Công nghệ LED chăm sóc da hoạt động thế nào?

Vì vậy, hai thiết bị cùng phát “ánh sáng đỏ” chưa chắc tạo ra tác động tương đương. Bước sóng chỉ xác định một phần khả năng tương tác với mô; hiệu quả thực tế còn phụ thuộc irradiance, fluence, thời gian chiếu, khoảng cách, vùng da và lịch sử dụng. Đây cũng là lý do không thể suy ra hiệu quả của một thiết bị chỉ từ số lượng bóng LED hoặc màu ánh sáng được quảng cáo.

LED tác động lên da bằng ánh sáng chứ không bóc tách mô

LED phát photon trong những dải bước sóng xác định. Khi photon đi vào da, một phần bị phản xạ hoặc tán xạ, phần còn lại có thể được các phân tử hấp thụ ánh sáng — thường gọi là chromophore — tiếp nhận. Năng lượng ánh sáng sau đó có thể kích hoạt các phản ứng quang sinh học thay vì làm bốc hơi, cắt hoặc tái tạo bề mặt da như các công nghệ laser xâm lấn.

Điều này phân biệt LED với laser. Laser thường tạo chùm ánh sáng có đặc tính quang học và mật độ năng lượng được kiểm soát chặt chẽ để đạt một tác động mô cụ thể, trong khi LED cung cấp ánh sáng không kết hợp và thường có mật độ công suất thấp hơn. LED vì thế phù hợp với các ứng dụng điều biến sinh học hơn là phá hủy mô có kiểm soát.

LED chăm sóc da cũng không đồng nghĩa với liệu pháp quang động. Trong photodynamic therapy, ánh sáng được kết hợp với một chất cảm quang để tạo phản ứng quang hóa mạnh hơn. LED sử dụng đơn độc trong photobiomodulation không có thành phần cảm quang này.

Mỗi bước sóng LED hướng đến một nhóm mục tiêu sinh học khác nhau

Các dải bước sóng được sử dụng phổ biến nhất trong thiết bị chăm sóc da tập trung quanh ánh sáng xanh, đỏ và cận hồng ngoại. Ranh giới chính xác thay đổi giữa thiết bị, nhưng có thể gặp ánh sáng xanh khoảng 405–420 nm, đỏ khoảng 620–660 nm và cận hồng ngoại khoảng 800–850 nm.

Ánh sáng xanh chủ yếu hướng đến bề mặt da và vi khuẩn liên quan đến mụn

Ánh sáng xanh có thể được các porphyrin nội sinh của Cutibacterium acnes hấp thụ. Quá trình kích thích quang học này tạo các loại oxy phản ứng, làm bất lợi cho vi khuẩn và là cơ sở sinh học của việc sử dụng ánh sáng xanh trong hỗ trợ kiểm soát tổn thương mụn viêm.

Tuy nhiên, ánh sáng xanh không xử lý toàn bộ cơ chế hình thành mụn. Mụn còn liên quan đến tăng tiết bã nhờn, sừng hóa nang lông, phản ứng viêm và nhiều yếu tố cá nhân. Vì vậy, việc giảm một thành phần vi sinh không có nghĩa LED xanh có thể thay thế mọi phương pháp điều trị mụn.

Ánh sáng đỏ thường được dùng cho điều biến viêm và phục hồi mô

Các hệ thống LED đỏ thường hoạt động trong vùng khoảng 620–660 nm. Ánh sáng đỏ xuyên mô tốt hơn ánh sáng xanh và được nghiên cứu nhiều trong photobiomodulation nhờ khả năng tác động đến hoạt động chuyển hóa và tín hiệu tế bào.

Mục tiêu không phải “bổ sung collagen bằng ánh sáng”. Photon trước tiên tương tác với các hệ thống hấp thụ ánh sáng trong tế bào; những thay đổi tín hiệu sau đó mới có thể ảnh hưởng đến phản ứng viêm, hoạt động của nguyên bào sợi và quá trình tạo chất nền ngoại bào.

Cận hồng ngoại được sử dụng khi cần tác động ở mô sâu hơn

Ánh sáng cận hồng ngoại không còn nhìn thấy rõ bằng mắt nhưng có khả năng xuyên mô sâu hơn các bước sóng khả kiến ngắn. Các thiết bị photobiomodulation thường kết hợp đỏ và cận hồng ngoại để tác động ở nhiều lớp mô.

Điều này không có nghĩa bước sóng càng dài thì hiệu quả càng cao. Mỗi chromophore có phổ hấp thụ khác nhau, và năng lượng truyền tới mô còn phụ thuộc thiết kế thiết bị. Bước sóng chỉ hữu ích khi phù hợp với mục tiêu sinh học cần tác động.

