Исследование применимости инфракрасных пикосекундных лазерных импульсов для микродиссекции блестящей оболочки эмбриона мыши

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В работе диссекция оболочки эмбриона мыши осуществлялась с использованием пикосекундных лазерных импульсов инфракрасного диапазона спектра (длина волны излучения – 1028 нм, длительность – 25 ± 5 пс, частота следования импульсов – 2.5 кГц). С помощью оптической микроскопии исследовалась зависимость ширины надреза D, формируемого лазерным излучением на блестящей оболочке эмбриона, от энергии E лазерных импульсов и скорости υ перемещения луча. Выполнено сравнение полученных значений с результатами микрохирургии импульсами фемтосекундной длительности (1028 нм, 280 фс). Показано, что применение как фемто-, так и пикосекундных лазерных импульсов для микрохирургии блестящей оболочки эмбриона позволяет получить надрез, ширина которого меньше геометрического размера сфокусированных лазерных пучков. При этом диссекция пикосекундными импульсами возможна лишь при существенно меньшей скорости перемещения лазерного пучка (в 20 и более раз), что увеличивает время, затрачиваемое на процедуру. Применение пикосекундных лазерных импульсов не выявило каких-либо преимуществ перед фемтосекундными.

About the authors

Д. С. Ситников

ФГБУН Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)

Author for correspondence.
Email: Sitnik.ds@gmail.com
Russian Federation, Москва

Д. Е. Мухдина

ФГБУН Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)

Email: Sitnik.ds@gmail.com
Russian Federation, Москва

М. А. Овчинников

ФГБУН Объединенный институт высоких температур РАН (ОИВТ РАН)

