A adesão celular está ligada à formação e disseminação de metástases, a principal causa de óbito de pacientes diagnosticados com câncer. O objetivo deste trabalho foi investigar in vitro o efeito de fotossensibilizadores na adesão celular. Foram utilizadas porfirinas comerciais (PpIX, CPpI, TSPP, TMPyP e Zn(II)TMPyP) e um fotossensibilizador sintetizado através da ligação de poli-L-lisina à protoporfirina IX (PLLPpIX). A adesão celular foi estudada por RICM, técnica que permite quantificar a área de contato entre uma célula e um substrato por binarização das imagens digitais utilizando limiares apropriados. A técnica foi padronizada e revelou dois regimes de adesão celular: um limitado e outro não limitado pela quantidade de proteína de adesão adsorvida na superfície. Neste último foi observada lise celular. Todos os fotossensibilizadores estudados foram capazes de aumentar a adesão celular na ausência de irradiação comparados ao controle sem fotossensibilizador, o que não havia sido observado nos ensaios de resistência à tripsinização normalmente utilizados para estudar o efeito de fotossensibilizadores na adesão celular. Quanto maior a anfifilicidade do fotossensibilizador, maior foi o efeito na adesão, o que é explicado pela capacidade das moléculas em se intercalarem na membrana, mudando a sua rigidez. Este aumento da adesão no escuro correlaciona com a diminuição da migração segundo ensaios de ferida. A análise do padrão de expressão de integrinas na superfície celular revela que o aumento da adesão correlaciona com o aumento na expressão de αV. Quando os fotossensibilizadores estão concentrados na região perimembranar (1 minuto de incubação) e as células são irradiadas, há um aumento da adesão em relação ao controle sem fotossensibilizador, mas uma diminuição em relação ao controle tratado com o fotossensibilizador e não irradiado, o que implica que a PDT leva a uma diminuição da adesão celular e não a um aumento como reportado na literatura. Com 3h de incubação, PLLPpIX impede a adesão celular, enquanto PpIX praticamente não muda a adesão comparado ao controle não irradiado. Esta ausência do efeito da irradiação sugere que a PpIX afeta a adesão celular principalmente devido a sua intercalação na membrana e não devido à formação de espécies reativas. Com 3h de incubação os fotossensibilizadores não se encontram na membrana e, portanto, o efeito na adesão celular é indireto e também não está relacionado à diferenças na eficiência de internalização. O comportamento observado deve ter relação com diferenças de citolocalização. Outro processo que pode alterar a adesão celular é a oxidação das proteínas do soro fetal bovino. Como observado nos estudos de fotossensibilização de células, PLLPpIX foi capaz de impedir a adesão celular, diferentemente da PpIX. A maior eficiência da PLLPpIX foi associada a presença do polímero, o qual força por questões estéricas que a interação da PLLPpIX com a albumina, o componente majoritário do soro, fique restrita à superfície da proteína, deixando o fotossensibilizador disponível para interagir com o oxigênio molecular e gerar oxigênio singlete. Assim, a funcionalização com um polímero tornou a PpIX capaz de modular a adesão celular tanto agindo dentro da célula quanto na matriz extracelular. / Cell adhesion is associated to the formation and spread of metastasis, the leading cause of death in cancer patients. The aim of this study was to investigate, in vitro, the effect of photosensitizers in cell adhesion. Five commercial porphyrins (PpIX, CPpI, TSPP, TMPyP e Zn(II)TMPyP) and Protoporphyrin IX covalently tethered to poli-L-lysine (PLLPpIX) were used. Cell adhesion was mainly studied by RICM, a technique that allows quantifying the contact area between a cell and a substrate for binarization of digital images using appropriate thresholds. The technique was standardized and disclosed two systems for cell adhesion: a system limited by the amount of adhesion proteina adsorbed on the surface and another one no limited, in which cell lysis was observed. All photosensitizers were able to enhance cell adhesion in the absence of irradiation compared to control without photosensitizer, which had not been observed in the trypsinization resistance tests usually used to study the effect of photosensitizers in cell adhesion. The greater the amphiphilicity of the photosensitizer, the greater was the effect on cell adhesion. This is explained by the ability of molecules to fit in the membrane, changing its tension. This increased adhesion correlates with the decrease in migration according to wound healing assays. Analysis of the integrin expression pattern on cell surface reveals that increased adhesion correlates with increased expression of alpha V. When photosensitizers are concentrated in the perimembranar region (1 minute of incubation) and cells are irradiated, there is an increase in adhesion when compared to control without photosensitizer, but a decrease relative to controls treated with the photosensitizer without irradiation, implying that PDT leads to a reduction of cell adhesion and not to an increase as reported in the literature. With 3h of incubation PLLPpIX prevents cell adhesion, while PpIX practically does not change the adhesion compared to dark control. This lack of effect of irradiation suggests that PpIX affects cell adhesion primarily because of its intercalation into the membrane and not due to the formation of reactive species. With 3h of incubation the photosensitizers are not on the membrane and therefore the effect on cell adhesion is indirect and it is not also related to differences in uptake efficiency. The observed behavior must be related to differences in subcellular localization arising from differences in molecular structure. Another process that can alter the cell adhesion is serum protein oxidation. As noted in the studies with cells, photosensitization of serum with PLLPpIX (but not with PpIX) was capable of preventing cell adhesion. The greater efficiency of PLLPpIX was associated with the presence of the polymer, which, by the steric hindrance, forces that interaction of PLLPpIX with albumin, the major serum component, is restricted to the protein surface, leaving the photosensitizer available to interact with molecular oxygen and generate singlet oxygen. Thus, the functionalization of a polymer has turned PpIX capable of modulating cell adhesion by acting both within and outside (in extracellular matrix) the cell

A Terapia Fotodinâmica (TFD) é um tratamento alternativo de câncer que vem tendo grandes avanços ao longo dos anos e consiste na interação entre luz e uma substância fotossensibilizadora, levando à transformação do oxigênio molecular em oxigênio singleto, altamente reativo e tóxico para a célula. Nesse contexto, o uso do modelo de Membrana Corioalantóica (CAM, do inglês Chorioallantoic Membrane) fornece acesso direto aos vasos sanguíneos, possibilitando o estudo dos efeitos vasculares envolvidos nessa terapia. O desenvolvimento de um tumor nesse ambiente previamente vascularizado permite o estudo e o entendimento dos mecanismos que envolvem o crescimento e destruição do tumor, levando ao aperfeiçoamento de diferentes modalidades terapêuticas. As células tumorais empregadas para o desenvolvimento do tumor podem ser de diversas linhagens e formas de aplicação, desde culturas celulares a biópsias tumorais. O objetivo principal foi investigar a terapia fotodinâmica nos vasos e nas células neoplásicas em um modelo de tumor em CAM. Com esse modelo estudado para células tumorais de melanoma e Ehrlich, foi escolhido trabalhar com tumor de Erlich pela facilidade de manuseio laboratorial. Por meio da microscopia confocal de fluorescência, foi observada a interação entre os vasos sanguíneos e as células tumorais. Com imagens por fluorescência, foi possível entender e quantificar o efeito individualizado dos fotossensibilizadores, incluindo a farmacodinâmica do Photogem® e da formação da protoporfirina IX a partir do ALA, tanto com aplicação tópica como intravenosa. A partir disso, o tumor foi irradiado e os efeitos da terapia fotodinâmica foram analisados tanto no tumor quanto nos vasos sanguíneos que o alimentam. Usando ainda a curcumina, um fotossensibilizador derivado do açafrão, que sozinho possui um efeito vascular, foi aplicada a Terapia Fotodinâmica para análise na membrana corioalantóica e efeito nos vasos sanguíneos. O entendimento desse efeito da curcumina permite a ampliação de seu uso como fotossensibilizador no tratamento de câncer e doenças vasculares. Portanto, com o modelo estabelecido foi possível acompanhar os fotossensibilizadores estudados tanto nos vasos sanguíneos e sua ação, como a diferente atuação no ambiente tumoral, causando dano às células do tumor e aos vasos sanguíneos do mesmo ambiente. / Photodynamic Therapy (PDT) is a cancer treatment that has had great advances over the years and consists in the interaction between light and a photosensitizer compound, transforming the molecular oxygen in singlet oxygen, highly reactive and toxic to the cell. In this context, the use of Chorioallantoic Membrane (CAM) enables direct access to blood vessels, making possible to study the vascular effects involved in this therapy. The development of a tumor in this environment previously vascularized allows the study and the understanding of mechanisms that involves the growing and the destruction of tumor, improving different therapeutic modalities. The tumor cells used to develop the tumor in this model can be from several lines and ways of application, since cell culture to biopsy of some tumor. The main objective was investigating PDT in blood vessels and neoplasic cells in the tumor model in CAM. With this model studied for melanoma cells and Ehrlich, it was chosen to work with Ehrlich tumor because its facility of laboratory manipulation. After the observation the interaction between blood vessels and tumor cells, with confocal microscopy analysis, it was possible to understand and quantify the individualized effect of photosensitizers, including the pharmacodynamic of Photogem® and the Protoporphyrin IX from Aminolevulinic acid, both topic and intravenous application. From this, the tumor was illuminated and the Photdynamic Therapy effects was analyzed both tumor and blood vessels that feeds it. Still using the curcumin, photosensitizer derivated of saffron which has alone a vascular effect, was applied PDT to analysis on the Chorioallantoic Membrane and the blood vessels effect. The understanding of this effect of curcumin enables the extension of its useful as photosensitizer in the cancer treatment and vascular diseases. Therefore, with the model established, it was possible to follow all PS studying both their action in blood vessels and in the tumor region, causing damage.

