Neste trabalho, demonstramos a fabricação de microambientes tridimensionais para investigar o crescimento celular. Inicialmente, desenvolvemos um sistema de microfabricação que utiliza fotopolimerização via absorção de dois fótons, com o qual se pode fabricar um conjunto de microestruturas com formas e espaçamentos pré-determinados. Este sistema de fabricação utiliza pulsos de femtossegundos, provenientes de um laser de Ti:safira operando em 790 nm. A intensidade destes pulsos é alta o bastante para induzir a absorção de dois fótons no fotoiniciador, o qual é responsável por promover a polimerização em uma resina acrílica. A natureza não linear da absorção de dois fótons confina a excitação ao volume focal, permitindo a fabricação de estruturas tridimensionais com alta resolução espacial. Para a obtenção dos microambientes, foi necessário o desenvolvimento de um sistema opto-mecânico de movimentação, tanto do feixe quando do substrato da amostra. Com esta técnica, fabricamos microambientes compostos de estruturas com diferentes formas (paralelepípedos, cilindros e cones) e espaçamentos, os quais foram caracterizados através de microscopia óptica e eletrônica. Para demonstrar a viabilidade destes microambientes para a investigação do crescimento celular, estes foram utilizados para monitorar o desenvolvimento da célula Michigan Cancer Foundation-7 (MCF-7), uma linhagem celular de adenocarcinoma de mama que apresenta fenótipo tumoral amplamente utilizada como modelo de estudo para câncer de mama. Observamos, via microscopia óptica de transmissão e fluorescência, o desenvolvimento das células MCF-7 nos distintos microambientes. Nossos resultados indicam uma melhor aderência e, portanto, desenvolvimento celular nas microestruturas cilíndricas. Observamos ainda uma maior densidade de células nos microambientes com estruturas separadas de 12 µm, a qual diminui com o aumento do espaçamento, de tal forma que para o microambiente com 30 µm, por exemplo, poucas células são observadas. Portanto, nossos resultados demonstram que os microambientes desenvolvidos são viáveis para estudos mais aprofundados em biologia celular, com potenciais aplicações em engenharia de tecido. / In this work we have demonstrated the fabrication of tridimensional microenvironments for the investigation of cell growth. Initially we have developed a two-photon absorption photopolymerization microfabrication system, which allows producing a set of microstructures with predetermined forms and spacing. This fabrication system uses femtosecond pulses from a Ti: sapphire laser operating at 790 nm. These pulses are intense enough to induce two-photon absorption by the photoinitiator, that is responsible for promoting the polymerization in an acrylic resin. The nonlinear nature of the two-photon absorption confines the excitation to the focal volume, allowing the fabrication of tridimensional structures with high spatial resolution. In order to obtain the microenvironments, it was necessary to develop a movement system for both the laser beam and the sample substrate. With this technique we have fabricated microenvironments composed by structures with different geometries (parallelepipeds, cylinders and cones) and spacing, which were characterized by optical and scanning electron microscopes. To demonstrate the feasibility of the microenvironments for the investigation of cell growth, the samples were used to monitor de development of the Michigan Cancer Foundation-7 cell (MCF-7), a lineage of breast adenocarcinoma that has a tumoral phenotype and is highly used as a model in breast cancer studies. We have observed, through conventional optical and fluorescence microscopy, the growth of the MCF-7 cells in the various microenvironments. Our results indicate a better adhesion and, therefore, better development of cells on the cylindrical microstructures. We also observe a higher cell density in the microenvironments with microstructures having a spacing of 12 µm, which reduces as the distance between microstructures increases, in such a way that for the microenvironment with 30 µm spacing, for example, just a few cells are observed. Thus, our results demonstrate that the produced microenvironments are applicable in deeper studies in microbiology, with potential application in tissue engineering.

Cancer related fatigue (CRF) is a common phenomenon in patients undergoing chemotherapy and radiotherapy representing a negative impact on functional status and quality of life. Some plants present tonic and antifatiguing properties, as guaraná (Paullinia cupana) and a previous study described positive effect on CRF of breast cancer patients submitted to chemotherapy. Despite the positive results indicating that guaraná improve CRF, this fruit present bioactive molecule as caffeine and catechin which can to influence the effect of antitumor drugs. Therefore, the aim of this study was to evaluate if guaraná changes the viability and antiproliferative effect of seven chemotherapic agents currently used in the breast cancer treatment using as in vitro experimental model MCF-7 breast cancer cell line. The cells were exposed at 1, 5 and 10 μg/mL guaraná concentrations with and without chemotherapics. The main results showed an antiproliferative effect of guaraná at 5 10 μg/mL. The guaraná influence on chemotherapic effects was drug-dependent. The guaraná effect on MCF-7 cells viability was heterogeneous and drug dependent. Different of the results found after 24 hours exposition, the guaraná plus all chemotherapic drugs showed a strong antiproliferative effect ( > 40% of cell inhibition) on MCF-7 cells after 72 hours of exposition of 10 uM gemcitabine, vinorelbine and methotrexate, 2 uM 5-fluoracil, 50 uM paclitaxel, 200 nM doxorubicin, and 5mM cyclophosphamide. Because chemotherapic drugs were affected by guaraná addition most improve the antiproliferative activity, the therapeutic use of guaraná against CRF seems did not affect negatively the chemotherapy. However, in vitro protocols present methodological limitations that need to be considered and complementary in vitro and in vivo investigations need to be performed to evaluate whether chemotherapic plus guaraná administration is safe to breast cancer patients. / A fadiga relacionada ao câncer (CRF) é um fenômeno comum em pacientes submetidos à quimioterapia e à radioterapia representando um impacto negativo sobre o estado funcional e a qualidade de vida. Algumas plantas apresentam propriedades tônicas e antifatigantes, como guaraná (Paullinia cupana) e um estudo anterior descreveu efeito positivo sobre a CRF de pacientes com câncer de mama, submetidas à quimioterapia. Apesar dos resultados positivos, indicando que o guaraná melhora o CRF, este fruto apresenta molécula bioactiva como cafeína e catequina, que podem influenciar no efeito de fármacos antitumorais. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar se o guaraná muda a viabilidade e o efeito antiproliferativo de sete agentes quimioterápicos atualmente utilizados no tratamento do câncer de mama, utilizando como modelo experimental in vitro a linhagem de células de câncer de mama MCF-7. As células foram expostas a concentrações de guaraná de 1, 5 e 10 μg/mL, com e sem quimioterápicos. Os principais resultados demonstraram um efeito antiproliferativo do guaraná em 5 10 μg/mL. A influência do guaraná sobre os efeitos quimioterápicos era dependente de fármacos. O efeito do guaraná na viabilidade de células MCF-7 foi heterogêneo e dependente de drogas. Diferente dos resultados obtidos após 24 horas de exposição, o guaraná mais todos os fármacos quimioterápicos mostraram um forte efeito antiproliferativo (> 40% de inibição de células) em células MCF-7, depois de 72 horas de exposição de 10 uM de gemcitabina, vinorelbina e metotrexato, 2 uM 5-fluoracil, 50 uM de paclitaxel, 200 nM de doxorubicina, e 5 mM de ciclofosfamida. Devido ao fato das drogas quimioterápicas serem afetadas pela adição de guaraná melhorando a atividade antiproliferativa, o uso terapêutico de guaraná contra CRF parece não afetar negativamente a quimioterapia. No entanto, protocolos in vitro apresentam limitações metodológicas que precisam ser consideradas e precisam ser realizadas investigações complementares in vitro e in vivo para avaliar se a administração de quimioterápico com guaraná é segura para pacientes com câncer de mama.

