La luz láser actúa sobre cromóforos específicos. Los cromóforos más importantes son la hemoglobina de la sangre, la melanina (en ojo, piel, mucosas, anejos cutáneos, ...), y, sobretodo, el agua, presente en cantidad significativa en todos los tejidos. Al emplear un láser debe seleccionarse la longitud de onda correcta, la fluencia adecuada y el tiempo de exposición necesario para conseguir un efecto selectivo en el tejido diana, bien fototérmico, fotomecánico (fotoacústico) y/o fotoquímico. El uso facultativo del láser obliga a establecer los principales valores de los parámetros que se pueden modificar, pensando en obtener una variación histológica y clínica previsible. A medida que se adquiere experiencia se pueden usar energías e intensidades (densidad de potencia) más altas aplicadas durante menos tiempo en los laseres que producen efectos fototérmicos y fotomecánicos. Cuanto menor es el tiempo de contacto menos daño colateral sufre el tejido circundante.
Cabe considerar dos grupos fundamentales de láseres, los de baja densidad de potencia y los de alta densidad de potencia, dado que láseres de alta potencia pueden utilizarse en baja y alta densidad de potencia
El láser de baja intensidad, o láser médico, o láser terapéutico, hace referencia a la irradiación del tejido con luz láser de baja densidad de potencia. En la literatura anglosajona suele expresarse como “soft-laser” o, más correctamente, como LLLT (Low Level Laser Therapy) y a veces LPLT (Low Power Laser Therapy). Entre los láseres más utilizados de este tipo destacan el de He-Ne y los de diodos semiconductores. No tienen efecto térmico, sino efectos fotobiomoduladores, que generan cambios bioquímicos, favoreciendo la cicatrización y reparación de los tejidos con cierto efecto analgésico, trófico y antiinflamatorio. La luz del láser de baja densidad de energía se absorbe por los tejidos en función de su color, densidad y composición química. La absorción energética es la que provoca los efectos directos a nivel bioeléctrico y bioquímico. Los efectos bioeléctricos se atribuyen a modificaciones del potencial de membrana de las células irradiadas. Por ejemplo, en las neuronas parece impedir la despolarización de la membrana, con cierto efecto analgésico. También se han comprobado cambios bioquímicos que aceleran determinadas reacciones intracelulares, con incremento en la síntesis de proteínas, enzimas y ATP. Se retrasa la síntesis de fibrina, prostaglandina E y otros mediadores del proceso inflamatorio. Asimismo se observa una cierta liberación de histamina y otras aminas biógenas, citoquinas y a nivel microcirculatorio se estimulan los capilares favoreciendo el trofismo celular y el aporte de gammaglobulinas. Muchos expertos en láser consideran la LLLT como tratamiento alternativo o coadyuvante en numerosas enfermedades comunes.
Los láseres de alta densidad de potencia, o quirúrgicos, se caracterizan por su efecto térmico y efecto fotomecánico. En el caso del efecto térmico, con el impacto del haz, el tejido absorbe la energía electromagnética generándose calor, y los efectos conseguidos dependen de la temperatura alcanzada. Aunque existen diferencias en la hidratación de cada tejido, generalmente por debajo de los 45ºC se produce vasodilatación, hacia los 50ºC alteraciones celulares de tipo enzimático y metabólico, sobre los 60ºC se altera el funcionalismo de la membrana celular con desnaturalización proteica y muerte celular, a 70ºC se observa una desnaturalización completa del colágeno, a 80ºC necrosis por coagulación y a temperatura de ebullición del agua (100ºC) necrosis con vaporización celular. La reacción fototérmica es la utilizada en tratamientos tan variados como la eliminación de las lesiones vasculares de la piel, la uvulopalatoplastia láser (LAUP), el resurfacing cutáneo y la depilación láser, entre muchos otros ejemplos. En todos los casos el tiempo de relajación térmica (TRT) es básico según interese cortar, vaporizar o coagular. Alrededor del cráter de ablación, o del tejido eliminado, se observa una zona de daño térmico residual o colateral. En la pared del cráter se produce una fina capa de necrosis térmica con carbonización y otra más externa de propagación térmica. Las reacciones fototérmicas y fototermolíticas son la base de los tratamientos ablativos en cualquier parte del organismo y del uso del láser como bisturí. Pueden emplearse muchos láseres, como el Er-YAG de 2940nm, pero el prototipo estándar es el láser de CO2. El cromóforo principal es el agua intracelular, que forma parte de todos los tejidos. Antes o después todo material biológico puede acabar desnaturalizado, carbonizado o vaporizado, según el tiempo de exposición. La gran absorción del agua es la responsable de la escasa penetración del haz en el tejido, consiguiendo una quemadura superficial o ablación de la zona irradiada bien controlable. El láser de CO2 de alta energía pulsado y con escáner puede utilizar densidades de energía altas y pulsos ultracortos. En función de la densidad de potencia o irradiancia (W/cm2) se consiguen diferentes posibilidades. Con spots pequeños y altas potencias se pueden cortar tejidos (bisturí). Al aumentar el spot disminuye la densidad de potencia, con vaporización, coagulación o fotobiomodulación del tejido irradiado. Se calcula que la fluencia necesaria para vaporizar un tejido estándar con láser de CO2 es de unos 5 julios/cm2, cifra estimada para el llamado umbral de ablación (ablation threshold). Un pulso láser de CO2 de 1 milisegundo, con una fluencia aprox. de 5 julios/cm2 vaporiza el tejido profundizando unas 20-30 micras con un daño térmico residual de 40-120 micras. Esta amplia zona de necrosis térmica es suficiente para sellar pequeños vasos sanguíneos y linfáticos con mínimas secuelas. Fórmulas biofísicas permiten calcular los julios necesarios para vaporizar, coagular o soldar tejidos según la clase de tejido y el tipo de láser. Como aproximación general, para vaporizar un gramo de tejido hacen falta unos 3000 julios, que pueden conseguirse aplicando 1 vatio (W) durante 3000 segundos, 50W en 60 segundos, o 100 W en 30 segundos.