No Brasil, o câncer de pele não-melanoma é o tipo de câncer mais comum, corresponde a cerca de 95% de todos os tipos de câncer de pele e 25% de todo o tipo de tumor maligno. O diagnóstico precoce permite tratar lesões logo nos primeiros estágios da doença, melhorando as condições do paciente. Assim, é de grande importância desenvolver técnicas para auxiliar o diagnóstico, como a fluorescência marcada. Ela consiste em usar substâncias fotossensíveis como biomarcadores e analisar sua resposta de fluorescência à excitação por luz. O uso do ácido aminolevulínico (ALA) é de interesse para tal, pois apresenta seletividade para formação da protoporfirina IX (PpIX) em células alteradas, substância esta que apresenta boa resposta de fluorescência à excitação por luz (região do UV-Azul). Para um diagnóstico adequado, portanto, é necessário entender melhor o comportamento da luz em meios túrbidos, como a pele. Assim, o objetivo do estudo é investigar fenômenos envolvidos com esta técnica in vitro e in vivo. Para a análise in vitro foi usado um phantom de pele contendo 2% de nanquim, 1% de Lipofundin® e 5% BRIJ-35. Um derivado de porfirinas (Photogem®) foi inserido no interior dessa solução e excitado de formas diferentes para estudar o comportamento da fluorescência, da luz de excitação e de ambas. No ensaio clínico, soluções de ALA (5% e 10%) foram aplicadas em lesões de pele malignas e potencialmente malignizáveis, e em intervalos regulares de tempo (15, 30, 45 e 60 minutos), as imagens de fluorescência foram coletadas com o protótipo de um sistema de diagnóstico por imagem de fluorescência. A diferente atenuação dos comprimentos de onda envolvidos foi quantificada in vitro. Verificou-se que o limitante do diagnóstico é a luz de excitação, sua penetração limitada em meios túrbidos impede que esta chegue à camadas profundas do tecido com uma intensidade suficiente para excitar o centro fluorescente, de modo que a fluorescência emitida possa ser detectada na superfície do tecido. Na investigação in vivo, o ALA proporcionou uma fluorescência marcada que distinguiu significantemente a pele normal da tumoral e as lesões de pele pré-malignas foram identificadas através de sua autofluorescência. A técnica de diagnóstico contribuiu também para a identificação das bordas da lesão, o que é muito importante para um tratamento eficaz. / Non melanoma skin cancer is the most common cancer lesion in Brazil. It represents about 95% of all skin cancer lesions, and 25% of tumor types. Early diagnosis allows treatment of lesions in the initial stages of the disease, improving patient´s condition. Thus, it is of great importance the development of techniques to aid diagnosis, such as marked fluorescence. This technique consists in using photosensitive substances as biomarkers and analyzing their fluorescence response to light excitation. The use of aminolevulinic acid (ALA) as a biomarker precursor is interesting because it shows selectivity for protoporphyrin IX (PpIX) formation in abnormal cells. This substance shows high fluorescence yield when excited with UV-blue range of light spectrum. For an appropriate diagnosis, therefore, better understanding of light propagation in a turbid media, such as skin, is needed. This study aim is to investigate the phenomena involved with this technique in vitro and in vivo. For in vitro analysis, a skin phantom containing 2% India ink, 1% Lipofundin® and 5% BRIJ-35 was used. A haematoporphyrin derivative (Photogem®) was placed into this phantom and excited using different setups to study fluorescence propagation and the excitation light, both individually and simultaneously. In the clinical trial, ALA water solutions (in 5% and 10% concentration) were applied to malignant and pre malignant skin lesions. At regular time intervals (15, 30, 45 and 60 minutes), fluorescence images were collected with a prototype system for fluorescence imaging. Attenuation for different wavelengths was quantified in vitro. Results show that the limiting factor for diagnosis is the excitation light penetration in turbid media the short penetration of UV-blue light avoids it to reach deeper tissue layers with sufficient intensity to excite the fluorescence sources, so that the fluorescence detected on the tissue surface comes from a limited depth. For in vivo research, ALA has provided a marked fluorescence that allowed distinguishing, significantly, normal and tumor skin. Pre-malignant lesions were identified by own autofluorescence, not requiring biomarking. The diagnostic technique also helped to better determine lesion edges, which is very important for effective treatment of malignant/pre-malignant lesions.

Uma série de porfirinas meso-substituídas tetracatiônicas foi sintetizada e caracterizada, com o objetivo de estudar o papel da anfifilicidade e a presença de zinco em propriedades que podem influenciar na eficácia dos mesmos como FSs na terapia fotodinâmica. Observamos que as propriedades fotofísicas dos compostos são semelhantes (máximos de absorção na mesma região, red. quantico fl0,02; rend. quantico ox. singlete ~0.8). O aumento na lipofilicidade e a presença de zinco no centro do anel porfirínico aumentam a incorporação dos FSs em vesículas e células, uma vez que a presença de zinco possibilita a coordenação pelos grupos fosfato dos fosfolipídeos (os resultados os estudos das monocamadas de Langmuir e dos filmes de Langmuir-Blodgett corroboram com esta afirmação). A incorporação em mitocôndrias é também dependente da lipofilicidade do FS e é influenciada pelo potencial eletroquímico de membrana. A presença do zinco mostrou diminuir a incorporação em mitocôndrias isoladas e em mitocôndrias nas células HeLa, devido às características particulares da membrana mitocondrial interna. A fototoxicidade aumenta proporcionalmente ao aumento da eficiência da incorporação em membranas, que é atribuída às interações favoráveis entre os FSs e as membranas, permitindo a fotooxidação mais eficiente das mesmas. Para esta série de compostos, a eficiência fotodinâmica é diretamente proporcional à ligação em membranas e incorporação em células, mas não está totalmente relacionada ao acúmulo seletivo em mitocôndrias. Os resultados preliminares de permeação e retenção cutâneos mostram que apesar destes FSs apresentarem baixa penetração e retenção na pele, quando adequadamente formuladas passam a apresentar penetração e retenção cutâneas adequadas de maneira que poderiam ser utilizados na TFD tópica no tratamento de câncer de pele. / A series of photosensitizers (PS), which are meso-substituted tetra-cationic porphyrins, was synthesized and characterized in order to study the role of amphiphilicity and zinc insertion in PDT efficacy. The photophysical properties of all compounds are quite similar (absorption maxima in the same region of the spectra, f 0.02; ~0.8). An increase in lipophilicity and the presence of zinc in the porphyrin ring result in higher vesicle and cell uptake, because zinc can be complexed by the phosphate groups of the phospholipids. The results from the study of Langmuir monolayers and Langmuir-Blodgett mixed films corroborate this affirmation. Binding in mitochondria is dependent on the PS lipophilicity and on the electrochemical membrane potential. Zinc insertion was also shown to decrease the interaction with isolated mitochondria and with the mitochondria of HeLa cells, an effect that has been explained by the particular characteristics of the mitochondrial internal membrane. Phototoxicity was shown to increase proportionally with membrane binding efficiency, which is attributed to favorable membrane interactions between FSs and membranes, which allow for more efficient membrane photooxidation. For this series of compounds, photodynamic efficiency is directly proportional to membrane binding and cell uptake, but it is not totally related to mitochondrial targeting. Preliminary results of skin permeation and retention show that besides presenting low permeation and retention when suitably formulated, FSs can cross the EC barrier and accumulate in deeper regions, thus being applicable to topical PDT in the treatment of skin cancer.

A Terapia Fotodinâmica (TFD) é uma modalidade terapêutica que vem atuar no tratamento de diversos tipos de câncer, com interesse crescente nas últimas décadas. Atuando de forma pouco invasiva e complementar as terapias tradicionais, a TFD consiste basicamente na administração sistêmica ou tópica de um fármaco fotossensibilizador (FS) seguido pela exposição da lesão à luz visível resultando na regressão tumoral caracterizada por processos de morte celular, sendo que, o fármaco fotossensibilizador e a radiação luminosa separadamente não induzem nenhum tipo de dano aos tecidos. A radiação monocromática utilizada na maioria dos casos é do tipo LASER sendo direcionada sobre a lesão por um conjunto de fibras ópticas. A maioria dos estudos até o presente momento sugerem um mecanismo comum de ação para a TFD. Após a excitação do fotossensibilizador para os estados excitados singlete e triplete, e por transferência de energia para o oxigênio molecular (O2) leva a morte tumoral ocasionada por espécies reativas de oxigênio definidas como EROS (1O2, O2_ ,OH, H2O2) além de outras formas radicalares (CH3, NO2, R-CO2, etc.) que atacam centros específicos dentro dos sistemas celulares, desencadeando a morte de tais tecidos por processos de necrose e/ou apoptose celular. Neste trabalho de pesquisa avaliamos a interação do fármaco fotossensibilizador Foscan® com Nanoemulsões biodegradáveis como sistemas de liberação em TFD-tópica. Na primeira etapa do trabalho foram realizados estudos físico-químicos para avaliação da estabilidade termodinâmica e determinação de alguns parâmetros morfológicos. Consecutivamente, determinamos a caracterização fotofísica do fotossensibilizador em ambiente coloidal empregando-se técnicas de espectroscopia no estado estacionário e resolvida no tempo. Foi possível determinar importantes parâmetros que elucidaram o potencial fotodinâmico do sistema fármaco/veículo, confirmando sua viabilidade para aplicação em Terapia Fotodinâmica. A última parte do trabalho de dissertação consiste na determinação do perfil de interação cutânea do sistema a partir de estudos in vitro em modelo animal. Empregando-se protocolos de permeação e retenção cutânea, foram determinados os fluxos difusionais para, a taxa de retenção tecidual e o tempo de latência. Portanto, com estes estudos concluímos que o sistema Foscan®/NE apresenta caracterísiticas favoráveis que lhe conferem grande potencial para aplicação em TFD, dando margem para estudos in vivo e em fase clínica. / Photodynamic Therapy (PDT) is the therapeutics that comes to act in the treatment of several cancer types, with growing interest in the last decades. Acting in way a complemental the traditional therapies, PDT consists basically of the administration systemic or topical of a photosensitizer drug (FS) following for the exhibition of the lesion to the visible light resulting in the regression tumoral characterized by processes of cellular death, and, the photosensitizer drug and the luminous radiation separately don\'t induce any damage type to the lesion. The monochrome radiation used in most of the cases is of the type LASER being addressed on the lesion by a group of fiber optic. Most of the studies to the present moment they suggest a mechanism common of action for PDT. After the excitement of the PS for the states excited singlet and triplet, and for transfer of energy for the molecular oxygen (O2) it takes the death tumoral caused by species reactivate of oxygen defined like ROS (1O2, O2_ ,OH, H2O2) besides other forms radicalares (CH3, NO2, R-CO2, etc.) that attack specific centers inside of the cellular systems, unchaining the death of such woven by necrosis processes and/or cellular apoptosis. In this research work we evaluated the interaction of the photosensitizer drug Foscan® with biodegradable nanoemulsion (NE) as drug delivery system (DDS) in PDT-topical. In the first step of the work physiochemical studies were accomplished for evaluation of the thermodynamic stability and determination of some morphologic parameters. Consecutively, we determined the photophysical characterization of the drug in colloidal medium being used spectroscope techniques in the stationary state and in the time function. It was possible to determine important parameters that elucidated the photodynamic potential of the system (DDS), confirming its viability for application in PDT. The last step of the dissertation work consists of the determination of the profile of cutaneous interaction of the system starting from studies in vitro in animal model. Being used permeation protocols and cutaneous retention, they were certain the diffusion flux, the index of retention, skin up-take and the time-lag. Therefore, with these studies we ended that the system Foscan®/NE showed characteristics favorable and great potential for application in PDT-topical giving sequence to futures studies in vivo and in clinical phase.

O tratamento tópico do câncer de pele é uma estratégia promissora para aumentar a biodisponibilidade local de antineoplásicos e diminuir efeitos sistêmicos adversos. No entanto, altas concentrações do fármaco nos tumores, que acometem as camadas mais profundas da pele, são requeridas para que o tratamento seja adequado. Para promover a penetração cutânea dos antineoplásicos e atingir o tumor, sistemas de liberação nanoparticulados associados a métodos físicos, como a iontoforese, vêm sendo estudados. Nanopartículas lipídicas sólidas (NLS) são sistemas carreadores explorados para a administração tópica, principalmente, de produtos cosméticos. Pouco se sabe, no entanto, sobre sua influência na penetração cutânea de fármacos e sobre os mecanismos pelos quais as NLS agem para aumentar esta penetração. A iontoforese é um método físico que aumenta a permeação cutânea de fármacos através da aplicação de uma corrente elétrica de baixa densidade. Sua influência na penetração tumoral de fármacos carreados por NLS ainda não foi explorada. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da iontoforese na penetração tumoral do antineoplásico modelo doxorrubicina (DOX) a partir de NLS catiônicas. Para tanto, NLS contendo DOX foram preparadas e caracterizadas quanto a distribuição de tamanho, potencial zeta e pH. NLS idênticas, mas marcadas com um fluoróforo lipofílico, o BODIPY FSE-8 (BOD), sintetizado especificamente para este fim, também foram obtidas e caracterizadas. Estas nanopartículas fluorescentes contendo DOX e BOD foram utilizadas para estudar, por microscopia confocal de varredura a laser, in vitro e in vivo, as vias de penetração dos compostos lipofílicos presentes nas NLS e da própria DOX. A penetração da DOX nas diferentes camadas da pele foi avaliada in vitro usando-se células de difusão vertical e pele de suíno. In vivo, a penetração do fármaco foi avaliada também no tumor e no plasma, após 1 h de aplicação passiva e iontoforética das NLS em tumores de células escamosas induzidos em camundongos imunossuprimidos. Nos estudos de microscopia observou-se que a aplicação das NLS levou a uma distribuição mais homogênea da fluorescência no estrato córneo (EC) do que a aplicação de soluções dos fluoróforos livres. A iontoforese aumentou a fluorescência de todas as amostras testadas, levando inclusive a presença de agregados fluorescentes abaixo dos folículos pilosos e a formação de regiões de transporte localizadas mais permeáveis no EC. Nos estudos quantitativos in vitro a iontoforese anódica (a partir do eletrodo positivo) das NLS-DOX levou a concentrações cerca de 39 vezes maiores de DOX na epiderme viável do que todas as outras formulações, indicando um efeito positivo da eletromigração na penetração das NLS catiônicas. Nos estudos in vivo, o aumento da quantidade de DOX acumulada na pele após a iontoforese anódica das NLS-DOX foi bem acentuado frente às outras formulações. Já a presença de fármaco no tumor, apesar de apresentar uma tendência maior de acúmulo quando a iontoforese foi aplicada, não foi estatisticamente diferente das demais formulações. No entanto, a tendência das NLS de ficarem acumuladas na pele, diminuindo a presença da DOX na circulação, foi bastante característica. Pode-se concluir, portanto, que a aplicação de NLS associadas a iontoforese apresenta alto potencial de sucesso para o tratamento tópico, localizado, de tumores cutâneos. / Topical treatment of skin cancer is a promising strategy to increase local bioavailability of antineoplastic drugs and to reduce systemic adverse effects. However, elevated concentrations of the drug in tumors presented in deep skin layers are required for the adequate treatment. To increase drug skin penetration, nanoparticles associated with physical methods, such as iontophoresis, have been studied. Solid lipid nanoparticles (SLN) are drug carrier systems developed for topical administration, especially of cosmetic products. However, almost nothing is known about their influence on the skin penetration of drugs or on the mechanisms by which they enhance drug penetration through the skin. Iontophoresis is a physical method which increases the skin permeation of drugs through the application of a low density electrical current. Its influence on tumor penetration of drugs carried by SLN has not been explored yet. Therefore, the aim of this study was to evaluate the influence of iontophoresis on the penetration of the antineoplastic model drug doxorubicin (DOX) carried by cationic SLN. To this end, SLN containing DOX were prepared and characterized according to their medium size, zeta potential and pH. Besides that, identical SLN containing a lipophilic fluorophore BODIPY FSE-8 (BOD), synthesized specifically for this study, has also been obtained and characterized. These fluorescent nanoparticles containing DOX and BOD were used to study the in vitro and in vivo penetration routes of both DOX and lipophilic compounds present in the SLN, by confocal laser scanning microscopy analysis. The penetration of DOX in the different skin layers was evaluated in vitro using vertical diffusion cells and pig skin. In vivo, the drug penetration was also measured in the tumor and plasma after 1 hour of iontophoretic and passive application of SLN on squamous cells tumors, previously induced in immunosuppressed mice. The microscopy studies showed that the application of SLN resulted in a more homogeneous distribution of fluorescence in the stratum corneum (SC) compared to the application of solutions containing free fluorophores at the same conditions. Iontophoresis increased fluorescence for all samples tested, leading yet to the presence of fluorescent aggregates below the hair follicles and the formation of localized transport regions at the SC. The in vitro quantitative studies showed that anodic iontophoresis (from the positive electrode) of SLNDOX led to about 39 times higher concentrations of DOX in viable epidermis than all the others formulations, indicating a positive effect of electromigration on the penetration of cationic SLN. In the in vivo studies, the amount of DOX accumulated in the skin after anodic iontophoresis of SLN-DOX was also well pronounced. The tendency of SLN accumulation in the skin, reducing the presence of DOX in the blood circulation, was very characteristic. Therefore, it can be concluded that the application of SLN associated with iontophoresis has a great potential for success in the topical treatment of localized skin tumors.