Email: Sitnik.ds@gmail.com
Russian Federation, Москва

References

  1. Zhou Y., Hamblin M.R., Wen X. An Update on Fractional Picosecond Laser Treatment: Histology and Clinical Applications // Lasers Med. Sci. 2023. V. 38. № 1. P. 45.
  2. Wu D.C., Goldman M.P., Wat H., Chan H.H.L. A Systematic Review of Picosecond Laser in Dermato- logy: Evidence and Recommendations // Lasers Surg. Med. 2021. V. 53. № 1. P. 9.
  3. Малиновская С.Л., Другова О.В., Борзиков В.В., Баврина А.П. Фотобиомодуляция как альтернативный подход к коррекции физиологически измененных состояний живой ткани // Медицинский альманах. 2019. Т. 4. № 69. С. 6.
  4. Kasai K. Picosecond Laser Treatment for Tattoos and Benign Cutaneous Pigmented Lesions (Secondary publication) // Laser Ther. 2017. V. 26. № 4. P. 274.
  5. Dong W., Wang N., Yuan X., Zhang W. Treatment of Pigmentary Disorders Using Picosecond Laser in Asian Patients: A Meta-analysis and Systematic Review // Dermatol. Ther. 2021. V. 34. P. e14709.
  6. Haykal D., Cartier H., Maire C., Mordon S. Picosecond Lasers in Cosmetic Dermatology: Where Are We Now? An Overview of Types and Indications // Lasers Med. Sci. 2023. V. 39. № 1. P. 8.
  7. Серая И.В., Мураков С.В. Применение лазерных аппаратов в эстетической косметологии и дерматологии // Клиническая дерматология и венерология. 2024. Т. 23. № 2. С. 206.
  8. Schinkel H., Jacobs P., Schillberg S., Wehner M. Infrared Picosecond Laser for Perforation of Single Plant Cells // Biotechnol. Bioeng. 2008. V. 99. № 1. P. 244.
  9. Guo Y., Liang H., Berns M. W. Laser-Mediated Gene Transfer in Rice // Physiol. Plant. 1995. V. 93. № 1. P. 19.
  10. Badr Y A., Kereim M.A., Yehia M.A., Fouad O.O., Bahieldin A. Production of Fertile Transgenic Wheat Plants by Laser Micropuncture // Photochem. Photobiol. Sci. 2005. V. 4. № 10. P. 803.
  11. Botvinick E.L., Venugopalan V., Shah J.V., Liaw L.H., Berns M.W. Controlled Ablation of Microtubules Using a Picosecond Laser // Biophys. J. Elsevier, 2004. V. 87. № 6. P. 4203.
  12. Raabe I., Vogel S.K., Peychl J., Tolić-Nørrelykke I.M. Intracellular Nanosurgery and Cell Enucleation Using a Picosecond Laser // J. Microsc. 2009. V. 234. № 1. P. 1.
  13. Karmenyan A.V., Shakhbazyan A.K., Sviridova-Chailakhyan T.A., Krivokharchenko A.S., Chiou A.E., Chailakhyan L.M. Use of Picosecond Infrared Laser for Micromanipulation of Early Mammalian Embryos // Mol. Reprod. Dev. 2009. V. 76. № 10. P. 975.
  14. Vegesna N. V. G., Ronchi P., Durdu S., Terjung S., Pepperkok R. Targeted Ablation Using Laser Nanosurgery. In: Light Microscopy: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology / Eds. Markaki Y., Harz H. N.Y. : Springer, 2017. V. 1563. P. 107.
  15. Krivokharchenko A., Karmenyan A., Sarkisov O., Bader M., Chiou A., Shakhbazyan A. Laser Fusion of Mouse Embryonic Cells and Intra-Embryonic Fusion of Blastomeres without Affecting the Embryo Integrity // PLoS One. 2012. V. 7. № 12. P. e50029.
  16. Tadir Y., Wright W.H., Vafa O., Liaw L.H., Asch R., Berns M.W. Micromanipulation of Gametes Using Laser Microbeams // Hum. Reprod. 1991. V. 6. № 7. P. 1011.
  17. Ситников Д.С., Ильина И.В., Пронкин А.А. Оценка теплового воздействия лазерных импульсов фемто- и миллисекундной длительности при выполнении микрохирургических процедур на эмбрионах млекопитающих // Квантовая электроника. 2022. Т. 52. № 5. С. 482.
  18. Douglas-Hamilton D.H., Conia J. Thermal Effects in Laser-assisted Pre-embryo Zona Drilling // J. Biomed. Opt. 2001. V. 6. № 2. P. 205.
  19. Ilina I.V., Khramova Y.V., Filatov M.A., Sitnikov D.S. Femtosecond Laser is Effective Tool for Zona Pellucida Engraving and Tagging of Preimplantation Mammalian Embryos // J. Assist. Reprod. Genet. 2019. V. 36. № 6. P. 1251.
  20. Ilina I.V., Khramova Y.V., Filatov M.A., Sitnikov D.S. Application of Femtosecond Laser Microsurgery in Assisted Reproductive Technologies for Preimplantation Embryo Tagging // Biomed. Opt. Express. 2019. V. 10. № 6. P. 2985.
  21. Vogel A., Venugopalan V. Mechanisms of Pulsed Laser Ablation of Biological Tissues // Chem. Rev. 2003. V. 103. № 2. P. 577.
  22. Vogel A., Noack J., Hüttman G., Paltauf G. Mechanisms of Femtosecond Laser Nanosurgery of Cells and Tissues // Appl. Phys. B. 2005. V. 81. № 8. P. 1015.
  23. Ilina I.V., Ovchinnikov A.V., Sitnikov D.S., Rakityanskiy M.M., Agranat M.B., Khramova Y.V., Semenova M.L. Application of Femtosecond Laser Pulses in Biomedical Cell Technologies // High Temp. 2013. V. 51. № 2. P. 173.
  24. Sitnikov D.S., Ovchinnikov A.V., Ilina I.V., Chefonov O.V., Agranat M.B. Laser Microsurgery of Cells by Femtosecond Laser Scalpel and Optical Tweezers // High Temp. 2014. V. 52. № 6. P. 803.
  25. Ситников Д.С., Ильина И.В., Филатов М.А., Силаева Ю.Ю. Исследование влияния микродиссекции блестящей оболочки эмбрионов млекопитающих на ее толщину // Вестн. РГМУ. 2023. Т. 1. № 1. С. 41.
  26. Ситников Д.С., Мухдина Д.Е., Филатовa М.А., Силаева Ю.Ю. Определение оптимальных параметров воздействия при микродиссекции блестящей оболочки эмбриона с помощью инфракрасных фемтосекундных лазерных импульсов // ТВТ. 2024. Т. 62. № 1. С. 121.
  27. Liu J. M. Simple Technique for Measurements of Pulsed Gaussian-beam Spot Sizes // Opt. Lett. 1982. V. 7. № 5. P. 196.
  28. Кубекина М.В., Филатов М.А., Силаева Ю.Ю., Ситников Д.С. Исследование теплового воздействия фемтосекундных лазерных импульсов на эмбрионы мыши в рамках процедуры вспомогательного хетчинга // Вестн. РГМУ. 2023. № 6. C. 76.
  29. Ilina I.V., Khramova Y.V., Ivanova A.D., Filatov M.A., Silaeva Y.Y., Deykin A.V., Sitnikov D.S. Controlled Hatching at the Prescribed Site Using Femtosecond Laser for Zona Pellucida Drilling at the Early Blastocyst Stage // J. Assist. Reprod. Genet. 2021. V. 38. № 2. P. 517.
  30. Noack J., Vogel A. Laser-induced Plasma Formation in Water at Nanosecond to Femtosecond Time Scales: Calculation of Thresholds, Absorption Coefficients, and Energy Density // IEEE J. Quantum Electron. 1999. V. 35. № 8. P. 1156.
  31. Habbema L., Verhagen R., Van Hal R., Liu Y., Varghese B. Efficacy of Minimally Invasive Nonthermal Laser-induced Optical Breakdown Technology for Skin Rejuvenation // Lasers Med. Sci. 2013. V. 28. № 3. P. 935.
  32. Vogel A., Busch S., Parlitz U. Shock Wave Emission and Cavitation Bubble Generation by Picosecond and Nanosecond Optical Breakdown in Water // J. Acoust. Soc. Am. 1996. V. 100. № 1. P. 148.
  33. Vogel A., Nahen K., Theisen D., Noack J. Plasma Formation in Water by Picosecond and Nanose- cond Nd:YAG Laser Pulses - Part I: Optical Breakdown at Threshold and Superthreshold Irradiance // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 1996. V. 2. № 4. P. 847.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences