As infecções do trato respiratório inferior lideram entre as principais causas de morbidade e mortalidade no mundo. Um dos grandes problemas associados ao tratamento das infecções do sistema respiratório, como as pneumonias, advém da crescente resistência aos mais modernos antibióticos adquirida pelos microrganismos. A terapia fotodinâmica, uma técnica baseada na interação da luz com uma substância fotoativa para causar dano oxidativo a células, tem se destacado como uma interessante alternativa para diversas doenças como diferentes tipos de câncer e infecções. Neste trabalho foi realizada, com experimentos in vitro, uma prova de princípio da possibilidade de inativar, com um protocolo eficiente e seguro, uma das bactérias mais comumente encontradas em quadros de pneumonia, a Streptococcus pneumoniae, com terapia fotodinâmica infravermelha mediada pela indocianina verde. Duas fontes de luz, uma a base de lasers emitindo 780 nm e outra construída com LEDs emitindo 850 nm, foram comparadas para avaliar sua eficiência. Experimentos com a bactéria foram realizados para determinação dos melhores parâmetros de inativação microbiana. Em seguida, ensaios de citotoxicidade foram feitos com macrófagos RAW 264.7 com o intuito de averiguar se as condições microbicidas não apresentavam atividade tóxica para células fagocitárias do sistema imune. Foi possível delinear os parâmetros de concentração de indocianina, tempo de incubação e dose de luz que apresentassem atividade microbicida e que não fossem tóxicas para as células. A interação da terapia fotodinâmica com a ação fagocitária dos macrófagos sobre as bactérias foi avaliada pelo estabelecimento de co-cultura dessas espécies. Concluiu-se que, utilizando-se LEDs de 850 nm fornecendo uma dose de luz de 10 J/cm2 as amostras contendo indocianina verde 5μM, é possível inativar S. pneumoniae de modo eficiente e auxiliar a ação fagocitária de macrófagos. / The lower respiratory tract infections lead among the main causes of morbidity and mortality worldwide. A major problem associated with respiratory tract infections, e.g. pneumonia, stems from from the increasingly resistance to most modern antibiotics developed by microorganisms. Photodynamic therapy, a technique based on the interaction of light and a photoactive substance to cause oxidative damage to cells, has emerged as an attractive alternative for several diseases such as different kinds of cancer and infections. In this work, with in vitro experiments, we accomplished a proof of concept for the possibility of inactivating, with an efficient and secure protocol, one of the most commonly found bacteria in pneumonia cases, Streptococcus pneumoniae, with infrared photodynamic therapy mediated by indocyanine green. Two light sources, one based on 780 nm lasers and the other built with 850 nm LEDs, were compared to evaluate their efficiency. Experiments with bacteria determined the best parameters microbial inactivation. Then, cytotoxicity assays with RAW 264.7 macrophages analyzed if the microbicidal parameters had toxic effects on immune cells. It was possible to delineate the indocyanine concentration parameters, incubation time and dose of light to obtain microbicidal results that weren´t toxic to the cells. Interaction of photodynamic therapy with the phagocytic action of macrophages on the bacteria was assessed by establishing a co-culture with these species. We concluded that, using 850 nm LEDs providing a light dose of 10 J/cm2 to samples containing 5μM indocyanine green, it is possible to inactivate S. pneumoniae and efficiently assist the phagocytic action of macrophages.

A Terapia Fotodinâmica consiste em uma nova e promissora técnica de diagnóstico e tratamento de tumores malignos. O tratamento se baseia na administração intravenosa de um fotossensibilizador que acumula-se seletivamente em tecido tumoral, sendo a seguir excitado com luz visível gerando espécies tóxicas às células levando-as à morte. Neste trabalho estudou-se o Photodithazine (PDZ), uma nova droga fotossensibilizadora produzida na Rússia que consiste de um derivado hidrossolúvel de mono-L-aspartil clorina, com potencial aplicação em Terapia Fotodinâmica (PDT). A fotodegradação do PDZ foi induzida em diferentes condições e a citotoxicidade do PDZ não irradiado e previamente irradiado foi investigada na ausência (escuro) e presença de luz (claro) em células normais (VERO) e tumorais (HEp-2). A fotodegradação do PDZ foi induzida com laser (488 e 514 nm) e com LED (630 nm). Quando PDZ é fotodegradado ocorre uma diminuição da intensidade de absorção e fluorescência e o aparecimento de uma nova banda de absorção em 668nm, o que sugere transformações químicas que levam à formação de fotoprodutos. Análises realizadas através do método CCA (Convex Constrain Analysis) demonstraram que existem duas espécies distintas, uma que se degrada e outra que se forma (fotoprodutos) em função do tempo. Observa-se também que a fotodegradação do PDZ é mais rápida em 630nm seguida de 514 e 488nm. Comparando-se estes resultados com o Photogem® (fotossensibilizador aprovado para uso em PDT no Brasil), nota-se que o PDZ não apresenta agregação numa ampla faixa de concentração, absorve em comprimento de onda maior do que o Photogem® e fotodegrada em tempo menor. O estado de agregação do PDZ depende do pH e em soluções ácidas apresenta-se agregado. Estudos na presença de surfactantes mostraram que os processos de degradação e formação de fotoprodutos do PDZ apresentaram comportamento diferente do que em PBS. Experimentos com azida sugerem que a fotodegradação do PDZ ocorre pelo mecanismo tipo II, via formação de oxigênio singlete. O tempo de incubação do fotossensibilizador nas células e a presença de soro afetam a citotoxicidade do PDZ nas células normais e tumorais, na ausência ou presença de luz. Quando PDZ é irradiado ocorre uma diminuição da citotoxicidade nas células VERO e HEp-2 no escuro em função do tempo de irradiação, ou seja, os valores de IC50 aumentam 26, 14 e 34% nos comprimentos de onda 488, 514 e 630nm, respectivamente. Entretanto, o aumento do IC50 para as células HEp-2 é de aproximadamente 58% contra 25% para as células VERO. No estudo citotóxico no claro, o aumento do tempo de incubação e tempo de irradiação aumentam a citotoxicidade do PDZ não irradiado. No claro, a citotoxicidade do PDZ é enormemente potencializada pela luz tanto para as células VERO quanto para as células HEp-2. Com o aumento do tempo de exposição da solução de PDZ à luz a citotoxicidade do fotossensibilizador no claro aumenta discretamente para ambas linhagens. Verificou-se que os fotoprodutos formados após a irradiação do PDZ são menos citotóxicos no escuro (2,2 vezes) do que o PDZ não irradiado e cerca de 18 vezes mais citotóxicos na linhagem normal e 10 vezes mais citotóxico na linhagem tumoral no claro. O PDZ apresentou uma importante vantagem sobre o Photogem®, ou seja, é menos citotóxico no escuro e mais citotóxico no claro para ambas linhagens. Esses resultados sugerem um enorme potencial de aplicação clínica desse fotossensibilizador derivado de clorina em Terapia Fotodinâmica. / Photodynamic Therapy (PDT) consists in a technique for cancer treatment. The treatment is based on intravenous administration of the photosensitizer (PS), which is selectively retained in tumor tissue, and when is activated with visible light it can be able to become cytotoxic, being responsible for tumor death. In this study the PS used was Photodithazine (PDZ), a derivative water-soluble of mono-L-aspartil chlorine produced in Russia. It was investigated the PDZ degradation by light (photobleaching) in several conditions and the cytotoxicity of non-irradiated and previously irradiated PDZ in the absence (dark) and presence of light in culture of normal (VERO) and tumor cells (HEp-2). These results were compared with results obtained for Photogem® (photosensitizer approved for use in PDT in Brazil, a hematoporphyrin derivative). PDZ photobleaching was induced with laser in two wavelengths (488 and 514nm) and with LED in 630nm. The degradation was monitored by the decreasing in the absorption and fluorescence intensities. It was observed the appearance of a new absorption band in 668nm (band of photoproducts) suggesting chemistry transformation. Analyses performed with the CCA method (Convex Constrain Analysis) demonstrated that two distinct species are present after the degradation of PDZ, one of then probably being the photoproducts. The photobleaching of PDZ is faster in 630nm than in 514 and 488nm. In the used concentration range of PDZ there is no predominance of aggregated species in physiologic pH, it absorbs in wavelengths higher than Photogem® and degradates in shorter time than Photogem®. However the aggregation of PDZ depends on pH. Only in low pH PDZ presented aggregated species. Studies with surfactants showed that the degradation and formation of photoproducts of PDZ is different than in PBS. Experiments with azide (the singlet oxygen scavenger) suggest that the photobleaching of PDZ occurs by the type II mechanism (singlet oxygen formation). In the cytotoxic studies of PDZ it was observed that the incubation time of the photosensitizer with cells and the presence of serum affect its cytotoxicity in non-tumor and tumor cells in absence and presence of light. When PDZ is previously irradiated occurs a decreasing in cytotoxicity in the dark in function of the irradiation time in both lines. However, the increase of IC50 is approximately 58% for HEp-2 and 25% for VERO. In the presence of light, the cytotoxicity of non-irradiated PDZ increases as a function of incubation and irradiation time. The cytotoxicity of PDZ is greater when in the presence of light in VERO and HEp-2. The increase of irradiation time of the PDZ solution enhances the cytotoxicity of photosensitizer in both cell lines. It is possible to conclude that the photoproducts of PDZ after irradiation are more cytotoxic in the dark (2,2 times) than non-irradiated PDZ and are more cytotoxic (18 folds) in non-tumor cells and 10 folds more cytotoxicity in tumor cell line in the presence of light. PDZ presents an important advantage compared to Photogem®, it is less cytotoxic in the absence of light and more citotóxicas in the presence of light than Photogem® for both cell lines. These results suggest a greater potential for clinical application for this chlorine photosensitizer.

A Terapia Fotodinâmica (TFD) é uma técnica para induzir dano ao tecido tumoral e consiste na administração de uma droga fotossensível que pode ser seletivamente retida no tecido tumoral e que produz oxigênio singlete quando irradiada em comprimento de onda adequado na presença de oxigênio molecular. Fotossensibilizadores do tipo porfirinas podem ser degradados pela luz modificando a concentração do fotossensibilizador (FS) no tumor. Este processo chamado de fotodegradação caracteriza-se pela diminuição nas intensidades das bandas de absorbância e fluorescência e pode ser acompanhado pela formação de fotoprodutos. Neste estudo o FS usado foi Photogem®, um derivado de hematoporfirina produzido na Rússia e que está sendo usado em TFD no Brasil. A fotodegradação do sensibilizador e formação de fotoprodutos foi monitorada pelas mudanças nas propriedades de fluorescência e absorbância, assim como pela formação do fotoproduto evidenciado pelo aparecimento de uma nova banda em torno de 640nm em PBS e 660nm em soluções de Triton X-100 e Brij-35. A fotodegradação do Photogem® e a formação dos fotoprodutos foram induzidas pela irradiação com laser e LED em diferentes concentrações, comprimentos de ondas de irradiação (351, 488, 514 e 630nm), em diferentes intervalos de tempo e intensidades de irradiação. A citotoxicidade do Photogem® e seus fotoprodutos em células tumorais (HEp-2) e células normais (VERO) foram investigadas no escuro e no claro. Experimentos em animais foram realizados com o objetivo de verificar a profundidade de necrose causada por Photogem® e seus fotoprodutos. Os resultados sugerem que os fotoprodutos do Photogem® são menos citotóxicos tanto no claro como no escuro e esta citotoxicidade diminui com o aumento do tempo de irradiação prévia do Photogem® . Os fotoprodutos obtidos do Photogem® em 514nm precisam de 1 h de irradiação em ambas as linhagens celulares para ter a mesma citotoxicidade que Photogem® irradiado por 14 min em células tumorais e 25 min em células normais. Os resultados sugerem que diferentes processos ocorrem na degradação do FS quando em diferentes meios (PBS, surfactantes e solventes), em diferentes concentrações e condições de irradiação (comprimento de onda, potência, tempo). Em TFD, os sensibilizadores estão tipicamente presentes em altas concentrações nas células tumorais. Desta forma, a fotodegradação dos fotossensibilizadores em taxas apropriadas durante a iluminação em PDT, pode vir a diminuir a concentração destes fotossensibilizadores nos tecidos normais, levando a uma diminuição da fotossensibilidade e fototoxicidade (pele), enquanto quantidade suficiente de fotossensibilizador pode persistir nas células tumorais para posterior fotodestruição, resultando em menor dano para o tecido normal. Assim a fotodegradação do fotossensibilizador é o elo fundamental da distribuição da dose fotodinâmica nos fluidos biológicos, estando relacionado com a cinética de eliminação do fotossensibilizador do organismo. Para os dados obtidos in vivo para a profundidade de necrose em tecido de fígado de ratos do Photogem®?e seus fotoprodutos obtidos pela degradação em 514nm e em 630nm, observou-se que na dose de irradiação de 150J/cm2 em ambas as concentrações (1,5 and 2mg/Kg ), a profundidade de necrose é maior para Photogem seguida de Photogem® degradado previamente em 514 e 630nm. Na dose de irradiação de 200J/cm2 e na concentração de 2mg/Kg não existe diferença na profundidade de necrose para Photogem®?bem como para seus fotoprodutos, o que pode estar relacionado com a fototoxicidade dos fotoprodutos, que em altas concentrações e doses de irradiação, apresentam uma maior atividade fotodinâmica. Os resultados obtidos in vivo concordam com os obtidos in vitro, uma vez que nos experimentos citotóxicos, Photogem® irradiado mostrouse menos tóxico do que Photogem® não irradiado e nos experimentos em animais observou-se uma menor profundidade de necrose para Photogem® irradiado. Estes resultados podem ser úteis para o estabelecimento da dosimetria para Photogem® em Terapia Fotodinâmica. / Photodynamic therapy (PDT) is a technique for inducing tumor tissue damage following administration of a drug that can be selectively retained in malignant tissue and produce singlet oxygen when irradiated in adequate wavelengths in the presence of molecular oxygen. Photosensitizers of porphyrin type can be degraded by light (photobleaching), modifying the concentration ratio of the photosensitizer (PS) in the tumor vs. normal tissue. This process, usually called photobleaching, is characterized by a decrease in the absorption and fluorescence intensities. It has been shown that, during photobleaching, the formation of redshifted absorbing photoproducts takes place. In this study the PS used was Photogem®, a hematoporphyrin derivative produced in Russia and being used in PDT in Brazil. The sensitizer photobleaching and photoproduct formation was monitored by fluorescence and absorption properties changes as well as by the photoproducts formation evidenced by the appearance of a new absorption band around 640nm in PBS and in 660nm in Triton X-100 and Brij-35 solution. Photogem® photobleaching and photoproducts formation was induced by laser and LED irradiation in different concentrations, irradiation wavelengths (351, 488, 514 and 630nm), in different time intervals and intensities of irradiation. The cytotoxicity of Photogem® and its photoproducts in tumor (HEp-2) and non-tumor (VERO) cell lines were analyzed in the dark and in the light. Experiments in animals were performed in order to access the depth of necrosis caused by Photogem® and its photoproducts in rat liver tissue. The results suggest that the photoproducts of Photogem® are less cytotoxic than Photogem® either in the dark or in the light, and the cytotoxicity decreases with the previous irradiation time of Photogem®. The photoproducts of Photogem® obtained at 514nm need one-hour irradiation for both cell lines to have the same cytotoxicity of Photogem® irradiated for 14min in tumor cells and 25min in non-tumor cells. The results suggest that different processes occurs in the PS degradation when in different environments (PBS, surfactants and solvents), in different concentrations and irradiation conditions (wavelength, potency, time). In PDT, the sensitizers are typically present in high concentrations in tumor cells. At the same time, the degradation of photosensitizers in properly elevate rates during the illumination in PDT, can lead to a decrease in the concentrations of these photosensitizers in normal tissue, decreasing the photosensibility and phototoxicity (skin), while adequate amount of photosensitizer can be maintained in tumor cells for photodestruction, resulting in a small damage for normal tissue. Photodegradation of photosensitizers is the fundamental connection of photodynamic dose distribution in the biological fluids, being related with the kinetic of photosensitizer elimination in the organism. For the data obtained in vivo for depth of necrosis of Photogem® x vii and its photoproducts obtained by degradation in 514nm and in 630nm, it was observed that in the irradiation dose of 150J/cm2 in both concentrations (1,5 and 2mg/Kg ), the depth of necrosis is greater for Photogem® followed by Photogem® previously degradated in 514 and then in 630nm. In the dose of 200J/cm2 and in the concentration 2,0mg/kg, there is no differences in the depth of necrosis for non-irradiated Photogem® as well as for its photoproducts, what can be correlated with the phototoxicity of the photoproducts, that in high concentrations and elevate irradiation doses, present a greater photodynamic activity. These results obtained in vivo are in agreement with the ones in vitro, since in the cytotoxic experiments the photoproducts are less cytotoxic than non irradiated Photogem® presenting in the animals a small depth of necrosis. These findings may be helpful for establishment of dosimetry for Photogem® in Photodynamic Therapy

A periodontite é uma doença multifatorial iniciada pela presença de biofilme bacteriano que interage com os mecanismos de defesa do hospedeiro e ocasiona intensa resposta inflamatória e destruição tecidual. A Terapia Fotodinâmica Antimicrobiana (TFDa) proporciona uma ação antibacteriana de maneira localizada, utilizando uma fonte de luz e um fármaco fotossensível. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito da TFDa, utilizando o fotopolimerizador LED como fonte de luz e a eritrosina como fotossensibilizador, no tratamento de periodontite induzida por ligadura, em ratos, por meio das análises histomorfométrica, imunohistoquímica e imunoenzimática. Em 60 ratos, a doença periodontal foi induzida pela colocação de ligaduras nos primeiros molares inferiores e segundos molares superiores, durante 14 dias. Os animais foram então divididos em seis grupos experimentais: G1 (n=9) - Sem tratamento; G2 (n=9) - Raspagem e alisamento radicular (RAR); G3 (n=9) - Light Emitting Diode (LED), com um comprimento de onda de 450nm e intensidade de luz de 67mW/cm², 10 segundos/sítio (totalizando 1 minuto/dente); G4 (n=9) - RAR + TFDa (Eritrosina 1,0mg/mL + LED); G5 (n=9) TFDa. G6 (n=9) - Eritrosina. O estudo também teve 2 controles internos: sem doença (SDP) (n=3) e máxima doença (DP+) (n=3). Os animais foram eutanasiados nos períodos de 3, 7 e 15 dias após a remoção das ligaduras (18 animais para cada tempo, 3 de cada um dos grupos experimentais), havendo preparo de material para avaliações histomorfométrica, imunohistoquímica (molares inferiores), e imunoenzimática (molares superiores). Na análise histomorfométrica da perda óssea linear, o G4 apresentou diferença significante no tempo de 3 e 15 dias em relação a todos os grupos experimentais e aos 7 dias em relação ao G1, G2, G3. Na análise imunohistoquímica, os menores níveis absolutos de osteopontina estão relacionados ao G4. A marcação das células TRAP positivas demonstrou diferenças significantes no tempo de 3 dias entre o G4(34) quando comparado com o G2(57) e DP+(67). Na avaliação imunoenzimática dos níveis de RANKL, o G4 (3.69 pg/ml) apresentou diferenças significantes em relação ao G1 (6.44 pg/ml), G2 (5.84 pg/ml), G3 (6.19 pg/ml), G5 (5.94 pg/ml) e DP+ (6.87 pg/ml). A quantificação de OPG mostrou diferenças significantes nos períodos de 3 e 7 dias entre o G4 e todos os grupos. Aos 15 dias, essas diferenças foram: G4 versus G3, G5, G6 e DP+. A relação RANKL/OPG apresentou, aos 3 dias, diferenças significantes entre o grupo G4 e todos os grupos experimentais (para todas as análises, p<0,05). Concluiu-se que o uso coadjuvante da TFDa, utilizando eritrosina e fonte de luz LED, em associação à raspagem e alisamento radicular apresentou os melhores resultados terapêuticos no tratamento da doença periodontal induzida por ligaduras em ratos. / Periodontal disease (PD) is an inflammatory destructive disease that targets tooth-supporting structures through complex and multifactorial processes. Scaling and root planing (SRP) may not be always affective in preventing disease progression. Therefore, adjunctive methods have been proposed to improve clinical outcomes after periodontal therapy, such as the antimicrobial photodynamic therapy (aPDT). aPDT for human infections is based on the concept that an agent (a photosensitizer), which absorbs light, can be preferentially taken up by bacteria and subsequently activated by light of the appropriate wavelength in the presence of oxygen to generate singlet oxygen and free radicals that are cytotoxic to microorganisms. The aim of this study was to evaluate the adjunctive effect of aPDT to SRP on induced PD in rats, analysing histomorphometrical, immunohistochemical and immunoenzymatic parameters. Ligatures were placed around the mandibular first molars and maxillary second molars of 60 rats to induce PD. After 14 days of PD induction, the ligatures were removed and the animals were divided in six groups, which received the following treatments: G1(n=09): no treatment was done; G2(n=09): SRP; G3(n=09): Light Emitting Diode (LED), with a wavelength of 450nm and a maximum power of 67 mW/cm², 10 seconds/site (totaling 1 minute/tooth); G4(n=09): SRP + aPDT (Erythrosine dye 1,0 mg/mL + LED as described for G3); G5(n=9): aPDT; G6(n=9): Erythrosine. The animals were euthanized 3, 7 and 15 days after treatment (18 animals for each time, 3 of each experimental group). In addition to the six experimental groups, there were two internal control groups: Group without PD (WPD) induction (n=3); and Group with maximum bone loss (MBL), euthanized immediately after ligature removal (n=3). In the histomorphometrical analysis of linear bone loss, G4 showed statistically significant differences to other experimental groups after 3 and 15 days, and to G1, G2 and G3 after 7 days. Immunohistochemically, counting of TRAP positive cells was significantly lower in G4 (34) when compared to G2 (57) and MBL (67) groups after 3 days. The immunoenzymatic assay (Luminex xMAP) showed significantly lower levels of receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand (RANKL) for G4 (3.69 pg/ml) when compared to G1 (6.44 pg/ml), G2 (5.84 pg/ml), G3 (6.19 pg/ml), G5 (5.94 pg/ml) and MBL (6.87 pg/ml) after 3 days. Osteoprotegerin (OPG) quantification showed statistically significant differences between G4 and all other experimental groups after 3 and 7 days. The RANKL/OPG ratio, after 3 days, showed statistically significant differences between G4 and all other experimental groups (for all analysis, ANOVA one way + Tukey´s post-hoc test, p < 0.05). It was concluded that the adjunctive use of aPDT (Erythrosine dye + LED) in combination with scaling and root planing showed the best therapeutic results in the treatment of ligature-induced periodontal disease in rats.

A TFD está baseada no uso de um fármaco fotossensível que, uma vez ativado por luz visível e na presença do oxigênio, induz a produção de espécies reativas de oxigênio tais como o radical peroxila, o ânion radical superóxido e o radical hidroxila (Tipo I) ou oxigênio singlete (Tipo II), que atuam diretamente sobre os sistemas biológicos, induzindo a morte da célula por processo necrótico ou apoptótico. A maioria dos tipos de tumores responde ao tratamento e os resultados são promissores. Entretanto, órgãos altamente pigmentados e vísceras maciças (fígado, baço, rins e medula óssea) impedem a penetração da luz visível para o tratamento, o que representa um tipo de resistência aos protocolos da Terapia Fotodinâmica. Torna-se necessário, portanto, procurar por novos agentes fotossensibilizadores. Estudos mostraram que a ação fotodinâmica induz mudanças diretas na membrana celular que levam a um desequilíbrio na homeostase iônica celular (íons sódio, potássio e cálcio), o que certamente leva a um dano no transporte de proteínas da membrana plasmática e, em última análise, a um stress osmótico irreversível. Neste trabalho, procurou-se determinar a potencialidade do uso da 5,10,15,20-tetrakis[4-(1,4,7,10,13-pentaoxaciclopentadecane-2-aminometil)2,3,-5,6-tetrafluoro)fenil]-porfirina (H2C4P), e o Zn(II)5,10,15,20-tetrakis[4-(1,4,7,10,13-pentaoxaciclopentadecane-2-aminometil)2,3,5,6-(tetrafluoro)fenil]-porfirinato (ZnC4P) como fármaco fotossensível. Avaliou-se também a zinco ftalocianina associada ao éter de coroa onde, graças à presença do éter de coroa, pôde-se observar uma potencialização da ação fotodinâmica. Nos estudos fotofísicos e fotoquímicos, observou-se que os fármacos porfirínicos possuem importantes propriedades espectroscópicas para a TFD. O rendimento quântico de produção de oxigênio singlete foi medido e o valor encontrado para H2C4P ( = 0,62) foi maior que o valor encontrado para ZnC4P ( = 0,46). Os valores de rendimento quântico de produção dos estados excitado tripletes (T) para ZnC4P foi da ordem de 0,73 ± 0,06 e para H2C4P foi da ordem de 0,63 ± 0,05, mostrando que o mecanismos Tipo II para a porfirina base livre H2C4P é dominante e para o fotossensibilizador metalado ZnC4P tem-se Tipo I dominante. Ambos os sistemas apresentaram uma eficiente ação fotodinâmica nos estudos com a linhagem de células J774-A.1. Fez-se uso de sondas fluorescentes para monitorar a distribuição e alteração na homeostase de íons através da membrana plasmática. Esses estudos mostraram que a presença dos ligantes éter de coroa na estrutura da porfirina, atuando concomitantemente à ftalocianina, potencializa a ação fotodinâmica. Observou-se que o 18-crow-6 éter de coroa minimiza a diferença de potencial da mesma ordem de magnitude de quando está associado à ZnPc em uma formulação lipossomal (da ordem de 50%), o que mostra que a ZnPc não interfere na formação dos canais de íons potássio formados. Os resultados indicaram um grande potencial de aplicação do ligante éter de coroa associado ou ligado covalentemente ao fármaco no uso da TFD, visto que o éter de coroa não modificou as características fotofísicas e fotoquímicas dos fotossensibilizadores, uma nova perspectiva no que chamamos de Terapia Fotodinâmica Sinérgica. / Photodynamic Therapy (PDT) is based on the use of a photosensitive drug which, once activated by visible light and in the presence of oxygen, induces the production of several reactive species of oxygen, such as the peroxyl radical, superoxide anion and hydroxyl radical (Type I) or singlet oxygen (Type II), which act directly over the biological systems inducing the cell death, through a necrotic or apoptotic process. Most of the types of tumor respond to the treatment and the results are prosperous. However, highly pigmented organs and massive viscera (kidneys, spleen, liver and bone marrow) block the penetration of the visible light for the treatment, what represents a kind of resistance towards the Photodynamic Therapy protocols. Hence, it is necessary to look for new phosensitizing agents. Studies have shown that the photodynamic action induces direct changes in the cell membrane that lead to an unbalance in the cell ionic homeostasis (sodium, potassium and calcium ions), what certainly causes damage to the plasmatic membrane protein transport, and in a final analysis, irreversible osmotic stress. In this work, we aimed at determining the potentiality of the use of the 5,10,15,20-tetrakis[4-(1,4,7,10,13-pentaoxacyclopentadecane-2-aminometil)2,3,- 5,6-(tetrafluoro)phenyl] porphyrin (H2C4P), and the Zn(II)5,10,15,20-tetrakis[4- (1,4,7,10,13-pentaoxacyclopentadecane-2-aminomethyl)2,3,5,6-(tetrafluoro)- xvi phenyl]-porphyrinate (ZnC4P) as a photosensitive drug. We evaluated also the phytalocianine zinc associated to the crown ether where, due to the presence of the crown ether, we could observe a potentialization of the photodynamic action. In the photophysical and photochemical studies, we observed that the porphyirinic drugs present important spectroscopic properties to PDT protocol. The singlet oxygen production quantum yield was measured and the value found for H2C4P (FD = 0.62) was higher than that one found for ZnC4P (FD = 0.46). The value of the quantum yield of the production of the triplet excited states (FT) for ZnC4P was 0.73, and for H2C4P it was 0.63, showing that the mechanism Type II for the free-base porphyrin H2C4P is the dominant effect, and for the ZnC4P metallated photosensitizer, Type I process is the dominant one. Both systems present an efficient photodynamic action in the studies with the J774-A.1 cell strain. We used fluorescent probes to monitor the distribution and alteration of the ionic homeostasis through the plasmatic cell membrane. These studies showed that the presence of the crowned-ether ligants in the structure of the porphyrine, acting together with the dye structure, potentializes the photodynamic action. We observed that the 18-crow-6 crown ether decrease the difference in the transmembrane electrical potential in the same order of magnitude when it is associated to the ZnPC in a liposome formulation, (around 50%), what shows that the ZnPC does not interfere in the action of the potassium ion channels. xvii These results indicated a great potential of application of the crowned-ether ligant associated or covalently connected to the drug in the use of PDT, protocol once the crown ether structure did not modify the photophysical and photochemical characteristics of the photosensitizers, a new perspective in what we call Synergic Photodynamic Therapy.

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da terapia fotodinâmica (TFD) como adjuvante à terapia periodontal (TP), no preparo básico e na fase de terapia periodontal de suporte (TPS), de pacientes diabéticos tipo 2. O estudo foi divido em duas fases (fase 1 tratamento e fase 2 terapia de suporte). Foram selecionados 45 pacientes diabéticos tipo 2, dos quais 30 receberam a TP associada à TDF (Grupo G1) e 15 realizaram TP. Foi prescrita antibioticoterapia (doxiciclina 100mg/dia) por 14 dias a todos os pacientes de ambos os grupos. Foram avaliados no exame inicial e 3 meses após a terapia os seguintes parâmetros: Índice de Placa (IP), Profundidade de Sondagem (PS), Nível de Inserção Clínica (NIC),Sangramento à Sondagem (SS), Supuração (SUP), Hemoglobina Glicosilada (HbA1c), Glicemia em Jejum (GJ). Foi coletado um pool de amostras de fluido gengival e biofilme subgengival para análise da interleucina I beta (IL1-&beta;) e exame microbiológico. Os resultados da fase 1 serviram como dados iniciais para fase 2. Nesta fase 2, o Grupo G1 foi subdividido em dois grupos de 15 indivíduos: G1R onde foi realizada raspagem e alisamento; e G1-F onde foi realizada somente aplicação de PDT. O grupo G2 (n=15) recebeu raspagem e alisamento radicular. As mesmas avaliações da fase 1 foram feitas após 3, 6 e 9 meses da realização da TPS. Para avaliações entre dois grupos o teste de Mann-Whitney foi aplicado, enquanto para intra-grupos foi empregado o Wilcoxon signed rank test. Para a avaliação intra-grupo entre os tempos 3, 6, 9 e 12 meses foi utilizado o teste de Friedman. Foi admitido o nível de significância de 5%. Na fase 1 não houve diferenças significativas entre os grupos para os parâmetros avaliados (P>0,05). A análise intra-grupos demonstrou uma redução significativa da HbA1C (8,5 ± 0,9 / 7,5 ± 0,7) (P<0,01) e GJ (163,53 ± 68,04 / 154 ± 62,45) (P<0,01) para o grupo G1. Houve uma redução significativa das bactérias do complexo vermelho (P. gingivalis, T. forsythia e T. denticola) (P<0,05). Na fase 2 não houve diferenças entre grupos para os parâmetros avaliados. Houve redução significativa do número bolsas entre 4, 5 e &ge; 6 mm e aumento de sítios &le; 3 mm entre o tempo de 3 meses e as demais reavaliações (P<0,05). Houve redução da IL1-&beta; entre 3 e 6 meses para o grupos G1- R (P<0,05). Concluiu-se que a aplicação da TFD como adjuvante à terapia periodontal, em uma única aplicação, não foi capaz de promover efeitos adicionais sobre os parâmetros clínicos, laboratoriais e microbiológicos avaliados, bem como sobre os níveis de IL1-&beta; presentes no fluido gengival. A aplicação da TFD na fase de TPS promoveu resultados semelhantes em relação aos grupos G1-R e G2 para todos os parâmetros avaliados. / The aim of this study was to evaluate the effectiveness of photodynamic therapy (PDT) as an adjunctive treatment to non-surgical periodontal therapy (PT) and periodontal supportive therapy (PST) in chronic periodontitis patients with type 2 diabetics. The study was conducted into two phases. Phase 1: Forty-five diabetics type 2 patients were selected and randomly treated with scaling and root planing (SRP) followed by a single episode of PDT (G1 group/n=30) or SRP alone (G2 group/n=15). Plaque Score (PS), Probing Depth (PD), Clinical Attachment Level (CAL), Bleeding Score (BS), Suppuration (S), Glycated Hemoglobin (HbA1c), and Fasting Glucose (FG) levels were measured at baseline and 3 months after therapy. Samples