O câncer não-melanoma corresponde a 25% de todos os tumores e é caracterizado por uma neoplasia dos queratinócitos. Evidências mostram que a resistência a apoptose é uma das características para o surgimento e evolução dos tumores malignos. A proposta deste trabalho foi estudar quais funções as moléculas BIM, PUMA e Fas desempenham nos queratinócitos quando submetidas à transformações celulares, como UVB e DMBA, e indutores de apoptose. Para isso foi estabelecido cultura primaria de queratinócitos de neonatos das linhagens C57Bl/6 WT; PUMA KO; LPR. As células foram tratadas com AD, VP-16, CHX, UVB e DMBA in vitro. Observamos a expressão de Bid, Bim, Bax no tratamento com UVB. Avaliamos o perfil de desenvolvimento do tumor nesses animais utilizando um modelo de tumorigenese química in vivo. Os queratinócitos deficientes em PUMA e Fas se comportam de maneira semelhante no tratamento com quimioterápicos, no entanto, no tratamento com carcinógenos a molécula Fas desempenha um papel mais relevante na indução de morte celular e no desenvolvimento da carcinogênese. / The non-melanoma cancer accounts for 25% of all tumors and is characterized by a neoplasm of keratinocytes. Evidence shows that apoptosis resistance is one of the characteristics for the emergence and development of malignant tumors. The This study investigated what roles the BIM, PUMA and Fas molecules play in keratinocytes when subjected to cell transformations, such as UVB and DMBA, and apoptosis inducers. For this, keratinocytes primary culture was established from neonatal skin to C57BL / 6 WT; PUMA KO; LPR. The cells were treated with AD, VP-16, CHX, UVB and DMBA in vitro. We observed the expression of Bid, Bim, Bax in treatment with UVB. We evaluated tumor development profile in these animals using a model of chemical tumorigenesis in vivo. PUMA-deficient keratinocytes and Fas mutant have similarly behave in chemotherapy treatment, however, Fas molecule plays a more important role in the induction of cell death with the treatment with carcinogens in the development and carcinogenesis.

Made available in DSpace on 2016-01-26T18:56:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Antonio Alves dos Santos Neto.pdf: 3927958 bytes, checksum: 7706e6c0650836d76f51febe6d1d862e (MD5) Previous issue date: 2015-04-08 / The p53 gene is considered one of the most intensively studied genes from the genomic point of view and is related to the most common types of skin cancers, which show a trend of increasing incidence in modern human populations. DNA sequences of this gene are available in genomic databases with public access on the Internet and provide useful information for a wide range of applications. This research aimed to employ methods of comparative analysis of nucleotide sequences for evaluating mutations in the p53 gene in different countries, and evaluate the applicability of bioinformatics tools available on the web environment. Investigations were carried out to verify the most frequent mutations in the p53 gene whose sequences are deposited in human genomic databases located in the United States (NCBI), Europe (EBI) and Japan (DDBJ). In the NCBI database we found 194 mutant sequences of the p53 gene, and six of them were described as coming from people with skin cancer. In EBI database 62 mutant sequences of the p53 gene were found, and 50 were from patients with skin cancer. In DDBJ database we found 4075 mutant sequences for the same gene, but not identified as coming from patients with cancer. The original sequence of the p53 gene was compared with the mutant sequences derived from patients with various types of skin cancers, through the CLUSTALW and MAFFT bioinformatics tools. Studies comparing the mutant sequences allowed to establish relationships among the most frequent mutations and that might be related to the disease in different countries. The results showed the feasibility of the proposed approach, and allowed the identification of common characteristics between the analyzed mutants. It was possible to identify the gene regions most sensitive to changes in nucleotide sequences in the p53 gene, which might be related to the origin of the pathology. It was also possible to identify that the mutations commonly occur in very close areas, both for the sequences of the NCBI database as to those collected from EBI database. / O gene p53 é considerado um dos genes mais intensamente estudados do ponto de vista genômico e está relacionado com os tipos mais comuns de cânceres de pele, os quais mostram uma tendência de aumento da incidência em populações humanas modernas. Sequencias de DNA deste gene estão disponíveis em bancos de dados genômicos com acesso público na internet e fornecem informações úteis para uma grande variedade de aplicações. Esta pesquisa teve como objetivo empregar métodos de análise comparativa das sequências de nucleotídeos para a avaliação de mutações no gene p53 em diferentes países, e avaliar a aplicabilidade das ferramentas de bioinformática disponíveis no ambiente web. As investigações foram realizadas a fim de verificar as mutações mais frequentes no gene p53 já depositadas em bancos de dados genômicos humanos localizados nos Estados Unidos (NCBI), Europa (EBI) e Japão (DDBJ). Na base de dados NCBI foram encontradas 194 sequencias mutantes para o referido gene, sendo que seis destas sequências eram descritas como provenientes de pessoas com câncer de pele. Na base de dados EBI foram encontradas 62 sequencias mutantes do gene p53 em humanos, sendo que 50 eram provenientes de pacientes com câncer de pele. Na base de dados DDBJ foram localizadas 4075 sequencias mutantes para o mesmo gene, mas não identificadas como provenientes de pacientes com câncer. A seqüência original do gene p53 foi comparada com as sequências mutantes oriundas de pacientes com diversos tipos de cânceres de pele, por meio das ferramentas de bioinformática CLUSTALW e MAFFT. Estudos comparando as sequências mutantes permitiram estabelecer relações entre as mutações mais freqüentes e que podem estar relacionados com a patologia nos diferentes países. Os resultados mostraram a viabilidade da abordagem proposta, e permitiram a identificação de características comuns entre os mutantes analisados. Foi possível identificar as regiões gênicas mais sensíveis às alterações nas sequências de nucleotídeos no gene p53, e que podem estar relacionados com a origem da patologia. Também foi possível identificar que as mutações comumente ocorrem em regiões bem próximas, tanto para as sequencias oriundas do banco de dados NCBI quanto para aquelas coletadas do banco de dados EBI.