Uma série de oito derivados porfirínicos monocatiônicos, na forma de base-livre e metalados com Zn(II), e tendo grupos metila ou [Ru(bipy)2Cl]+ ligados ao átomo de nitrogênio do substituinte piridil em uma das posições meso do anel, foram sintetizadas e caracterizadas, visando sua aplicação como fotossensibilizadores no tratamento de tumores de pele por TFD. Além de possuírem características anfifílicas que favorecem a sua interação com membranas biológicas, os compostos apresentaram um elevado rendimento quântico de formação de oxigênio singlete, principalmente os derivados metilados das porfirinas base-livre. A baixa solubilidade em meio aquoso, fator limitante da utilização como fotossensibilizadores, foi superada por meio do encapsulamento dos mesmos em micro e nanocápsulas poliméricas, pelo método de coacervação. Duas formulações, uma baseada em hidroxietilcelulose (HEC) e outra na mistura atelocolágeno marinho/goma xantana (ACM), foram preparadas e suas eficiências fotodinâmicas e citotoxicidade frente à células HeLa determinadas. As formulações de ACM mostraram ser não-tóxicas, enquanto os preparados com HEC apresentaram uma pequena, mas significativa citotoxicidade no escuro. Por outro lado, todas as formulações se tornaram tóxicas quando irradiadas com laser de 650 nm ou luz branca proveniente de lâmpada de mercúrio. Dentre as formulações preparadas, as mais ativas foram aquelas preparadas com os derivados porfirínicos base-livre metilados em ACM, provavelmente em virtude da maior eficiência de entrega do composto fotoativo em relação ao sistema polimérico de HEC, aliado aos elevados rendimentos quânticos de formação de oxigênio singlete em relação aos demais compostos. Além disso, o encapsulamento influenciou significativamentente a interação e citolocalização dos fotossensibilizadores, e consequentemente a taxa e o mecanismo de morte celular. Os estudos por microscopia de fluorescência confocal, evidenciaram que as nanocápsulas de ACM são capazes de penetrar na membrana das células, alcançando o citoplasma e liberando gradativamente o composto fotoativo no seu interior. Quando não encapsulada, em solução de dmso, a porfirina se acumula preferencialmente na membrana celular. Consequentemente, neste caso a irradiação levou ao comprometimento da integridade da mesma e o desencadeamento da necrose celular, indesejável na terapia por ocasionar inflamação nos tecidos. Em contrapartida, o tratamento com formulações de fotossensibilizadores nanoencapsulados promoveram menos danos mas favoreceram a apoptose, um mecanismo de morte programada que geralmente leva a regeneração rápida e total dos tecidos, e ausência de processos inflamatórios / A series of eight monocationic porphyrins derivatives as free-base and Zn(II) complexes, with methyl or [Ru(bipy)2Cl]+ groups bond to the nitrogen atom of the meso-pyridyl substituent, were synthesized and characterized aiming their application as photosensitizers in the treatment of skin tumors by Photodynamic Therapy (PDT). Those compounds, especially the methylated derivatives of the free-base porphyrins, are potentially useful because showed higher quantum yields for the photoinduced formation of singlet oxygen and amphiphilic character, that enhanced their interaction with biological membranes. The low solubility in aqueous media, a limiting factor for use as photosensitizers, was overcome by encapsulating them in polymeric micro-and nanocapsules using the coacervation method. Two formulations, one based on hydroxyethyl cellulose (HEC) and another in the marine atelocollagen/xanthan gum (MAC) mixture were prepared and their photodynamic efficiencies and cytotoxicity against HeLa cells determined. The MAC formulations were shown to be non-toxic, while the HEC presented a small but significant cytotoxicity in the dark. On the other hand, all formulations become toxic when irradiated with 650 nm laser or white light from a mercury lamp source. The most actives, among all formulations, were those prepared using the methylated free-base porphyrin derivatives and MAC, probably due to the higher delivery efficiency of the photosensitizers in relation to the formulations prepared with HEC, associated with their higher quantum yields of photoinduced formation of singlet oxygen of those species as compared with the other compounds. In addition, the encapsulation influenced the interaction and cytolocalization of the photosensitizers, and consequently the rate and mechanism of cell death. The MAC nanocapsules were shown to penetrate the cell membrane by confocal fluorescence microscopy, reaching the cytoplasm where gradually released the photoactive compound. However, the porphyrin derivatives preferentially accumulated in the cell membrane when in DMSO solution. Consequently, the irradiation compromised the membrane integrity leading to necrosis, an undesirable process since cause tissue inflammation. In contrast, the treatment with encapsulated photosensitizer formulations promoted a much lower level of photoinduced damage and apoptosis, a more desirable death mechanism characterized by a complete and rapid regeneration of tissues and absence of inflammatory processes.