of subgingival biofilm and crevicular fluid were collected for microbiological and IL1-&beta; analysis respectively. Phase 2: Group G1 was subdivided in two subgroups: G1-R treated with SRP alone (n=15), and G1-F treated with PDT alone (n=15). G2 group was treated with SRP alone (n=15). The results of phase 1 were based on baseline to phase 2 analysis. The same parameters of phase 1 were measured at 3, 6, 9, and 12 months. Mann-Whitney test was applied to assess the differences between groups and Wilcoxon signed rank test for intra-groups differences. Friedman test was applied to assess the differences among 3, 6, 9, and 12 months. A significance level of 5% was established. In phase 1, no significant statistical differences were observed to any parameter evaluated between groups (P<0.05). Intra-groups analysis showed a significant reduction of HbA1C (8.5 ± 0.9 / 7.5 ± 0.1) (P<0.01), and FG (163.53 ± 68.04 / 154 ± 62.45) (P<0.01) for G1 group. There was also a significant reduction of bacterial red complex (P. gingivalis, T. forsythia and T. denticola) (P<0,05). In phase 2, there were no differences between groups for the parameters assessed. There was a significant reduction in the number of sites of 4 and 5 mm and &ge; 6 mm and increase of the number of sites with &le; 3 mm between 3 months and other times of revaluations (P<0,05). There was a reduction of IL1-&beta; between 3 and 6 months for the G1-R group (P<0,05). It can be concluded that the adjunctive application of a single episode of PDT to scaling and root planing did not show additional improvement in non-surgical periodontal therapy. The PDT in periodontal maintenance showed similar results in relation to the groups G1 and G2- R for all parameters assessed. Therefore, PDT can be used as a substitute of SRP during PST when mechanical instrumentation for plaque and calculus removal is not mandatory.

O laser é uma fonte de radiação não ionizante altamente concentrada que em contato com diferentes tecidos resulta, de acordo com o tipo de laser, em efeitos térmicos, fotoquímicos e não lineares. Atualmente, o laser tem sido rotineiramente empregado em diversas áreas da ciência, assim como na Medicina e Odontologia. Os tratamentos com utilização de radiação a laser de baixa intensidade na odontologia são de grande interesse para as áreas de cirurgia buco-maxilo-facial e implantodontia sendo usado para a estimulação do processo de osteogênese. Um novo tratamento promissor envolve o processo fotodinâmico e emprega a combinação de dois agentes terapêuticos: um fármaco fotossensível e uma baixa dosagem de luz visível que combinados em presença de oxigênio provocam a bioestimulação celular. É um método eficiente, não-invasivo. Avaliar a utilização do fármaco fotossensível derivado das ftalocianinas com a ftalocianina de cloro-alumínio para o uso no tratamento para estimulação da osteogênese é o objetivo deste trabalho, será avaliado também a potencialidade terapêutica do processo. Na tentativa de se obter melhores resultados com esses fármacos, tem surgido nos últimos anos um interesse muito grande no desenvolvimento de formulações nanoestruturadas, dentro de uma linha altamente emergente de pesquisa a Nanobiotecnologia. Neste contexto, surge dentre os vários sistemas de veiculação disponíveis, as nanoemulsões, que permitem solubilizar fármacos hidrofóbicos em água, mantendo suas características físico-químicas. / The laser is a source of non ionizing radiation highly concentrated and coherent that in contact with different tissues induce thermal, photochemical and non-linear effects according to the type of the laser. Currently, the laser has been used routinely in many areas of science, as well as in medicine and dentistry. The treatments using laser radiation of low intensity in dentistry are of great interest specially in the areas of surgery bucco-maxillo-facial and dental implants and its being used to stimulate the process of osteogenesis. A promising new treatment in dentistry area involves the photodynamic process and employs a combination of two therapeutic agents: a photosensitizers drug and a low dose of visible light that combined in the presence of oxygen could induce cellular biostimulation. It is an efficient non-invasive method. Evaluate the use of the drug derived system to administrate photosensitizers as phthalocyanine derivatives chlorine-aluminum specifically for the use in treatment and stimulation of the osteogenesis is the main objective of this work. It will be also evaluated the therapeutic potential of the process. In an attempt to obtain better biocompatibility of these drugs it has developed in recent years an additional interest in the development of nanostructured formulations, focused in a highly emerging line of research the Nanobiotechnology. The nanoemulsion formulation was selected to this work. It was showed that the hydrophobic drugs choose for this work maintaining its photophysical and chemical characteristics in this medium applicable to biological tissue.

