تا به حال فکر کردهاید که نحوه عملکرد تکنولوژی آر اف در مقیاس سلولی – مولکولی چگونه است؟
دستگاه‌های رادیوفرکانسی متفاوت با لیزرهای دیداری و photo-modulation کار می‌کنند. وقتی نور لیزر به پوست می‌رسد، آنزیم metalloproteinases در ماتریس افزایش می‌یابد و به یک پاسخ سلولی در کلاژن درمی پوست منجر می‌شود. این پاسخ سلولی یا از طریق جذب آب و کلاژن توسط نور رخ می‌دهد که سبب یک اثر حرارتی روی درم می‌شود و یا از طریق تولید عوامل رشد و واسطه‌های سلولی رخ می‌دهد. این تولید عوامل رشد و واسطه‌های سلولی نتیجه‌ی برهم کنش انرژی نوری با هموگلبین و ملانین درون پوست می‌باشد. فرضیه‌ای مطرح شده است که لیزرهای غیرکاهنده (nonablative lasers) سبب افزایش تولید pro-collagen messenger RNA (mRNA) نوع I می‌شوند که با عکس العمل بافت، درون ماتریس درمی، ارتباط دارد.
از سوی دیگر، انرژی آر اف از گرم کردن مقاومتی در لایه‌های مختلف پوست استفاده می‌کند تا انرژی آر اف داده شده به پوست را به انرژی گرمایی تبدیل کند. گرمایش مقاومتی به این شکل نیز توصیف می‌شود: گرمایش دی الکتریک که در آن یک میدان الکتریکی نوسانی با فرکانس بالا به همراه میدان‌های مغناطیسی یا موج رادیویی یا تشعشع الکترومغناطیسی مایکروویو، یک ماده‌ی دی الکتریک را گرم می‌کند. اگرچه در سطح مولکولی، بار کل روی یک مولکول صفر است، طبیعت پیوندهای شیمیایی به گونه‌ای است که بارهای مثبت و منفی، در بیش‌تر مولکول‌ها، به طور کامل برابر نیستند و هم‌پوشانی ندارند. گفته می‌شود که این مولکول‌ها نیز قطبی هستند زیرا آن‌ها یک ممان دوقطبی دائمی دارند. یک مثال خوب ممان دو قطبی مولکول آب می‌باشد.
در فرکانس‌های بالاتر، این گرمایش توسط چرخش دوقطبی مولکولی درون مولکول دی الکتریک قطبی ایجاد می‌شود. وقتی هیچ میدان الکتریکی وجود ندارد، مولکول‌ها به صورت تصادفی جهت‌گیری شده‌اند. وقتی میدان الکتریکی برقرار می‌شود، مولکول‌ها تمایل دارند انتهای منفی‌شان به سمت قطب مثبت و انتهای مثبت‌شان به سمت قطب منفی قرار گیرند. تغییرات و جابه‌جایی‌های مولکول‌های قطبی، گرمایش اصطکاکی ایجاد می‌کند، و در نهایت اثرات حرارتی در بافت‌های اطراف درون میدان الکترومغناطیسی تولید می‌شود.
ملاحظات بسیاری باید در نظر گرفته شود تا تبدیل انرژی آر اف به انرژی گرمایی به صورت موفقیت آمیز انجام گیرد، از جمله اندازه و عمق بافت تحت درمان، چرا که شخص باید بداند که امپدانس بافت پوست تحت درمان چقدر است. از آن جایی که انرژی آر اف به جای ایجاد یک منبع نوری، یک جریان الکتریکی تولید می‌کند، آسیب بافتی می‌تواند به حداقل برسد و ملانین اپی‌درمال نیز آسیب نمی‌بیند. بر این اساس، انرژی‌های آر اف می‌توانند برای بیمارانی با همه‌ی انواع پوست مورد استفاده قرار گیرند. این بدین معناست که رنگ پوست تاثیری ندارد و اجازه‌ی عمق نفوذهای مختلف را، بر اساس آن‌که چه چیزی تحت درمان است، می‌دهد. نتیجه می‌تواند انقباض کلاژن یا تولید کلاژن جدید، به علاوه‌ی الاستین و هیالورونیک اسید باشد.
مکانیسم پایه‌ای برهم کنش آر اف با بافت‌ها، القای یک جریان توسط مولکول‌های باردار شده و یون‌ها در بافت‌های درون سلولی و برون سلولی می‌باشد. عوامل متعددی امپدانس الکتریکی را تحت تاثیر قرار می‌دهند، مانند hydration، مقدار آب خارج سلولی و حضور چربی، عضله، و بافت‌های عصبی. هر بافت جریان الکتریکی را به مقدار متفاوتی عبور می‌دهد و یک امپدانس (مقاومت پیچیده و متغیر با زمان) متفاوت دارد. آب شباهت زیادی به یک رسانای کامل دارد. چربی یک عایق است و مقاومت بالایی در برابر جریان دارد، لذا، در حین جریان یافتن میدان الکتریکی القا شده، گرمای بیشتری تولید می‌کند. امپدانس با این ترتیب افزایش می‌یابد: آب، اعصاب، عضلات، کلاژن و سایر پروتئین‌ها، و در نهایت چربی. اما، ترتیب افزایشی زیست پذیری (viability) بافت‌ها در برابر گرمادهی با ترتیب گفته شده برای امپدانس کمی تفاوت دارد. همان‌طور که در شکل زیر می‌بینید، دماهای پیشنهاد شده برای گرمادهی آر اف تک قطبی زیرپوستی در گردن را نشان می‌دهد. انقباض ناشی از گرما در کلاژن‌ها پس از چند ثانیه در دمای 60 درجه اتقاق می‌افتد، در حالی که تحریک فیبروبلاست‌ها و neocollgenesis در حدود 47 درجه رخ می‌دهد. شروع adipocytolysis در 1 تا 2 ثانیه در دمای 70 درجه رخ می‌دهد. غیرفعال شدن اعصاب با یک آسیب درجه‌ی 4 (axonal، endoneurial، perineurial) که تا چند ماه باقی می‌ماند، در 1 دقیقه در دمای 85 درجه اتفاق می‌افتد.
چندین مطالعه به بررسی اینکه چگونه آر اف روی لایه‌های پوست اثر می‌گذارد پرداخته‌اند؛ از دید داده های مولکولی گرفته تا بیان‌های ژنتیکی، از جمله افزایش پروتئین‌های heat shock، cytokines (interleukin [IL]-1, IL-10) و عوامل رشد (عامل رشد تبدیل شونده‌ی بتا [TGF-B]، عامل رشد اندوتلیال عروقی) که در ناحیه نفوذ کرده و پخش می‌شوند. مشاهدات هیستولوژیکی نیز نشان می‌دهند که کمی پس از تحریک حرارتی، denaturation کامل یا نسبی collagen fibril helix، انقباض کلاژن، و التهاب بافت درم به خاطر آسیب کلاژن رخ می‌دهد. اثرات طولانی مدت که به خاطر فعال شدن ترمیم زخم اتفاق می‌افتند، افزایش تولید TGF-B، کلاژن و بازسازی الاستین، و جهت‌گیری دوباره، می‌باشند که در نهایت به افزایش ضخامت درم پاپیلاری منجر می‌شود. این وقایع مولکولی هم ناحیه را با عوامل رشد تقویت می‌کند و هم فیبروبلاست‌ها را برای تولید کلاژن تحریک می‌نماید که پوست تحت درمان از نظر زیبایی ارتقا می‌دهد.
بعد از اعمال آر اف و افزایش دما، چه اتفاقی برای بافت می‌افتد؟
تحریک فراگرمایی می‌تواند 2 پاسخ سلولی واکنشی را بروز دهد، پاسخ شوک حرارتی (heat shock response [stress]) و فعال‌سازی مسیرهای مرگ سلولی. حرارت یکی از موثرترین وسیله‌های کشتن بافت می‌باشد. وقتی دمای بافت به بالای 113 درجه فارنهایت (50 درجه سلسیوس) می‌رسد، پروتئین به صورت دائمی آسیب می‌بیند و غشای سلولی پاره می‌شود. این فرآیند سریع است، معمولاً کمتر از 10 تا 15 دقیقه مواجهه برای لایه برداری (ablation) 3 سانتی‌متری کافی است. در مرگ سلولی، سلول‌ها، مسیرهای سیگنالی که فعالیت چندین آنزیم kinases and cysteine proteases، که به آن‌ها caspases گفته می‌شود، را شامل می‌شود، ایجاد می‌کنند. این اتفاق و ایجاد این مسیرهای سیگنالی با فعالیت آنزیم caspases، منجر به شکسته شدن و پاره شدن بسترهای هدف مختلفی (target substrates) می‌شود، و به مرگ سلول می‌انجامد. این حالت مرگ سلول apoptosis نام دارد، یک مکانیسم خودکشی کنترل شده توسط ژنتیک که پاسخ التهابی تولید نمی‌کند و در نتیجه یک روش حذف سلولی می‌باشد. apoptosis با necrosis فرق دارد، necrosis نوع مرگ سلولی پاتولوژیک می‌باشد که در پاسخ به ضربه (trauma) شدید و اختلالات محیطی رخ می‌دهد. تغییرات مورفولوژیکی که با necrosis همراه هستند عبارتند از: التهاب سلولی، ازبین رفتن organelles، پارگی غشا، و cell lysis، که باعث التهاب می‌شود.
Pyroptosis، که توسط دکتر Brad Cookson کشف شد، یک مکانیسم مرگ سلولی می‌باشد که در جایی بین دو قطب مخالف، یعنی apoptosis (مرگ سلولی آرام و signaled) و necrosis قرار دارد، و معمولاً به خاطر پاسخ التهابی یکنواخت با عنوان oncosis شاخته می‌شود. Pyroptosis ویژگی‌هایی از هر دو مسیر مرگ سلولی را دارد. فرآیند pyroptosis، توسط caspase 1 و برخی مواقع caspase 11 کنترل می‌شود. به این فرآیند proinflammatory گفته می‌شود چرا که ترشح هر دو cytokine نوع IL-1B و IL-8 تحریک می‌شود. Caspase 1 هم‌چنین باعث poration غشا سلولی می‌گردد، و مدخل‌هایی را ایجاد می‌کند که برای ورود کلسیم اضافه به سلول به اندازه‌ی کافی بزرگ هستند. Lysosomal و قطره‌های لیپید از سلول خارج می‌شوند، و حجم سلولی کاهش می‌یابد.
به طرز جالبی، در بسیاری از بیماران درمان شده با میکروسوزن‌های RF فرکشنال که به اصلاح می‌توان آن‌ها را ((Fractional Microneedle Radiofrequency (FMRF) نامید شما می‌توانید کاهش ذخایر چربی را ببینید. این موضوع می‌تواند توسط پارگی همزمان گرمایی و مکانیکی غشای سلول آدیپوز، که به علت ترومای مکانیکی تکرار شونده در طی سه درمان با میکروسوزن آر اف اتفاق می‌افتد، توضیح داده شود در بسیاری از بیماران درمان شده با میکروسوزن‌های آر اف فرکشنال (Fractional Microneedle Radiofrequency FMRF) شما می‌توانید کاهش ذخایر چربی را ببینید. این موضوع می‌تواند توسط پارگی همزمان گرمایی و مکانیکی غشای سلول آدیپوز، که به علت ترومای مکانیکی تکرار شونده در طی سه درمان با میکروسوزن آر اف اتفاق می‌افتد، توضیح داده شود در تصویر زیر نمونه‌ای از درمان به کمک آر اف فرکشنال را مشاهده می‌کنید.
در مرکز یک زخم سوختگی با بیش‌ترین تماس با گرما، یک محل necrosis وجود دارد. در بیرون این دایره، یک حلقه وجود دارد به عنوان منطقه‌ی انعقاد شناخته می‌شود. بیرون این ناحیه، حلقه‌ی دیگری با عنوان ناحیه‌ی التهاب وجود دارد. در نهایت، ناحیه‌ی دیگری به نام ناحیه‌ی نرمال وجود دارد. این ناحیه نشان‌گر بافت گرماندیده و آسیب ندیده است
سازمان غذا و داروی امریکا (FDA) تمام دستگاه‌های آر اف را در دسته‌ی انعقاد بافت نرم قرار داده است. هیچ دسته‌ای برای التهاب بافت نرم وجود ندارد. بسیاری از دستگاه‌ها دما را کنترل نمی‌کنند و در عوض مقداری انرژی را می‌تابانند که توسط زمان، رسیدن نسبی به بافت‌ها، تمرکز کردن، سوزن‌زنی میکروسکوپی، یا روش‌های مشابه کنترل می‌شوند. برای این دستگاه‌ها که نکروز انعقادی ایجاد می‌کنند، اتکا به انعطاف پذیری بدن برای ترمیم خود وجود دارد: رابطه‌ی آسیب بافتی – ترمیم زخم.
