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紫外线的拦路虎:陶瓷材料在光疗医学中的应用
2021年08月19日 发布 分类:粉体应用技术 点击量:1121
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阳光、空气、水是人类及生物赖以生存的三大基本要素,在上古时代人类知道自然光在医疗上的运用和价值,比如说早在公元前古希腊人医学之父希波克拉底就曾利用太阳光治疗水肿以及腹部和肾脏的疾病。不过最早期的治疗其实是缺乏科学根据的,直到1672年科学家牛顿发现了可见光的光谱,以及18世纪初紫外线的发现,太阳光为何能治疗的答案才初露端倪

现代的光疗科技已超过百年历史,最著名的是1903年丹麦教授Dr. Niels Ryberg Finsen因成功地利用光治疗皮肤结核,而获得诺贝尔奖,此足以证明光疗对细胞的生物刺激能产生正面且有效的治疗作用。

 

100多年前人们用太阳光治病

目前,全球各地都在积极研究及发展光疗,光疗的医学用途也越来越广。不过太阳光虽然照射皮肤虽然能使真皮组织、巨细胞及神经组织因光改变作用而产生治疗效果,但阳光含有多种不同波长的可见光红、橙、黄、绿……)及不可见光紫外线、红外线、X-射线、伽玛射线、无线电波等等)。不同波长的光线对生物有不同的影响,某些适当波长的光对生物体可产生有益的作用,如改善微循环、疼痛减缓、促进代谢及刺激组织复原等相反的某些射线却产生有害的作用,如紫外线使皮肤色素沈淀、皮肤老化、晒伤、甚至会造成皮肤癌。

PS不同波长的光对皮肤有不同的穿透能力,能到达皮肤表层的血管网络而对血液成份产生影响,最明显的例子就是利用光照射新生儿皮肤可使血浆中的胆红素从有毒型态转变为无毒型态,因此医师利用光照来治疗新生儿黄胆。

就像吃中药大家只需要提取出来的有效成分,而不是把整株草都啃下去一样,为了有针对性地对进行治疗,在利用光进行治疗前首先要先“筛选”出对应波长的光线,比如说紫外线对人体有害且这个治疗环节根本不需要,那么最好让紫外线“出局”

像上图中的这款“光疗痘痘仪”,其设计允许光线围绕疙瘩进行有效的有针对性的消除。原理是采用红光和蓝光来渗透肌肤消除粉刺,其中蓝光穿透表面下方,而红光深入皮肤以减少痘痘。由于紫外线有让皮肤老化的风险,所以为了让爱美人士放心,厂商还特意注明了这款产出是“UV FREE(无紫外线)”的。

为了去除紫外线,也就是UV光,人们往往会采用具有特定功能的陶瓷材料去吸收紫外光,再放出可见光,从而达到治疗的目的。目前UV吸收功能的陶瓷材料主要是二氧化钛氧化锌两类。

①二氧化钛

二氧化钛俗称钛白粉,又能反射、散射紫外线,还能透过可见光,是性能优越、极有发展前途的物理屏蔽型的紫外线防护剂。当粒径较大时,二氧化钛对紫外线的阻隔是以反射、散射为主,且对中波区和长波区紫外线均有效;当粒径减小时,二氧化钛屏蔽紫外线的原理以吸收为主。光线能透过二氧化钛的粒子面,对长波区紫外线的反射、散射性不明显,而对中波区紫外线的吸收性明显增强。


②氧化锌

氧化锌屏蔽紫外线的原理为吸收和散射。氧化锌属于N型半导体,价带上的电子可以接受紫外线中的能量发生跃迁,这是它们吸收紫外线的原理。氧化锌的散射紫外线功能和材料的粒径相关,当尺寸远小于紫外线的波长时,粒子就可以将作用在其上的紫外线向各个方向散射,从而减小照射方向的紫外线强度。


另外,若在二氧化钛与氧化锌中掺杂金属离子,就可以制造出不同的氧空缺,或是锌、钛空缺,从而调整放出的可见光波长。而且它们应用在光疗的还有一个优点,就是在光照环境下,高温的稳定性高,可以让光疗器材有着更高的使用寿命。

 

总结

光疗作为现代重要的医疗方式之一可以修复受伤细胞、让细胞活化、促进微血管增生、刺激交感神经或是副交感神经、加速代谢、增加胶原蛋白生长、杀菌等,因此近年来越来越受欢迎,在这样的发展形式下,相信二氧化钛和氧化锌在相关领域的需求也会见长,为人们的健康生活作出更大的贡献。

 


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