Neste trabalho, demonstramos a fabricação de microambientes tridimensionais para investigar o crescimento celular. Inicialmente, desenvolvemos um sistema de microfabricação que utiliza fotopolimerização via absorção de dois fótons, com o qual se pode fabricar um conjunto de microestruturas com formas e espaçamentos pré-determinados. Este sistema de fabricação utiliza pulsos de femtossegundos, provenientes de um laser de Ti:safira operando em 790 nm. A intensidade destes pulsos é alta o bastante para induzir a absorção de dois fótons no fotoiniciador, o qual é responsável por promover a polimerização em uma resina acrílica. A natureza não linear da absorção de dois fótons confina a excitação ao volume focal, permitindo a fabricação de estruturas tridimensionais com alta resolução espacial. Para a obtenção dos microambientes, foi necessário o desenvolvimento de um sistema opto-mecânico de movimentação, tanto do feixe quando do substrato da amostra. Com esta técnica, fabricamos microambientes compostos de estruturas com diferentes formas (paralelepípedos, cilindros e cones) e espaçamentos, os quais foram caracterizados através de microscopia óptica e eletrônica. Para demonstrar a viabilidade destes microambientes para a investigação do crescimento celular, estes foram utilizados para monitorar o desenvolvimento da célula Michigan Cancer Foundation-7 (MCF-7), uma linhagem celular de adenocarcinoma de mama que apresenta fenótipo tumoral amplamente utilizada como modelo de estudo para câncer de mama. Observamos, via microscopia óptica de transmissão e fluorescência, o desenvolvimento das células MCF-7 nos distintos microambientes. Nossos resultados indicam uma melhor aderência e, portanto, desenvolvimento celular nas microestruturas cilíndricas. Observamos ainda uma maior densidade de células nos microambientes com estruturas separadas de 12 µm, a qual diminui com o aumento do espaçamento, de tal forma que para o microambiente com 30 µm, por exemplo, poucas células são observadas. Portanto, nossos resultados demonstram que os microambientes desenvolvidos são viáveis para estudos mais aprofundados em biologia celular, com potenciais aplicações em engenharia de tecido. / In this work we have demonstrated the fabrication of tridimensional microenvironments for the investigation of cell growth. Initially we have developed a two-photon absorption photopolymerization microfabrication system, which allows producing a set of microstructures with predetermined forms and spacing. This fabrication system uses femtosecond pulses from a Ti: sapphire laser operating at 790 nm. These pulses are intense enough to induce two-photon absorption by the photoinitiator, that is responsible for promoting the polymerization in an acrylic resin. The nonlinear nature of the two-photon absorption confines the excitation to the focal volume, allowing the fabrication of tridimensional structures with high spatial resolution. In order to obtain the microenvironments, it was necessary to develop a movement system for both the laser beam and the sample substrate. With this technique we have fabricated microenvironments composed by structures with different geometries (parallelepipeds, cylinders and cones) and spacing, which were characterized by optical and scanning electron microscopes. To demonstrate the feasibility of the microenvironments for the investigation of cell growth, the samples were used to monitor de development of the Michigan Cancer Foundation-7 cell (MCF-7), a lineage of breast adenocarcinoma that has a tumoral phenotype and is highly used as a model in breast cancer studies. We have observed, through conventional optical and fluorescence microscopy, the growth of the MCF-7 cells in the various microenvironments. Our results indicate a better adhesion and, therefore, better development of cells on the cylindrical microstructures. We also observe a higher cell density in the microenvironments with microstructures having a spacing of 12 µm, which reduces as the distance between microstructures increases, in such a way that for the microenvironment with 30 µm spacing, for example, just a few cells are observed. Thus, our results demonstrate that the produced microenvironments are applicable in deeper studies in microbiology, with potential application in tissue engineering.