برای تمام دستگاه‌های بر پایه‌ی انرژی، 4 ناحیه‌ی کلاسیک برای بافت درمان شده وجود دارد. تنها نقطه‌ی تفاوت در این است که سلول‌های مختلف چقدر از داغ‌ترین نقطه فاصله دارند، و فرقی نمی‌کند که درمان از چه نوعی (زمانی، فوکوس شده، سوزنی، نسبی و…) باشد. سلول های مختلف در یکی از 4 طبقه ی گفته شده قرار می‌گیرند. سلول‌های درون ناحیه‌ی انعقادی، necrosis را تجربه می کنند. سلول های درون ناحیه ی التهابی احتمالاً دچار pyroptosis با یا بدون apoptosis می شوند. FMRF این توانایی را دارد که در سلول‌های آدیپوز mechanical poration و هم‌چنین electroporation غشای سلولی، ایجاد کند
کنترل کردن دما توسط یک ترمیستور و الگوریتم کامپیوتری، روش جایگزینی را برای درمان بافت ارائه می‌دهد و دارای مزیت گزینش پذیری بافت (tissue selectivity) می‌باشد. در بهترین شرایط، به دلیل کنترل دما، هیچ ناحیه‌ی necrosis وجود ندارد. ایجاد یک ناحیه‌ی انعقادی، در صورت نیاز، با بالا بردن دما به اندازه‌ی لازم، مثلاً تا 100 درجه سلسیوس، قابل دسترسی است. در نتیجه، ناحیه‌ی التهابی می‌تواند بزرگ‌تر باشد، بدون نواحی مرکزی necrosis و انعقادی. در ناحیه‌ی التهابی، pyroptosis می‌تواند با طراحی درست اتفاق بیفتد و می‌تواند از نظر شدت کنترل شود.
تحقیقات نشان داده است که گرما دادن به درم باعث انعقاد کلاژن می‌شود. این اتفاق، منجر به آب رفتن (shrinkage) سریع پوست می‌شود و فرآیند ترمیم زخم را شروع می‌کند. این فرآیند یک تحریک microinflammatory فیبروبلاست‌ها می‌باشد که باعث تولید کلاژن جدید، الاستین جدید و دیگر مواد می‌شود تا ساختار درمی را ارتقا دهد. وقتی کلاژن جدید به خاطر neocollagenesis و neoelastinogenesis جای کلاژن قدیمی را می‌گیرد، تنگ شدن پوست رخ می‌دهد. Denaturation کلاژن با گرم کردن درم تا دمای 40 الی 48 درجه سلسیوس رخ می‌دهد و انعقاد کلاژن در دماهای 55 تا 70 درجه. وقتی کلاژن منعقد و دهیدراته می‌شود، آب رفتن (shrinkage) بافت رخ می‌دهد. در طول مرحله‌ی سردکنندگی درمان، از آن‌جایی که غشای سلولی و معماری بافت تغییر کرده‌اند، یک پاسخ ترمیم زخم (wound-healing) ملایم اتفاق می‌افتد. تا وقتی که دما برای مدت طولانی بالا نماند، necrosis رخ نمی‌دهد، اما به صورت طبیعی تعداد اندکی از سلول‌ها، مرگ سلولی برنامه ریزی شده (apoptosis) و necrosis را تجربه می‌کنند. تاثیر این فرآیندها روی اثرگذاری آر اف شدید نیست، وگرنه درمان‌ها به خاطر واکنش التهابی منجر به جراحت‌های واضح و زخم می‌شدند. عبارت pyroptosis، اگرچه به صورت گسترده استفاده نمی‌شود، می‌تواند جایگزین مناسبی برای توصیف مکانیسم عملکرد آر اف باشد، چرا که جایی میان apoptosis که در آن مرگ سلولی رخ می‌دهد و necrosis که در آن مرگ سلولی و پاسخ التهابی واضح اتفاق می‌افتد، قرار می‌گیرد. در مورد استفاده از میکروسوزن فرکشنال، آسیب مکانیکی ناشی از اثر سوزن کنترل می‌شود؛ این فقط نتایج سودمند دارد و به صورت همزمان neocollagenesis و elastogenesis را ارتقا می‌دهد. نشان داده شده است که نفوذ به درم با استفاده از میکروسوزن‌ها، از نظر مکانیکی فیبروبلاست‌ها را تحریک می‌کند تا کلاژن تولید کنند، و این درمان بدون همراه شدن با آر اف نیز به عنوان یک مدالیته‌ی زیبایی استفاده می‌شود.
حتما بخوانید: هرچیزی که باید از تکنولوژی آر اف بدانید!! قسمت دوم