rappresentano parametri di emissione e devono essere considerate insieme a lunghezza d'onda, dose, irradianza e caratteristiche del protocollo.
La luce non è soltanto qualcosa che vediamo.
È energia che può interagire con la materia biologica. Comprendere lunghezza d'onda, dose, irradianza e modalità di emissione significa comprendere davvero cosa c'è dietro la fotobiomodulazione: l'incontro tra fisica, luce e biologia.
INNOVATION FOR WELLNESS
Questo articolo ha finalità divulgative e non costituisce diagnosi, prescrizione o indicazione terapeutica. Le applicazioni cliniche della fotobiomodulazione richiedono dispositivi, protocolli e competenze appropriati. I prodotti destinati al wellness devono essere utilizzati secondo la rispettiva destinazione d'uso e le istruzioni fornite con il dispositivo.