Photobiomodulation thay đổi tín hiệu tế bào như thế nào?

Một cơ chế được nghiên cứu nhiều đối với ánh sáng đỏ và cận hồng ngoại liên quan đến ty thể. Cytochrome c oxidase trong chuỗi hô hấp tế bào được xem là một chromophore tiềm năng; sự hấp thụ photon có thể làm thay đổi trạng thái oxy hóa–khử, sản xuất ATP, nitric oxide và các tín hiệu oxy phản ứng ở mức điều hòa.

Những thay đổi ban đầu này có thể kích hoạt các đường truyền tín hiệu liên quan đến viêm, sửa chữa mô và hoạt động của nguyên bào sợi. Vì vậy, hiệu ứng quan sát được ở da không xuất hiện vì LED trực tiếp “đẩy collagen vào da”, mà vì ánh sáng có khả năng điều chỉnh một chuỗi phản ứng sinh học trước khi dẫn đến thay đổi ở mô.

Cơ chế này vẫn phức tạp và không nên được trình bày như một chuỗi duy nhất đã được giải thích hoàn toàn. Phản ứng phụ thuộc bước sóng, liều, loại tế bào và tình trạng mô. Một thông số cho kết quả trong nghiên cứu tế bào cũng không tự động tạo hiệu quả tương đương trên da người.

Photobiomodulation còn có đặc tính đáp ứng liều không hoàn toàn tuyến tính. Năng lượng cao hơn không đồng nghĩa hiệu quả lớn hơn; trong một số điều kiện, tăng liều quá mức có thể làm giảm đáp ứng mong muốn. Do đó, thiết kế liều chiếu là phần cốt lõi của công nghệ LED.

LED được ứng dụng vào những mục tiêu chăm sóc da nào?

Một trong những ứng dụng có cơ sở sinh học rõ nhất của ánh sáng xanh là hỗ trợ kiểm soát mụn viêm thông qua tương tác với porphyrin của C. acnes. Khi phối hợp ánh sáng xanh với đỏ, mục tiêu có thể đồng thời bao gồm yếu tố vi sinh và điều biến phản ứng viêm.

Đối với đỏ và cận hồng ngoại, các nghiên cứu photobiomodulation tập trung nhiều vào phản ứng viêm, phục hồi mô và các dấu hiệu lão hóa da. Tín hiệu tác động lên nguyên bào sợi và chất nền ngoại bào tạo cơ sở cho việc nghiên cứu cải thiện những biểu hiện như nếp nhăn nhỏ hoặc chất lượng bề mặt da sau một quá trình sử dụng lặp lại.

Tuy vậy, mức độ thay đổi thường không tương đương với các thủ thuật tái tạo bề mặt mạnh. LED không bóc lớp biểu bì và không tạo tổn thương nhiệt có chủ đích để kích thích tái cấu trúc mô ở mức độ như laser fractional hoặc một số thiết bị năng lượng cao.

Vì thế, cách hiểu phù hợp hơn là xem LED như một công nghệ điều biến sinh học với hiệu quả tích lũy, không phải phương pháp tạo biến đổi cấu trúc lớn sau một lần sử dụng. Kết quả còn thay đổi đáng kể giữa các thiết bị, liều chiếu, lịch điều trị và đặc điểm da.

Hiệu quả không chỉ phụ thuộc màu đèn mà còn phụ thuộc liều ánh sáng

Trong quang trị liệu, hai thông số quan trọng là irradiance và fluence. Irradiance thể hiện công suất ánh sáng chiếu lên một đơn vị diện tích, thường tính bằng mW/cm². Fluence thể hiện tổng năng lượng mà diện tích đó nhận được, thường tính bằng J/cm².

Về nguyên tắc, fluence được xác định từ irradiance và thời gian chiếu. Vì vậy, một thiết bị có công suất thấp nhưng sử dụng lâu và một thiết bị công suất cao sử dụng ngắn có thể cung cấp tổng năng lượng gần nhau, nhưng phản ứng sinh học vẫn chưa chắc giống nhau vì tốc độ cung cấp năng lượng cũng có thể ảnh hưởng đến mô.

Ngoài ra còn phải xét:

·         Bước sóng thực tế của LED

·         Độ rộng phổ phát xạ

·         Khoảng cách từ nguồn sáng đến da

·         Góc chiếu và độ đồng đều của trường sáng

·         Diện tích da thực sự nhận ánh sáng

·         Thời lượng mỗi lần sử dụng

·         Tần suất và tổng số buổi

·         Nhiệt sinh ra trong quá trình vận hành

Do đó, thông tin “đèn đỏ 10 phút” không đủ để so sánh hai thiết bị. Nếu nhà sản xuất không công bố bước sóng và đặc tính phát năng lượng, người dùng khó đánh giá liệu sản phẩm có tái tạo được các điều kiện từng được nghiên cứu hay không.