Objetivos: Este Estudo randomizado duplo cego placebo controlado comparou, clínica, sitemica e imunologicamente um protocolo de Terapia fotodinâmica antimicrobiana (TFA) de aplicações múltiplas com um protocolo já consagrada com o uso da Doxiciclina sistêmica no tratamento da doença periodontal em pacientes diabéticos tipo 2 descontrolados. Materiais e Métodos: Vinte seis pacientes com HbA1c> 7% foram selecionados e randomicamente alocados em dois grupos que receberam raspagem e alisamento radicular. Um dos grupos recebeu a aplicação adjunta de aplicações múltiplas de TFA (n=12) e o outro utilizando a doxiciclina sistêmica na dose de 100mg (n=14). Os parâmetros monitorados foram índice de placa, Sangramento à sondagem, Profundidade de sondagem, Supuração, Recessão gingival e nível clinico de inserção relativo, o parâmetro sistêmico avaliado foi a HbA1c, medida antes e 3 meses pós tratamento. Os níveis de IL1-β, TNF-α e TGF-β foram medidos antes, 1 e 3 meses pós tratamento através da coleta de fluido crevicular gengival. Resultados: Não houveram diferenças significantes em nenhum dos parâmetros clínicos avaliados e nos níveis de HbA1c. O uso do antibiótico sistêmico demonstrou ser superior na redução de IL1-β até o período de 1 mês pós tratamento, porém, em 3 meses a TFA se mostrou superior. Não houve diferença na redução dos níveis de TNF-α e TGF-β entre os grupos. Conclusões: Ambos tratamentos foram eficientes nas melhoras dos parâmetros clínicos e sistêmicos. A TFA parece possuir maior estabilidade na redução dos níveis de citocinas inflamatórias. / Aim: This randomized, double-blind, placebo-controlled, clinical study compared a multiple application Antimicrobial Photodynamic Therapy (aPDT) treatment protocol with systemic doxycycline as adjuvant to scaling and root planning, to treat chronic periodontitis on type 2 diabetic patients on clinical, systemic and immune-inflammatory outcomes. Materials and Methods: Twenty six patients with Hba1c >7% were randomically allocated in two groups, SRP+Doxy (n=14) using systemic doxycycline 100 mg and SRP+aPDT (n=12) with multiple applications (0, 3, 7 and 14 days). Monitored parameters of plaque score (PS), bleeding on probe (BOP), probing depth (PD), suppuration (S), gingival recession, and relative clinical attachment level (RCAL), glycated haemoglobin (HbA1c) were measured at baseline and 3 months after therapy, the cytokine profile was assessed at 0, 1 and 3 month to measure IL1-β, TNF-α and TGF-β on Gingival Crevicular Fluid. Results: There were no statistically significant differences on intergroup on clinical parameters and HbA1c levels. Systemic doxycycline shoed difference in reduction of IL1-β at 1 month, but aPDT better results at 3 months IL1-β levels. There were no differences between TNF-α and TGF-β trough experimental times Conclusions: Both treatments were effective to improve clinical and systemic outcomes and aPDT seems to have a great stability on of IL1-β reductions. (Clinicaltrials.gov Identifier: NCT01175720).

La photothérapie dynamique (PDT) consiste en la destruction d’une tumeur par l’association de l’administration d’un photosensibilisateur et de l’exposition à la lumière visible. Ce travail comporte : i) une étude de l’ionisation et de la lipophilie d’une série de photosensibilisateurs, des méso-tétraphénylporphyrines (TPP) glycoconjuguées, ii) une évaluation de l’impact de ces deux propriétés sur la distribution plasmatique et la localisation subcellulaire du photosensibilisateur.La protonation des azotes tétrapyrroliques a été étudiée par spectroscopie électronique, combinéeà une analyse chimiométrique, tandis que la lipophilie a été évaluée par chromatographie liquide haute performance. L’impact de différents effets de substitution (position, nombre ou nature du substituant) sur ces deux propriétés physico-chimiques a été mis en évidence.Dans le plasma, les TPP glycoconjuguées se lient principalement aux lipoprotéines de haute densité. La lipophilie de ces dérivés permet d'expliquer leur affinité pour les lipoprotéines, mais pas pour l'albumine. L’étude de localisation subcellulaire, combinant approche expérimentale et modélisation, a conduit à proposer une hypothèse expliquant la localisation de la TPP(pODEGOαManOH)3 au niveau du réticulum endoplasmique, hypothèse accordant un rôle central à la lipophilie de la TPP . A l'issue de ce travail, avant d'appliquer nos hypothèses à la synthèse de nouvelles molécules, il apparaît nécessaire de mieux explorer l'impact de la distribution plasmatique et de la localisation subcellulaire sur l'efficacité PDT. / Photodynamic Therapy (PDT) is based on the destruction of a tumor tissue through a combinationof administration of a photosensitizer and exposure to visible light. This work includes : i) a study of ionization and hydrophobicity of a series of candidate sensitizers, glycoconjugated mesotetraphenylporphyrins (TPP), ii) an evaluation of the impact of those two physico-chemicalproperties on sensitizer's plasma distribution and subcellular localization. Protonation of tetrapyrrolic nitrogens has been studied by electronic spectroscopy combined with chemometric analysis whereas hydrophobicity has been evaluated by high-performance liquid chromatography. The effect of substitution modalities (position, number and nature of pendantgroups) on both physico-chemical properties has been evidenced.In human plasma, glycoconjugated TPPs mainly bind to high density lipoproteins. Hydrophobicity accounts for differences in affinities towards lipoproteins, but not towards albumin. Subcellular localization studies, combining computational and experimental approaches, led to formulate some assumptions explaining localization of TPP(pODEGOαManOH)3 in endoplasmic reticulum,assumptions centered on a major role of sensitizer's hydrophobicity. At the end of this work, before trying to use our conclusions for the design of new sensitizers, it remains necessary to better explore the effect of plasma distribution and subcellular localization on sensitizer's photo-efficiency.