Made available in DSpace on 2016-07-18T17:46:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Antonio Alves dos Santos Neto.pdf: 3927958 bytes, checksum: 7706e6c0650836d76f51febe6d1d862e (MD5) Previous issue date: 2015-04-08 / The p53 gene is considered one of the most intensively studied genes from the genomic point of view and is related to the most common types of skin cancers, which show a trend of increasing incidence in modern human populations. DNA sequences of this gene are available in genomic databases with public access on the Internet and provide useful information for a wide range of applications. This research aimed to employ methods of comparative analysis of nucleotide sequences for evaluating mutations in the p53 gene in different countries, and evaluate the applicability of bioinformatics tools available on the web environment. Investigations were carried out to verify the most frequent mutations in the p53 gene whose sequences are deposited in human genomic databases located in the United States (NCBI), Europe (EBI) and Japan (DDBJ). In the NCBI database we found 194 mutant sequences of the p53 gene, and six of them were described as coming from people with skin cancer. In EBI database 62 mutant sequences of the p53 gene were found, and 50 were from patients with skin cancer. In DDBJ database we found 4075 mutant sequences for the same gene, but not identified as coming from patients with cancer. The original sequence of the p53 gene was compared with the mutant sequences derived from patients with various types of skin cancers, through the CLUSTALW and MAFFT bioinformatics tools. Studies comparing the mutant sequences allowed to establish relationships among the most frequent mutations and that might be related to the disease in different countries. The results showed the feasibility of the proposed approach, and allowed the identification of common characteristics between the analyzed mutants. It was possible to identify the gene regions most sensitive to changes in nucleotide sequences in the p53 gene, which might be related to the origin of the pathology. It was also possible to identify that the mutations commonly occur in very close areas, both for the sequences of the NCBI database as to those collected from EBI database. / O gene p53 é considerado um dos genes mais intensamente estudados do ponto de vista genômico e está relacionado com os tipos mais comuns de cânceres de pele, os quais mostram uma tendência de aumento da incidência em populações humanas modernas. Sequencias de DNA deste gene estão disponíveis em bancos de dados genômicos com acesso público na internet e fornecem informações úteis para uma grande variedade de aplicações. Esta pesquisa teve como objetivo empregar métodos de análise comparativa das sequências de nucleotídeos para a avaliação de mutações no gene p53 em diferentes países, e avaliar a aplicabilidade das ferramentas de bioinformática disponíveis no ambiente web. As investigações foram realizadas a fim de verificar as mutações mais frequentes no gene p53 já depositadas em bancos de dados genômicos humanos localizados nos Estados Unidos (NCBI), Europa (EBI) e Japão (DDBJ). Na base de dados NCBI foram encontradas 194 sequencias mutantes para o referido gene, sendo que seis destas sequências eram descritas como provenientes de pessoas com câncer de pele. Na base de dados EBI foram encontradas 62 sequencias mutantes do gene p53 em humanos, sendo que 50 eram provenientes de pacientes com câncer de pele. Na base de dados DDBJ foram localizadas 4075 sequencias mutantes para o mesmo gene, mas não identificadas como provenientes de pacientes com câncer. A seqüência original do gene p53 foi comparada com as sequências mutantes oriundas de pacientes com diversos tipos de cânceres de pele, por meio das ferramentas de bioinformática CLUSTALW e MAFFT. Estudos comparando as sequências mutantes permitiram estabelecer relações entre as mutações mais freqüentes e que podem estar relacionados com a patologia nos diferentes países. Os resultados mostraram a viabilidade da abordagem proposta, e permitiram a identificação de características comuns entre os mutantes analisados. Foi possível identificar as regiões gênicas mais sensíveis às alterações nas sequências de nucleotídeos no gene p53, e que podem estar relacionados com a origem da patologia. Também foi possível identificar que as mutações comumente ocorrem em regiões bem próximas, tanto para as sequencias oriundas do banco de dados NCBI quanto para aquelas coletadas do banco de dados EBI.

