Существуют различные методы удаления татуажного пигмента в коже, включая эксфолиацию и хирургическое удаление верхних слоев дермы, в которых он расположен [1–11]. Такие способы удаления татуажа используются редко, так как они часто приводят к неудовлетворительным косметическим результатам [3][11]. Лазерный метод удаления татуировок является в настоящее время самым распространенным, поскольку позволяет удалить татуажный пигмент максимально безопасным и эффективным способом [2][3][12][13]. При выборе лазера для удаления татуажа следует учитывать не только длину волны, но и другие характеристики, такие как интенсивность излучения и длительность импульса, чтобы достигнуть оптимальных результатов без повреждения здоровых тканей [11]. Эффективность лазерного излучения зависит от многих факторов, таких как цвет пигмента, глубина его пигмента, особенности кожи. Обычно используются лазеры с длиной волны в диапазоне 532 и 1064 нм, но это не означает, что они эффективны в отношении всех видов татуажа [8][9]. Татуажный пигмент, как и любой другой, способен поглотить только лазерное излучение с определенными спектральными характеристиками, зависящими от оптико-химических свойств пигмента [8][9]. Показано, что некоторые пигменты имеют пиковое значение поглощения, отличающееся от характеристик лазеров для косметологии с модулированным коэффициентом добротности [3][11].

Имеется линейная зависимость между оптической плотностью и толщиной слоя при неизменной концентрации, что является общим правилом, отклонение от которого возникает при непостоянстве температуры [9]. Таким образом, можно предположить, что с повышением температуры пигмента его способность поглощать электромагнитное излучение изменяется. Исходя из этого, представляется целесообразным изучить in vitro интенсивность оптической плотности и светопоглощения электромагнитного излучения водным раствором татуажного пигмента в зависимости от температуры с целью оптимизации методики его разрушения в коже.

Цель исследования: изучение количественной интенсивности оптической плотности и светопоглощения электромагнитного излучения водным раствором татуажного пигмента в зависимости от его температуры.

Исследовано 123 самых распространенных татуажных пигмента, из которых было изготовлено 369 образцов водных растворов. Представлены все виды пигментов для татуажа: минеральные, растительные и органические. Минеральные пигменты представлены окислами железа и цинка, растительные – смесями хны и цитрусовых, органические – красителями на основе хлорофилла, каротиноидов и флавоноидов (производители «BioTouch», «TKL», «Lushcolor», «Goochie»). Также исследовали пигменты кустарного и неизвестного происхождения (гелевые чернила, тушь, сажа). В качестве растворителя использована дистиллированная вода. В исследование не включались пигменты, производители которых рекомендуют иной растворитель (спирт, глицерин и сорбитол). Высокоочищенные сухие пигменты с размером частиц 10–3–10–5 см растворяли в дистиллированной воде в концентрации 0,2 мг/мл, затем готовые формы растворов применяли в дозах, рекомендованных производителем. В исследование включались интенсивно окрашенные растворы пигментов при минимальной концентрации вещества и высокой прозрачности раствора. Образцы с признаками окисления, испарения и расслоения раствора из исследования исключались. Для облучения растворы разливали по 6 мл в стандартные кварцевые кюветы толщиной 2 мм («Suprasil, Hellma, 110-QS», Германия), внешние размеры (В × Ш × Г) – 52 × 12,5 × 3,5 мм. Каждый образец пигмента помещался в три кюветы. На начальном этапе исследования из 123 образцов сухого пигмента было изготовлено 369 образца водных растворов татуировочных пигментов. Для определения оптической плотности раствора использован спектрофотометр «HachDR». Параметры оптической плотности определялись дважды: при температуре 14 и 77 °С. В качестве источника излучения была использована IPL ксеноновая лампа 7.65.130 импульсного света с длиной волны от 440 до 1200 нм (в зависимости от поставленной задачи можно использовать часть диапазона). Мощность излучателя – 15–50 Дж/см2, межимпульсный промежуток – 0,1–99,9 мс, промежуток субимпульсной модуляции – 0,1–9,9 мс. Меньший поток мощности, по сравнению с лазерным излучением, обеспечивает больший размер пятна (55 × 15 мм). Освещенность измеряли в Вт/м2, а суммарную освещенность – в Дж/см2 (количество света, полученное за временной интервал). Для расчета длительности облучения применяли формулу: T = W / P, где Т – время в секундах, W – энергия, выраженная в джоулях, Р – мощность в ваттах. Ширину полосы поглощения принято характеризовать величиной δ, полуширину полосы поглощения измеряют при ξ = 1/2ξmax. Максимальная интенсивность поглощения будет в точке ξmax, следовательно, при сужении полосы поглощения повышается интенсивность поглощения. Установлено, что для эффективного удаления татуажного пигмента необходимо провести сужение полосы поглощения с 50 % ξmax до 13 % от ξmax [6]. Для получения излучения с определенной длиной волны использовали светофильтры аппарата КФК-2 (№ 5, 6, 11). Для удаления татуировок чаще всего используется излучение с длиной волны в диапазоне 532–1064 нм. К диапазону 532 нм наиболее близки светофильтры аппарата КФК-2 № 5 (максимум пропускания – 490 ± 10 нм, полуширина полосы пропускания – 35 ± 10 нм) и № 6 (максимум пропускания – 540 ± 10 нм, полуширина полосы пропускания – 25 ± 10 нм), а к диапазону 1064 нм наиболее близок светофильтр аппарата КФК-2 № 11 (максимум пропускания – 980 ± 5 нм, полуширина полосы пропускания – 25 ± 5 нм). Следовательно, пигменты, полоса поглощения которых лежит в области 532 нм, могут быть эффективно разрушены светом, пропущенным светофильтрами аппарата КФК-2 № 5 и 6, а пигменты, полоса поглощения которых лежит в области 1064 нм, могут быть эффективно разрушены светом, пропущенным светофильтрами аппарата КФК-2 № 11. Если полоса поглощения пигментов лежит вне данного диапазона, то для их удаления требуется излучение с иными характеристиками. Необходимость охлаждения раствора пигмента и светофильтров обусловлена тем, что в исследовании был использован источник постоянного излучения с интенсивностью 1,5 мВт/см2. Время облучения подбиралось таким образом, чтобы доза облучения составила не менее 21,6 Дж/см2 [3]. При этом необходимая для разрушения пигмента суммарная освещенность 21,6 Дж/см2 достигается через 240 минут. Мощность излучения в импульсном режиме была настолько велика, что без активного принудительного охлаждения светофильтров температура в пробирке поднималась до закипания раствора. Для изменения температуры пробирок нами был использован термоэлектрический элемент Пельтье «TEC1-12706». Данный прибор при подаче электрического тока с одной стороны нагревается, а с другой – охлаждается, что позволяет при необходимости как понизить температуру камеры с пробирками до 14 °С, так и повысить – до 77 °С. Такой режим был выбран в связи с тем, что при температуре ниже 14 °С отмечалось запотевание пробирок, что нарушало эксперимент, а при 80 °С и выше начиналась реакция разрушения пигмента без воздействия светового излучения.