Objetivos: Este Estudo randomizado duplo cego placebo controlado comparou, clínica, sitemica e imunologicamente um protocolo de Terapia fotodinâmica antimicrobiana (TFA) de aplicações múltiplas com um protocolo já consagrada com o uso da Doxiciclina sistêmica no tratamento da doença periodontal em pacientes diabéticos tipo 2 descontrolados. Materiais e Métodos: Vinte seis pacientes com HbA1c> 7% foram selecionados e randomicamente alocados em dois grupos que receberam raspagem e alisamento radicular. Um dos grupos recebeu a aplicação adjunta de aplicações múltiplas de TFA (n=12) e o outro utilizando a doxiciclina sistêmica na dose de 100mg (n=14). Os parâmetros monitorados foram índice de placa, Sangramento à sondagem, Profundidade de sondagem, Supuração, Recessão gingival e nível clinico de inserção relativo, o parâmetro sistêmico avaliado foi a HbA1c, medida antes e 3 meses pós tratamento. Os níveis de IL1-β, TNF-α e TGF-β foram medidos antes, 1 e 3 meses pós tratamento através da coleta de fluido crevicular gengival. Resultados: Não houveram diferenças significantes em nenhum dos parâmetros clínicos avaliados e nos níveis de HbA1c. O uso do antibiótico sistêmico demonstrou ser superior na redução de IL1-β até o período de 1 mês pós tratamento, porém, em 3 meses a TFA se mostrou superior. Não houve diferença na redução dos níveis de TNF-α e TGF-β entre os grupos. Conclusões: Ambos tratamentos foram eficientes nas melhoras dos parâmetros clínicos e sistêmicos. A TFA parece possuir maior estabilidade na redução dos níveis de citocinas inflamatórias. / Aim: This randomized, double-blind, placebo-controlled, clinical study compared a multiple application Antimicrobial Photodynamic Therapy (aPDT) treatment protocol with systemic doxycycline as adjuvant to scaling and root planning, to treat chronic periodontitis on type 2 diabetic patients on clinical, systemic and immune-inflammatory outcomes. Materials and Methods: Twenty six patients with Hba1c >7% were randomically allocated in two groups, SRP+Doxy (n=14) using systemic doxycycline 100 mg and SRP+aPDT (n=12) with multiple applications (0, 3, 7 and 14 days). Monitored parameters of plaque score (PS), bleeding on probe (BOP), probing depth (PD), suppuration (S), gingival recession, and relative clinical attachment level (RCAL), glycated haemoglobin (HbA1c) were measured at baseline and 3 months after therapy, the cytokine profile was assessed at 0, 1 and 3 month to measure IL1-β, TNF-α and TGF-β on Gingival Crevicular Fluid. Results: There were no statistically significant differences on intergroup on clinical parameters and HbA1c levels. Systemic doxycycline shoed difference in reduction of IL1-β at 1 month, but aPDT better results at 3 months IL1-β levels. There were no differences between TNF-α and TGF-β trough experimental times Conclusions: Both treatments were effective to improve clinical and systemic outcomes and aPDT seems to have a great stability on of IL1-β reductions. (Clinicaltrials.gov Identifier: NCT01175720).

A acne é a mais comum doença de pele encontrada pelos dermatologistas, representando cerca de 30% das consultas, onde esta é considerada crônica, pois apresenta alto grau de recidiva podendo acometer 50% da população na vida adulta. Diversos estudos evidenciam bons resultados para tratamento da acne através de fototerapias, entretanto, alguns trabalhos enfatizam que esta modalidade terapêutica é ainda recente e que estudos adicionais e mais detalhados devam ser realizados. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é o estudo da viabilidade de um protótipo integrado para o diagnóstico e tratamento da acne por técnicas ópticas, visando o desenvolvimento de um equipamento para diagnóstico por imagens de fluorescência e um sistema de tratamento por fototerapia para a eliminação das bactérias causadoras da acne, assim, propondo novas soluções para o diagnóstico e tratamento da acne. Para isso foi realizado o desenvolvimento do protótipo-v1 que é constituído pelo sistema de diagnóstico por imagens de fluorescência composto por 01 LED violeta em 405 nm para excitação das amostras (80 mW/cm2), um sistema de filtros e lentes para formação das imagens de fluorescência e uma câmera para a captura das imagens. O sistema de tratamento é composto por 01 LED UV em 405 nm que proporciona uma intensidade de irradiação de 150 mW/cm2 com um diâmetro de 40 mm. Para validação do protótipo-v1 foram realizados seis experimentos distintos, sendo: 1 – Avaliou-se as configurações iniciais do protótipo eram adequadas para a visualização de bactérias presentes no rosto, foram adquiridas imagens de fluorescência na região do nariz; 2 – Avaliou-se a detecção de bactérias presentes em quatro diferentes regiões da face; 3 – Avaliou-se somente com uma lavagem simples é possível fazer a remoção e eliminação das bactérias presentes no rosto; 4 – Avaliou-se a detecção da presença de bactérias no couro cabeludo que são possíveis causadoras de caspa e se ocorre uma maior formação de bactérias no couro cabeludo ao longo do tempo. 5 – Avaliou-se in vivo, em um voluntário, o sistema de diagnóstico e tratamento da acne do protótipo-v1; 6 – Avaliou-se in vitro e in vivo, 40 voluntários, o sistema de diagnóstico e tratamento da acne do protótipo-v1. Como resultado foi possível realizar a detecção da bactéria P. acnes e fazer uma análise de sua presença, formação e declínio em seis experimentos, através de processamento de imagens e análises comparativas. Sendo que no experimento 1 a 4 avaliou-se a qualidade e as configurações do equipamento de diagnóstico por fluorescência e os experimento 5 e 6 avaliaram tanto o sistema de diagnóstico como o sistema de tratamento. Assim, através destes experimentos realizados foi possível demostrar uma viabilidade da utilização do protótipo-v1 como sistema de diagnóstico e tratamento da acne, demonstrando que é possível se realizar o monitoramento das bactérias causadoras da acne através das imagens de fluorescência e o tratamento da acne utilizando técnicas ópticas. / Acne is the most common skin disease found by dermatologists, representing about 30% of the consultations, where it is considered chronic, because has a high degree of recurrence and can affect 50% of the population in adult life. Several studies have shown good results for treatment of acne via phototherapy, however, some studies emphasize that this type of treatment is still new and additional and more detailed studies should be conducted.In