A terapia fotodinâmica (TFD) associada à administração tópica de agentes fotossensibilizantes é uma terapia promissora para o tratamento tópico do câncer de pele. A protoporfirina IX (PpIX) é uma substância fotodinamicamente ativa usada na TFD, entretanto, devido a sua alta lipofilia ela forma agregados em meio aquoso, o que diminui sua atividade fotodinâmica e dificulta sua administração na pele. Assim, sistemas de liberação nanoparticulados vêm sendo investigados para melhorar a distribuição da PpIX na pele e facilitar sua penetração até as células tumorais. Os dendrímeros de poliamidoamina (PAMAM) representam uma nova geração de nanosistemas que tem despertado grande interesse nos últimos anos. Eles são uma classe especial de polímeros que apresentam estrutura muito ramificada e regular e que interagem com a PpIX formando complexos (nanopartículas dendriméricas de PpIX-PAMAM). A aplicação de uma corrente elétrica de baixa intensidade, conhecida como iontoforese, pode influenciar na penetração cutânea dessas nanopartículas, direcionando-as para o interior das células. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da iontoforese e de nanopartículas de PAMAM de geração 4 hidroxilado (PAMAM G4-OH) com a PpIX na localização subcelular e penetração deste agente fotossensibilizante em tumores cutâneos. Assim foram preparados complexos de PpIX-PAMAM, os quais foram caracterizados em função do tamanho de partículas e potencial zeta. A localização subcelular da PpIX a partir dos complexos foi investigada em carcinoma de células escamosas. A influência dos complexos na geração de oxigênio singleto quando a PpIX sofre irradiação também foi avaliada. Por fim, a penetração da PpIX a partir dos complexos PpIX-PAMAM foi avaliada, in vivo, em pele sadia e em tumores induzidos em camundongos Nude BalbC, com e sem aplicação da iontoforese. O tamanho médio das nanopartículas dendriméricas contendo a PpIX dispersas em meio aquoso foi de aproximadamente 220 nm. Quando avaliadas em função do tempo, este tamanho sofreu um aumento de apenas 5% depois de 24 h, permanecendo constante por 7 dias. O potencial zeta das dispersões foi de 10 mV, em pH 7, e de 30 mV, em pH 5,5, possibilitando a contribuição da eletromigração durante a iontoforese. Nos estudos em cultura de células tumorais observou-se que a complexação com o PAMAM aumentou 30 vezes a localização da PpIX na mitocôndria quando comparada a PpIX livre. Além disso, a quantidade de oxigênio singleto gerada foi semelhante para a PpIX livre não agregada e complexada, 4,3 x 10-3 e 4,6 x 10-3 , respectivamente, sugerindo que o PAMAM manteve a atividade fotodinâmica da PpIX. Nos experimentos in vivo, em pele sadia, verificou-se que a PpIX administrada a partir do complexo com o PAMAM se distribuiu homogeneamente pela pele, enquanto que a PpIX livre apresentou uma fluorescência localizada em apenas algumas área da superfície da pele. A iontoforese facilitou a penetração da PpIX para as camadas mais profundas da pele. Finalmente, no tratamento dos tumores cutâneos, a administração tópica dos complexos por apenas 30 min possibilitou a penetração da PpIX até os tumores localizados abaixo da pele, em concentrações semelhantes para a aplicação passiva e iontoforética. Portanto, a complexação da PpIX com o PAMAM é um sistema de liberação nanoparticulado promissor para o tratamento tópico de tumores cutâneos por TFD. / Photodynamic therapy (PDT) associated with topical administration of photosensitizer agents is a promising therapy for topical treatment of skin cancer. Protoporphyrin IX (PpIX) is a photosensitizer commonly used in PDT; however, due to its high lipophilicity it aggregates in aqueous medium, which decreases its photodynamic activity and hinders its penetration through the skin. In this way, nanoparticles have been designed to improve the distribution of PpIX in the skin and enhance its tumor cell penetration. The polyamidoamine dendrimers (PAMAM) represent a new generation of nanosystems that has aroused great interest in recent years. They are hyberbranched polymers capable to form complexes with PpIX (PpIX-PAMAM), increasing PpIX aqueous solubility. The application of a low intensity electrical current, known as iontophoresis, may influence the nanoparticles skin penetration, directing them to the tumor cells. Therefore, the aim of this study was to evaluate the influence of iontophoresis and PpIX-PAMAM G4-OH complexes in PpIX subcellular localization and penetration into skin tumors. The complexes were prepared and characterized as a function of particle size and zeta potential. The subcellular localization of PpIX from the complexes was investigated in squamous cell carcinoma. The influence of PpIX-PAMAM on the generation of singlet oxygen after irradiation was also evaluated. Finally, the penetration of PpIX from the PpIX-PAMAM complexes was evaluated in vivo in healthy skin and in tumors induced in BalbC nude mice with and without application of iontophoresis. The average size of PpIX-PAMAM nanoparticles dispersed in aqueous medium was approximately 220 nm. When evaluated as a function of time, this size was increased only 5% after 24 h and remained constant for 7 days. The zeta potential of the dispersions was 10 mV at pH 7 and 30 mV at pH 5.5, allowing the contribution of electromigration during iontophoresis. In studies in culture tumor cells it was observed that complexation with PAMAM increased 30 times the localization of PpIX in the mitochondria compared to free PpIX. Furthermore, the amount of singlet oxygen generated when PpIX-PAMAM was irradiated was similar to that generated by the irradiation of the non-aggregated free PpIX, 4.6 x 10-3 and 4.3 x 10-3, respectively, suggesting that PAMAM did not modify the photodynamic activity of PpIX. In vivo experiments on healthy skin have shown that PpIX from the PpIX-PAMAM was homogeneously distributed throughout the skin, whereas free PpIX fluorescence was visualized only in some restricted areas of the skin surface. Iontophoresis facilitated PpIX diffusion to deep layers of the skin. Finally, the treatment of skin tumors have shown that the topical administration of the PpIX-PAMAM for only 30 min, passively or by iontophoresis, allowed the penetration of PpIX into the tumors located below the skin. Therefore, the PpIX complexation with PAMAM is a promising nanoparticle delivery system for the topical treatment of skin tumors by PDT.