Một thiết bị cũng không nên được đánh giá dựa vào số bóng LED. Nhiều diode hơn có thể giúp tăng diện tích hoặc độ đồng đều chiếu sáng, nhưng không tự chứng minh được bước sóng chính xác, irradiance phù hợp hay liều đến da đạt mức cần thiết.

Bằng chứng của LED phụ thuộc rất nhiều vào thiết bị và mục tiêu được nghiên cứu

Các nghiên cứu về LED và photobiomodulation cho thấy tín hiệu lợi ích đối với một số mục tiêu như mụn viêm, phục hồi mô và các dấu hiệu lão hóa. Tuy nhiên, kết quả không thể được chuyển trực tiếp từ một thiết bị sang mọi mặt nạ hoặc máy LED khác.

Nguyên nhân là các nghiên cứu có thể sử dụng bước sóng, irradiance, fluence, thời gian và lịch điều trị khác nhau. Đối tượng nghiên cứu và thước đo kết quả cũng khác nhau. Sự không đồng nhất này làm cho việc xác định một “liều LED chuẩn cho mọi người” trở nên không phù hợp.

Đây là giới hạn quan trọng khi đọc quảng cáo sản phẩm. Việc một bước sóng từng có kết quả tích cực trong nghiên cứu không chứng minh rằng mọi thiết bị phát màu tương tự đều tạo hiệu quả như nhau. Muốn liên hệ bằng chứng với sản phẩm cụ thể cần biết ít nhất bước sóng, thông số phát sáng, thời gian sử dụng và chỉ định mà thiết bị được thiết kế để hướng tới.

Tương tự, thuật ngữ như “ánh sáng vàng”, “cam”, “tím” hoặc hệ thống nhiều màu có thể xuất hiện trên thiết bị tiêu dùng, nhưng số lượng màu không phải thước đo chất lượng bằng chứng. Mỗi màu cần được đánh giá dựa trên bước sóng thật và dữ liệu phù hợp với mục tiêu được tuyên bố.

LED có giới hạn an toàn và không phù hợp với mọi tình huống

LED cường độ thấp thường không tạo tổn thương nhiệt mạnh như nhiều thiết bị năng lượng cao, nhưng điều đó không đồng nghĩa mọi cách sử dụng đều không có rủi ro. Cường độ nguồn sáng, thời gian chiếu, nhiệt của thiết bị và độ nhạy cảm cá nhân đều ảnh hưởng đến khả năng dung nạp.

Mắt là khu vực cần được chú ý vì các LED cường độ cao có thể gây chói và phơi nhiễm quang học không cần thiết. Người sử dụng nên tuân thủ hướng dẫn bảo vệ mắt của chính thiết bị thay vì mặc định rằng ánh sáng nhìn thấy luôn an toàn cho mắt.

Cần thận trọng hơn khi người dùng có bệnh lý gây nhạy cảm ánh sáng hoặc đang dùng thuốc, hoạt chất có khả năng làm tăng nhạy cảm ánh sáng. Trong các tình huống này, mức an toàn không thể được suy ra chỉ từ việc thiết bị là LED.

LED cũng không phải công cụ để tự chẩn đoán tổn thương da. Một tổn thương kéo dài, thay đổi bất thường, mụn nặng hoặc phản ứng da đáng kể cần được đánh giá đúng nguyên nhân trước khi quyết định liệu ánh sáng có phù hợp hay không.

Giá trị thực tế của công nghệ LED chăm sóc da vì thế nằm ở khả năng đưa một liều ánh sáng có bước sóng xác định đến mô để điều biến một mục tiêu sinh học cụ thể. Ánh sáng xanh thường được khai thác cho cơ chế liên quan đến C. acnes; đỏ và cận hồng ngoại được dùng nhiều hơn cho photobiomodulation, phản ứng viêm và quá trình phục hồi. Hiệu quả không được quyết định bởi màu đèn đơn thuần mà bởi toàn bộ tổ hợp bước sóng, irradiance, fluence, lịch sử dụng và đặc điểm của mô đích.

Công nghệ LED chăm sóc da hoạt động bằng cách dùng photon ở những dải bước sóng chọn lọc để tương tác với các chromophore và thay đổi phản ứng sinh học của da. Bước sóng quyết định mục tiêu tiềm năng, nhưng liều và điều kiện chiếu mới quyết định mô thực sự nhận được bao nhiêu năng lượng. Vì vậy, đánh giá LED cần dựa trên bước sóng, thông số phát sáng, bằng chứng cho đúng mục tiêu và các giới hạn an toàn, thay vì chỉ dựa vào màu sắc hoặc số lượng đèn trên thiết bị.