this context, the aim of this work is the viability study of an integrated prototype for acne diagnosis and treatment by optical techniques, aiming at the development of a system for diagnosis by fluorescence imaging and phototherapy for treatment and elimination of bacteria that cause the acne, therefore offering new solutions for the acne diagnosis and treatment. For this, the prototype v1 was developed, which is constituted for diagnostic system by fluorescence image composed of one violet LED at 405 nm for excitation of the samples (80 mW / cm2), a system of filters and lenses for the formation images of fluorescence and a CCD camera to capture the images. The treatment system is composed of one violet LED at 405 nm which provides an irradiation intensity of 150 mW/cm2 with a diameter of 40 mm. For validation of prototype v1 were conducted six different experiments, as follows: 1 - Were evaluated initial prototype settings for the visualization of bacteria in the face for that, were acquired fluorescence images in the nose; 2 - Were evaluated detection of bacteria in four different regions of the face; 3 - Was evaluated only with simple washing can make removal and elimination of bacteria from the face; 4 - Was evaluated detecting the presence of bacteria on the scalp which are possible cause of dandruff and there is a greater formation of bacteria in the scalp along of the time; 5 - Was evaluated in vivo, in a voluntary, the prototype of the system of diagnosis and treatment of acne; 6 - Was evaluated in vitro and in vivo, 40 volunteers, the prototype of the system of diagnosis and treatment of acne. As a result, was possible to detect the P. acnes bacteria and do an analysis of their presence, formation and decline in six experiments, through image processing and comparative analysis. Where in experiment 1 to 4 was evaluated the quality and configurations of diagnostic fluorescence prototype and 5 to 6 experiments evaluating both the diagnostic and treatment system. Thus, through these experiments it was possible to demonstrate the viability of using one prototype v1 as diagnostic system and acne treatment, demonstrating that it is possible to perform the monitoring of acne causing bacteria via fluorescence imaging and treatment of acne using optical techniques.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / O tratamento das doenÃas ocasionadas por biofilmes orais envolve basicamente a remoÃÃo mecÃnica e o uso de antibiÃticos e agentes anti-sÃpticos os quais podem originar cepas resistentes aos antimicrobianos tradicionais. A Terapia FotodinÃmica Antimicrobiana (TFDA) apresenta-se como uma opÃÃo alternativa ao tratamento clÃssico, promovendo a morte bacteriana por meio da fotossensibilizaÃÃo dos componentes microbianos. Este estudo verificou a aÃÃo antimicrobiana da terapia fotodinÃmica sobre biofilmes orais produzidos in vitro e in situ utilizando um diodo emissor de luz (LED) associado ao fotossensibilizador azul de orto-toluidina (TBO). No estudo in vitro, biofilmes de Streptococcus mutans UA159, foram formados sobre discos de hidroxiapatita utilizando um modelo de banhos de cultura e submetidos à TFDA apÃs 5 dias. Para o estudo in situ, vinte e um voluntÃrios foram previamente selecionados para utilizar dispositivos intra-orais palatinos contendo 8 blocos de dentina humana durante 7 dias. SoluÃÃo de sacarose 10% foi gotejada sobre os blocos dentais 8 vezes ao dia. O biofilme formado em um dos lados do dispositivo recebeu tratamento da TFDA, e o lado oposto serviu como grupo controle. O material coletado passou por um processo de disrupÃÃo para a dispersÃo das cÃlulas e diluiÃÃo em sÃrie decimal de 10-1 a 10-4. Em ambos os experimentos, meios de cultura especÃficos para o crescimento de estreptococos totais e estreptococos do grupo mutans foram inoculados e incubados em condiÃÃes ideais para o crescimento desses microrganismos. ReduÃÃes significativas acima de 99,99% (p<0.05) foram observadas na viabilidade das colÃnias de S. mutans UA159 quando expostos ao TBO e LED no estudo in vitro. Entretanto, nos biofilmes formados in situ e submetidos Ãs mesmas condiÃÃes experimentais, nÃo foram verificadas diferenÃas estatisticamente significantes (p&#8805;0.05) da contagem microbiana quando comparadas ao grupo controle. Portanto, podemos concluir que a TFDA foi efetiva na reduÃÃo microbiolÃgica de S. mutans UA159 crescidos em modelo de formaÃÃo de biofilme in vitro, mas, pouco efetiva sobre biofilmes de estreptococos orais formados in situ. / The treatment of diseases caused by oral biofilms involves mechanical removal and use of antibiotics and antiseptics which can lead to problems of bacterial resistance. Photodynamic antimicrobial chemotherapy (PACT) represents an alternative option to conventional treatment, promoting bacterial killing by photo-sensitization of microbial components. This study assessed the antimicrobial action of photodynamic therapy on oral biofilms produced in vitro and in situ using a light emitting diode (LED) associated with the photosensitizer toluidine blue O (TBO). Biofilms of Streptococcus mutans UA159 were grown on hydroxyapatite discs immersed in bathing culture and submitted to PACT after 5 days. For the in situ study, twenty-one volunteers were previously selected to use intra-oral palatal appliances containing eight blocks of human dentin during 7 days. Sucrose solution (10%) was dripped onto the dental blocks 8 times a day. The biofilm formed on one side of the device received treatment (PACT), and the opposite side acted as control. The collected material has gone through a process of disruption to the dispersion of cells and diluted in decimal series (10-1 to 10-4). In both experiments, specific culture media for the growth of total streptococci and mutans streptococci were inoculated and incubated under optimal conditions for growth of these microorganisms. Significant reductions in excess of 99.99% (p<0.05) were observed in the viability of colonies of S. mutans UA159 when exposed to TBO and LED on in vitro study. However, the biofilms formed in situ and subjected to the same experimental conditions showed no statistically significant differences (p&#8805;0.05) in the microbiological counting when compared with control group. Therefore, we conclude that PACT was effective in microbiological reduction of S. mutans UA159 grown in an in vitro biofilm model, but very little effective on oral streptococci biofilms produced in situ.