Оптическая плотность каждого образца определялась дважды: при 14 и 77 °С. Если представленный образец высокоэффективно поглощал излучение с выбранной длиной волны, оптическая плотность окрашивания образца значительно изменялась по сравнению с эталоном (в большинстве случаев регистрировалось снижение плотности, редко – ее повышение или инверсия цвета). Если излучение образцом не поглощалось, то оптическая плотность пигмента не менялась. В этом случае облучался аналогичный пигментный раствор при температуре 77 °С (образец пигмента повторно не использовался и был заменен на аналогичный). В качестве эталона использовали содержащийся в течение всего эксперимента в темноте такой же объем раствора пигмента с той же температурой и концентрацией, что и у исследуемой аликвоты.

Если под воздействием излучения цвет раствора изменялся, то эксперимент обозначался знаком «+», если цвет не менялся, то эксперимент был обозначен знаком «–». При этом изменении цвета может быть как осветление и полное обесцвечивание раствора, так и появление более интенсивной окраски. В образце, подвергнутом облучению с длиной волны в диапазоне максимума поглощения, по истечении 4 часов расщеплялось около 80 % от исходного количества пигмента. В отдельных случаях, когда диапазон излучения находился в абсолютном максимуме поглощения, оригинальный цвет был полностью отбелен и в результате получен бесцветный раствор и, напротив, когда длина волны отличалась от максимума поглощения, цвет раствора практически не отличался от эталонного образца.

На первом этапе исследования определяли оптическую плотность пигментного раствора при 14 и 77 °С. После определения максимальной интенсивности поглощения пигментного раствора соотносили его с ближайшим максимумом светопропускания светофильтра аппарата КФК-2. В случае, если пигментный раствор имел более одного пика ξmax, выбирали максимальный. Результаты представлены в таблице 1.

На следующем этапе исследования все образцы разделили на группы, где зарегистрировано полное обесцвечивание раствора, значительное обесцвечивание раствора и отсутствие эффекта при температуре раствора 14 и 77 °С (табл. 2).

Практически полное обесцвечивание раствора было получено в 115 (93,5 %) образцах при температуре раствора 77 °С и у 95 (77,24 %) – при 14 °С. В 3 (2,44 %) образцах при температуре раствора 77 °С и в 14 (11,38 %) – при 14 °С выявлено значительное обесцвечивание раствора. Отсутствие эффекта – в 5 (4,07 %) образцах при температуре раствора 77 °С и в 14 (11,38 %) – при 14 °С. Это показывает, что при повышении температуры расстояние между максимумом поглощения раствора и шириной светопропускания светофильтра может изменяться.

Электромагнитное излучение оптического диапазона длиной волны 532 и 1064 нм не может разрушить все татуажные пигменты, при повышении температуры изменяется оптическая плотность растворов, что способствует деструкции красящих веществ.