A Terapia Fotodinâmica (TFD) é um tratamento usado principalmente na terapia anticâncer e que depende da retenção de um composto fotossensibilizante nas células tumorais e posterior irradiação dessas células com luz visível. Após ativação, o fármaco pode gerar espécies reativas de oxigênio (EROs), como o oxigênio singlete (1O2) e radicais (O2-, OH), que são capazes de danificar membranas, DNA e outras estruturas celulares, induzindo a apoptose ou necrose das células tumorais. O ácido fólico, por ser super expressado na superfície das células de alguns tipos de cânceres (principalmente os ginecológicos), pode desempenhar o papel de vetorizador, tornando-se um importante aliado aos sistemas de liberação de fármacos. Neste trabalho foi avaliado o uso de ácido fólico como aditivo aos lipossomas contendo ftalocianina de cloro-alumínio como fármaco fotossensibilizante, aplicados em TFD com células MCF7. Os estudos demonstraram que os sistemas lipossomais desenvolvidos apresentam tamanho nanométrico (menor que 200 nm) e possuem biocompatibilidade quando avaliados em cultura celular de monocamada. Além disso, foi possível observar o efeito fototóxico satisfatório das formulações e o aumento da internalização do fármaco, quando utilizado o ácido fólico como vetorizador. / Photodynamic Therapy (PDT) is mainly used in anticancer therapy. The efficiency of this treatment is dependent on retention of photosensitizer compound at the tumor cells and posterior irradiation of these cells with visible light. After activation, the drug may generate reactive oxygen species (ROS) such as singlet oxygen (1O2) and radicals (O2-, OH), which are capable of damaging membranes, DNA and other cell structures, inducing apoptosis or necrosis of tumor cells. Folic acid is super-expressed on the surface of some cancers cells (especially gynecological cancer cells) and can play the role of target system, becoming an important ally for drug delivery systems. This study evaluated the use of folic acid as an additive to liposomes containing chloro-aluminum phthalocyanine as a photosensitizer drug, applied in PDT with MCF7 cells. These studies showed that liposomal systems have nanometer size (less than 200 nm) and have biocompatibility when evaluated in monolayer cell culture. Moreover, it was possible to observe satisfactory phototoxic effect of the formulations and increased internalization of the drug when folic acid is used.

A Terapia Fotodinâmica (TFD) é um tratamento usado principalmente na terapia anticâncer e que depende da retenção de um composto fotossensibilizante nas células tumorais e posterior irradiação dessas células com luz visível. Após ativação, o fármaco pode gerar espécies reativas de oxigênio (EROs), como o oxigênio singlete (1O2) e radicais (O2-, OH), que são capazes de danificar membranas, DNA e outras estruturas celulares, induzindo a apoptose ou necrose das células tumorais. O ácido fólico, por ser super expressado na superfície das células de alguns tipos de cânceres (principalmente os ginecológicos), pode desempenhar o papel de vetorizador, tornando-se um importante aliado aos sistemas de liberação de fármacos. Neste trabalho foi avaliado o uso de ácido fólico como aditivo aos lipossomas contendo ftalocianina de cloro-alumínio como fármaco fotossensibilizante, aplicados em TFD com células MCF7. Os estudos demonstraram que os sistemas lipossomais desenvolvidos apresentam tamanho nanométrico (menor que 200 nm) e possuem biocompatibilidade quando avaliados em cultura celular de monocamada. Além disso, foi possível observar o efeito fototóxico satisfatório das formulações e o aumento da internalização do fármaco, quando utilizado o ácido fólico como vetorizador. / Photodynamic Therapy (PDT) is mainly used in anticancer therapy. The efficiency of this treatment is dependent on retention of photosensitizer compound at the tumor cells and posterior irradiation of these cells with visible light. After activation, the drug may generate reactive oxygen species (ROS) such as singlet oxygen (1O2) and radicals (O2-, OH), which are capable of damaging membranes, DNA and other cell structures, inducing apoptosis or necrosis of tumor cells. Folic acid is super-expressed on the surface of some cancers cells (especially gynecological cancer cells) and can play the role of target system, becoming an important ally for drug delivery systems. This study evaluated the use of folic acid as an additive to liposomes containing chloro-aluminum phthalocyanine as a photosensitizer drug, applied in PDT with MCF7 cells. These studies showed that liposomal systems have nanometer size (less than 200 nm) and have biocompatibility when evaluated in monolayer cell culture. Moreover, it was possible to observe satisfactory phototoxic effect of the formulations and increased internalization of the drug when folic acid is used.