A imobilização de fotossensibilizadores (FS) em materiais nanométricos tem se mostrado uma excelente alternativa ao seu emprego na forma molecular para terapia fotodinâmica (PDT). O presente trabalho descreve uma série de estratégias sintéticas desenvolvidas para a imobilização de FS em nanoesferas de sílica contendo núcleos magnéticos, bem como o estudo das propriedades foto-químicas, foto-físicas e morfológicas dos nanomateriais obtidos. Os FS utilizados foram o azul de metileno, tionina, azure A, protoporfirina IX, hematoporfirina IX e clorofilina. As metodologias de imobilização empregadas envolveram a adição do FS durante o crescimento da camada de sílica ou a ligação do FS na superfície do nanomaterial já formado. Em alguns casos foi necessário modificar previamente o FS com organossilanos. Os núcleos magnéticos foram preparados por co-precipitação de sais de ferro(II) e ferro(III) em meio básico e o revestimento com sílica foi realizado utilizando-se tetraetilortossilicato em uma microemulsão. Os núcleos magnéticos revestidos com uma camada de sílica mantiveram o comportamento superparamagnético. Para a tionina e o azul de metileno não foi detectada geração de oxigênio singlete após a imobilização. Para o azure A, protoporfirina IX e clorofilina imobilizados, a geração de oxigênio singlete foi detectada e caracterizada por métodos químicos e físicos. O material contendo clorofilina mostrou-se bastante promissor e foi empregado em estudos preliminares com células HeLa, levando à morte celular após irradiação, o que comprova o potencial para PDT. O comportamento do fotossensibilizador imobilizado e a possível proteção extra fornecida pela camada de sílica foram estudados pela supressão de fluorescência com íons brometo e supressão da geração de oxigênio singlete com albumina de soro bovino. Hematoporfirina IX é mais afetada na forma livre do que imobilizada em nanoesferas de sílica, o que indica que o FS imobilizado é capaz de gerar oxigênio singlete e está mais protegido de interferentes. / The immobilization of photosensitizers (PS) in nanometric materials is an excellent alternative to their use in molecular forms for photodynamic therapy (PDT). The present work describes a series of synthetic strategies for the immobilization of PS on silica nanospheres containing magnetic nucleous, as well as the studies of the photochemical, photophysical and morphological properties of the obtained materials. The studied PS were methylene blue, thionin, azure A, protoporphyrin IX, hematoporphyrin IX and chlorophyllin. The immobilization methodologies involve the addition of PS during the growth of the silica shell or the attachment of PS to the material surface. Often, a previous modification of the PS with organosilanes was necessary. The magnetic cores were prepared by co-precipitation of iron(II) and iron(III) salts in basic media and the coating with silica was performed by a microemulsion using TEOS. After coating with silica, the magnetic nanomaterial maintained the superparamagnetic behavior. The generation of singlet oxygen by thionin and methylene blue was not detect after immobilization. The generation of singlet oxygen by immobilized azure A, protoporphyrin IX and chlorophyllin was detected and characterized by chemical and physical methods. The material containing chlorophyllin is promising for PDT and was applied in preliminary studies with HeLa cells, causing cell death after irradiation. The behavior of the immobilized PS and the possible extra protection given by the silica shell were investigated by fluorescence quenching with bromide ions and by suppression of singlet oxygen generation with bovine serum albumin. Hematoporphyrin IX was more affected in the free form than immobilized in silica nanospheres, which indicates that the immobilized FS still generates singlet oxygen and is more protected against interfering species

Foram investigadas através da técnica de absorção eletrônica Uv-Vis e emissão de fluorescência a interação entre uma série de porfirinas e zinco-porfirinas com o polímero de eumelanina sintética obtida pela auto-oxidação da L-DOPA (dihidroxi-fenilalanina). Ocorre a formação de dois complexos na interação entre as porfirinas catiônicas e a eumelanina. Um complexo mais fraco em concentrações mais baixas e intermediárias de eumelanina, e um complexo mais forte em concentrações maiores. Estes complexos podem ser observados pelas variações obtidas nos espectros de absorção em função da concentração da melanina. A eumelanina suprime eficientemente a fluorescência das porfirinas catiônicas, em um processo de supressão por esfera de ação. Este processo ocorre particularmente para os complexos fracos entre a porfirina e a eumelanina, podendo ser inferido pela natureza de polieletrólito da eumelanina que deve apresentar uma ampla superfície de contato carregada negativamente, facilitando a orientação das porfirinas em uma disposição planar em relação ao polímero. A determinação das constantes de supressão estáticas aparentes (KEA) mostra que os substituintes alquílicos influem consideravelmente na formação destes complexos com a eumelanina. As diferentes interações são devidas aos fatores estruturais tais como dimensão da porfirina, polarização dos substituintes e formação de interações de natureza hidrofóbica. As