A Terapia Fotodinâmica (TFD) é uma modalidade de tratamento de câncer relativamente nova e promissora. Baseia-se na utilização de uma substância fotossensibilizante e luz para provocar um dano seletivo ao tecido alvo, sendo que a seletividade ao órgão/tecido deve ser reconhecida como uma das vantagens no tratamento do câncer. Atualmente, o desenvolvimento de sistemas de liberação e promotores de absorção visando a otimização da liberação tópica de fotossensibilizadores, apresenta-se como um promissor e inexplorado campo de pesquisa na TFD do câncer de pele. Sistemas de liberação compostos por monoleína, um lipídeo polar biocompatível, e água são capazes de aumentar a permeação de fármacos na pele, além de serem capazes de controlar a liberação dos mesmos. No presente estudo foram desenvolvidas e caracterizadas nanodispersões de cristais líquidos como sistemas de liberação para os fotossensibilizadores Protoporfirina IX (PpIX) e Ftalocianinas de Zinco (ZnPc) e Cloro Alumínio (ClAlPc), objetivando otimizar a penetração cutânea destes na epiderme. As nanodispersões foram avaliadas em relação a sua eficiência de encapsulação, estabilidade física e química dos fotosensibilizadores veiculados, bem como a permeação e retenção cutânea in vitro e in vivo por microscopia de fluorescência. Estudos de pré-tratamento foram realizados, objetivando-se verificar o efeito promotor de absorção cutânea das nanodispersões desenvolvidas. Os experimentos de eficiência de encapsulação e estabilidade mostraram que as nanodispersões são um sistema de liberação adequado a aplicação tópica de fotosensibilizadores. Os experimentos in vitro mostraram que as nanodispersões aumentaram a penetração cutânea da PpIX e ClAlPc no estrato córneo em, respectivamente, 3,4 e 11,7 vezes, quando comparadas a formulação controle. Na epiderme mais derme sem estrato córneo, os aumentos promovidos pelas nanodispersões foram de 6,5 e 9,7 vezes para a PpIX e ClAlPc. No experimento in vivo as nanodispersões aumentaram a penetração cutânea da PpIX e ClAlPc no estrato córneo em, respectivamente, 13,7 e 7,0 vezes, quando comparadas ao controle, sendo que na epiderme mais derme sem estrato córneo somente as nanodispersões foram capazes de promover a penetração cutânea destes fotossensibilizadores nestas camadas da pele. A visualização da penetração cutânea dos fotosensibilizadores por microscopia de florescência confirmou os resultados obtidos nos experimentos in vivo de que as nanodispersões foram superiores ao controle em aumentar a penetração cutânea da PpIX e ClAlPc em camadas mais profundas da pele. Os resultados obtidos mostraram que as nanodispersões desenvolvidas são sistemas de liberação promissores para a PpIX e ClAlPc no tratamento do câncer de pele na TFD uma vez que aumentaram in vitro e in vivo a penetração cutânea destes na epiderme. / Photodynamic therapy (PDT) is a relatively new and promising cancer treatment modality that involves the administration of a photosensitizing drug and its subsequent activation by light to produce activated oxygen species that selectively destroy target cells. Recently, PDT to treat skin cancer is focused on the development of drug delivery systems and penetration enhancers that aim to optimize the topical release of photosensitizers. Drug delivery systems based on monoolein, a biocompatible polar lipid, and water are able to enhance the cutaneous penetration of drugs and control their release. Liquid crystal nanodispersions were developed and characterized in this project as delivery systems for the photosensitizers Protoporphyrin IX (PpIX) and Zinc and Chloroaluminum phthalocyanines (ZnPc and ClAlPc), aiming to increase their topical penetration in the epidermis. The physical stability of the nanodispersions, their encapsulation efficiency and the chemical stability of the photosensitizers incorporated were tested. In vitro and in vivo skin penetration tests were performed to verify the efficacy of the nanodispersions in enhancing the topical delivery of the photosensitizers. In vitro pre-treatment tests were conducted to determine if the nanodispersions are able to increase the skin penetration of the photosensitizers by a penetration enhancing effect. Stability and encapsulation efficiency tests showed that nanodispersions are an adequate topical delivery system for photosensitizers. In vitro experiments showed increased PpIX and ClAlPc penetration in the stratum corneum, respectively, of 6.5- and 9.7-fold for the nanodispersions compared to the control. In the epidermis with dermis, without stratum corneum, the increase promoted by the nanodispersions for PpIX and ClAlPc were, respectively, of 6.5- and 9.7-fold. Experimental retention in vivo confirmed that when the nanodispersions were used as carrier, PpIX and ClAlPc concentrations in the stratum corneum were about 13.7- and 7.0-fold higher, respectively, than control. In the epidermis with dermis, without stratum corneum, only the nanodispersions were able to promote the skin penetration of these photosensitizers. Visualization of PpIX and ClAlPc skin penetration by fluorescence microscopy confirmed that the nanodispersions increased the skin penetration of these photosensitizers in deeper skin layers. The results showed that the nanodispersions are promising topical delivery systems in the PDT of skin cancer once they increased in vitro and in vivo the topical penetration of PpIX and ClAlPc in the epidermis.