zinco-porfirinas são de forma geral menos suprimidas que as bases livres. Este comportamento pode ser uma evidencia da aproximação planar em relação ao polímero da melanina, uma vez que zinco porfirinas apresentam moléculas de água ligadas axialmente, logo estas moléculas coordenadas axialmente impediriam uma aproximação mais efetiva. Foi realizado um estudo da formação de filmes baseados na técnica de auto-montagem eletrostática entre as porfirinas e a melanina utilizando como substrato o vidro. Observa-se que a adsorção das porfirinas em vidro é diferenciada sendo a TBzPyP a base livre que apresenta a maior adsorção. Pelos espectros de emissão dos filmes de porfirina em vidro foi possível verificar que alguns derivados interagem com uma participação mais efetiva dos piridínios que outros em que a interação é menos direcionada. Nos filmes porfirina melanina também é observada a supressão de fluorescência da porfirina. A diferença na magnitude de supressão nos filmes sugere que estes derivados possam ser utilizados em sistemas de diagnóstico relacionados à detecção de tumores melanóticos. Em um estudo paralelo, foram investigadas as propriedades de fotoisomerização de grupos azobenzênicos coordenados axialmente a uma ftalocianina de Silício(IV). Este sistema apresenta fotoisomerização E-Z e isomerização térmica e sensibilizada para o processo Z-E. As conversões E-Z e Z-E seguem uma cinética de primeira ordem, sendo o processo térmico Z-E cerca de dez vezes mais lento que o fotoquímico E-Z. A intensidade de fluorescência da ftalocianina é dependente do estado de isomerização dos grupos axiais, sendo que a forma E apresenta maior emissão de fluorescência que a forma Z. Portanto este sistema se constitui em um dispositivo molecular do tipo “on-off”, onde a intensidade de fluorescência pode ser controlada por um estímulo externo, no caso o comprimento de onda de excitação para a reação E-Z direta ou Z-E sensibilizada. / In this work we have investigated the interaction between a series of cationic porphyrins and zinc-porphyrins and the synthetic eumelanin polymer obtained by the auto-oxidation of L-DOPA (dihidroxy-phenylalanine) by means of UV-Vis and fluorescence emission techniques. Weak and strong porphyrin-melanin complexes are formed, and the evolution from weak to strong complexes can be monitored by the UV-Vis changes in the pophyrin spectra as the melanin concentration increases. The porphyrin fluorescence emission is quenched efficiently by eumelanin in a “quenching sphere of action” mechanism. This quenching sphere of action process is mainly observed for the weak complexes, and can be rationalized considering the polyelectrolyte nature of the eumelanin polymer which provides a broad contact area coated negatively, that enables a planar approximation of the porphyrins. The apparent static quenching constants (KEA) show that the nature of the alkyl substiutents markedly influences the complex formation. Total porphyrin size, different polarization induced by substituents and specific hydrophobic interactions are probably responsible for the different porphyrin – melanin association, which in turn reflects in the quenching properties of each particular porphyrin - melanin complex. The corresponding Zinc-porphyrins are less efficiently quenched by eumelanin, probably due the fact this molecules are axially coordinated by a water molecule, precluding a more close approximation between zinc-porphyrin and the eumelanin polymer. Electrostatically self-assembled films of porphyrins and eumelanin on glass have been studied. Different porphyrin adsorption on glass were observed, and TBzPyP derivative shown the highest adsorption in the investigated porphyrin series. Fluorescence emission suggests different interaction properties of the adsorbed pophyrin on glass, with specific pyridinium participation for some porphyrin derivatives. Fluorescence quenching of the porphyrins is observed in porphyrin – melanin films. The differences observed in the quenching for each derivative suggest a possible application of these compounds for diagnostic procedures related to melanotic tumors. In a complementary study, have been investigated the photoisomerization properties of a Si(IV)-phthalocyanine axially coordinated by azobenzene groups. Photochemical E-Z and thermal and sensitized Z-E isomerization processes were observed. Both E-Z photochemical and Z-E thermal follow first-order kinetics. Z-E process as expected is considerably slower than E-Z. The pthalocyanine emission is dependent on the isomerization state of the apendent azobenze groups, and the E form is more emissive than the Z form. This system can be considered a molecular device since the emission properties of the phthalocyanine moiety can be modulated by the isomerization state of the axially coordinated azoarenes, creating an on-off (E-Z states) fluorescence signal, and differently from other reported systems the recovery of the initial state does not depend only on the rate of the thermal reaction, since it can be controlled by a sensitized mechanism. This system seems promising taking into account the stability of the axially coordinated moieties, the greater versatility in the achievement of the desired isomerization state and the broad spectral region considering both direct and sensitized excitation.