O carcinoma de células escamosas (SCC) é um tumor maligno de origem epitelial no qual o receptor de fator de crescimento epidermal (EGFR) está superexpresso e associado a malignização. O cetuximabe é um anticorpo monoclonal, capaz de se ligar seletivamente ao EGFR. A combinação de cetuximabe com o quimioterápico hidrofílico 5-fluorouracil (5-FU) é utilizada na clínica pela via intravenosa e é associada a efeitos colaterais. A administração tópica de 5-FU também é realizada a partir de cremes convencionais, porém sua eficácia é limitada a doenças pré-cancerosas e o carcinoma basocelular. Estima-se que a conjugação do cetuximabe à superfície de lipossomas, os quais podem ser administrados na pele em associação a um método físico, como a iontoforese, seja capaz de direcionar a liberação do 5-FU para as camadas da pele onde os tumores estão presentes, além de aumentar o uptake celular em linhagem EGFR positiva, viabilizando o tratamento tópico de SCC. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência do cetuximabe conjugado a um lipossoma (imunolipossoma) na penetração cutânea passiva e iontoforética do 5-FU e na regressão do SCC. Para tanto, um método analítico e um método bioanalítico foram desenvolvidos e validados para quantificação de 5-FU. Lipossomas convencionais foram preparados a partir de diferentes composições lipídicas, métodos de preparo e razão fármaco/lipídeo para selecionar aqueles que encapsulassem maior porcentagem de 5-FU. Lipossomas compostos por 1,2-distearoil-sn-glicero-3-fosfocolina e colesterol (DSPC:Chol, 55:45), preparados por hidratação do filme lipídico, na razão fármaco/ lipídeo 0,1, de aproximadamente 140 nm, foram escolhidos por encapsularem cerca de 50% de 5-FU. Para obtenção dos imunolipossomas, o cetuximabe foi primeiramente conjugado ao lipídeo DSPE acoplado ao ligante maleimida(polietilenoglicol)-2000 (DSPE-PEG-Mal), resultando em 94% de eficiência de conjugação. Os imunolipossomas foram então obtidos da mesma forma que os lipossomas e apresentaram tamanho e porcentagem de encapsulação do 5-FU semelhante a apresentada pelos lipossomas. Estudo in vitro em linhagem EGFR positiva (A431) mostrou sinergismo entre 5-FU e imunolipossoma, resultando em valores de IC50 cerca de 3 vezes menores do que o apresentado pelo 5-FU em solução. O uptake celular do imunolipossoma foi 3,5 vezes maior do que o do lipossoma. Nos estudos de penetração cutânea in vitro observou-se que, em relação a uma solução de 5-FU, lipossomas e imunolipossomas diminuíram a quantidade de 5- FU que atravessou a pele. A iontoforese aumentou a penetração do 5-FU a partir de todas as formulações. Neste caso, o acúmulo de 5-FU na epiderme viável, onde os tumores estão presentes, foi duas vezes maior quando este estava encapsulado no imunolipossoma em relação ao lipossoma. In vivo, as formulações foram administradas por via subcutânea ou tópica usando iontoforese em modelo xenográfico de SCC. O tratamento com os imunolipossomas diminuiu o crescimento tumoral em mais de 60% em relação ao controle e em torno de 50% em relação aos tratamentos com solução e lipossoma de 5-FU. A administração tópica por iontoforese apresentou maior redução tumoral do que a subcutânea quando os tumores foram tratados com solução de 5-FU e lipossomas, mas foi igualmente eficaz para os imunolipossomas. Análise imunohistológica revelou que o potencial de proliferação celular foi reduzido para os grupos tratados. Desta forma, a administração por iontoforese de imunolipossomas contendo 5-FU é uma estratégia promissora para o tratamento tópico de SCC / Squamous cell carcinoma (SCC) is a malignant tumor of epithelial origin in which the epidermal growth factor receptor (EGFR) is overexpressed and associated with malignization. Cetuximab is a monoclonal antibody, able to selectively bind EGFR. The combination of the chemotherapy with the hydrophilic drug 5-fluorouracil (5- FU) and cetuximab is applied in the clinic by intravenous injection and is associated with side effects. Cetuximab conjugation onto liposomal surface, which can be administered topically onto the skin using physical methods, such as iontophoresis, is able to direct 5-FU release to the skin layers where tumors are localized and to increase cellular uptake in EGFR positive cells, making possible the topical treatment of SCC. Thus, the objective of this work was to investigate the influence of cetuximab conjugation to liposomes (immunoliposomes) in the passive and iontophoresis skin penetration of 5-FU and SCC regression. For this purpose, an analytical and a bioanalytical method were developed and validated for 5-FU quantification. Then, conventional liposomes were prepared using different lipid compositions, preparation methods and drug to lipid ratios in order to select those able to load higher percentages of 5-FU. Liposomes composed by 1,2-Distearoylsn- glycero-3-phosphocholine and cholesterol (DSPC:Chol, 55:45) prepared by the thin lipid film hydration with drug/lipid ratio 0.1 with approximately 140 nm, were chosen because they encapsulated about 50% of 5-FU. For the obtainment of immunoliposomes, cetuximab was first coupled to the lipid DSPE linked to maleimide (polyethylene glycol)-2000 (DSPE-PEG-Mal) as an anchor for the antibody conjugation, resulting in 94% coupling efficiency. The immunoliposomes were obtained similarly to liposomes, with similar particle size and loading efficiency of 5-FU. In vitro studies using EGFR positive cells (A431) showed synergism for 5-FU and cetuximab, resulting in IC50 values about 3 times lower than 5-FU solution. Cellular uptake of immunoliposomes increased 3.5-fold compared to the liposomes. In vitro skin penetration studies revealed that, compared to the 5-FU solution, liposomes and immunoliposomes reduced the amount of 5-FU that passed through the skin. Iontophoresis increased the amount of 5-FU retained in viable epidermis for all formulations. In this case, the amount of 5-FU in viable epidermis, where tumors are localized, was 2 times higher when it was encapsulated in immunoliposomes compared to liposomes. In vivo, the formulations were administered subcutaneously or topically with iontophoresis in xenograft animal model of SCC. Treatment with immunoliposomes reduced tumor growth more than 60% compared to the negative control and about 50% compared to the treatments with 5-FU solution and liposomes. The topical administration using iontophoresis resulted in improved tumor reduction compared to the subcutaneous administration when tumors were treated with 5-FU solution and liposomes, but was equally effective for the immunoliposomes. The histological analysis showed the reduction of cellular proliferation for the treated groups. In conclusion, the administration of immunoliposomes containing 5-FU using iontophoresis is a promising strategy for the topical treatment of SCC