A terapia fotodinâmica é uma técnica que utiliza uma substância fotossensibilizadora, luz de comprimento de onda adequado e oxigênio para produzir um efeito citotóxico, sendo uma alternativa aos tratamentos convencionais para o câncer. Este tratamento, quando realizado nos vasos sanguíneos, leva à destruição deles. No entanto, a recuperação dos vasos é observada algum tempo depois, o que pode ser um processo angiogênico (formação de novos vasos sanguíneos) induzido pela própria terapia. Os vasos sanguíneos fornecem oxigênio e nutrientes às células, levando ao crescimento de tecidos, inclusive tumorais. Para a investigação da angiogênese após a terapia fotodinâmica, foi utilizado o modelo de membrana corioalantoica de ovos de galinha, pois possui alta vascularização e fácil acesso aos vasos sanguíneos. A terapia fotodinâmica foi feita nos vasos da membrana com o fotossensibilizador Photogem&reg;, em uma concentração de 10 &mu;g/mL, e subdoses de luz para não levar o embrião à morte. As doses de luz de 6 e 15 J/cm2 foram estabelecidas para os experimentos e foi observada diminuição na densidade de vasos 3 horas após a terapia fotodinâmica, com um aumento 24 horas depois. Para a quantificação desses efeitos, uma rotina no MATLAB&reg; foi elaborada para determinar a porcentagem de área ocupada pelos vasos sanguíneos nas imagens da membrana, que foram realizadas antes, a cada 30 minutos durante as primeiras 3 horas após o tratamento e 24 horas depois. Além disso, para uma análise da distribuição de grandes e pequenos vasos, o comprimento e o diâmetro de cada vaso nas imagens foram medidos com o software ImageJ&reg;, que permitiu verificar que os menores vasos são os mais afetados 3 horas depois da terapia, com aumento no número desses vasos após 24 horas. Como isso poderia ser um indício de um processo angiogênico após a terapia fotodinâmica, marcadores de angiogênese foram utilizados em Western Blot. Apesar de esse método molecular não ter mostrado diferença entre o grupo com terapia fotodinâmica e os grupos controle, as análises por imagem indicam a formação de novos vasos 24 horas após a terapia, com uma rede vascular diferente da que havia antes. / Photodynamic therapy is a technique that uses a photosensitizing substance, light of adequate wavelength and oxygen to produce a cytotoxic effect, being an alternative to conventional treatments for cancer. This treatment, when carried out in the blood vessels, leads to their destruction. However, vessel recovery is observed some time later, which may be an angiogenic process (formation of new blood vessels) induced by the therapy itself. The blood vessels supply oxygen and nutrients to the cells, leading to tissue growth, including tumoral. For the investigation of angiogenesis after photodynamic therapy, the chorioallantoic membrane model of chicken eggs was used, because it has high vascularization and easy access to the blood vessels. Photodynamic therapy was performed on membrane vessels with the Photogem&reg; photosensitizer, at a concentration of 10 &mu;g/mL, and light subdoses to avoid leading the embryo to death. Light doses of 6 and 15 J/cm2 were established for the experiments and a decrease in vessel density 3 hours after photodynamic therapy was observed, with an increase 24 hours later. For quantification of these effects, a routine in MATLAB&reg; was designed to determine the percentage of area occupied by blood vessels in the membrane images, which were performed before, every 30 minutes for the first 3 hours after treatment and 24 hours later. Furthermore, for an analysis of the distribution of large and small vessels, the length and diameter of each vessel in the images were measured with the ImageJ&reg; software, which allowed to verify that the smaller vessels are most affected 3 hours after the therapy, with an increase in the number of these vessels after 24 hours. Since this could be an indication of an angiogenic process after photodynamic therapy, angiogenesis markers were used in Western Blot. Although this molecular method showed no difference between the group with photodynamic therapy and the control groups, the image analysis indicates the formation of new vessels 24 hours after the therapy, with a vascular network different from before.

Neste trabalho propusemos a utilização do fotossensibilizador ZnPC associado ao complexo nitrosilo de rutênio Ru-tpy por meio de lipossomas de longo tempo de circulação, com o objetivo de analisar o efeito sinérgico das espécies reativas de oxigênio (EROs) e espécies reativas de nitrogênio (ERONs) geradas respectivamente pelos mesmos, atuando sobre uma linhagem celular neoplásica. Foram estudadas as propriedades fotofísicas e fotoquímicas do sistema misto ZnPC/Ru-tpy empregando-se técnicas de espectroscopia no estado estacionário e resolvido no tempo. Com isto foi possível determinar importantes parâmetros que elucidaram seu perfil fotodinâmico, confirmando sua viabilidade para aplicação em estudos in vitro e in vivo. Estes estudos também indicaram uma possível interação entre a ZnPC e o complexo Ru-tpy através do mecanismo de transferência de elétron do fotossensibilizador para o complexo de rutênio, desta forma liberando o NO. Realizamos os estudos em meio biológico utilizando a linhagem neoplásica B16-F10, avaliando a toxicidade dos sistemas lipossomais na ausência e na presença de luz. Os nossos resultados demonstraram que o sistema misto ZnPC/Ru-tpy em meio lipossomal apresenta propriedades fotofísicas e fotobiológicas úteis, gerando as espécies reativas (EROs e ERONs) atuando sinergicamente pela TFD. / We proposed in this work the use of photosensitizer Zinc phthalocyanine (ZnPC) associated with the nitrosyl ruthenium complex (Ru-tpy) in long circulation liposomes (stealth liposome), with the aim of analyzing the synergistic effects of the reactive of oxygen species (EROs) and reactive of nitrogen species (ERONs) generated, acting on the neoplastic cell line. The photophysical and photochemical properties of the mix system ZnPC/Ru-tpy were studied being used spectroscopic techniques in the stationary state and resolved in the time. With these studies were possible to determine important parameters that elucidated its photodynamic profile, confirming the viability for application in studies in vitro and in vivo. These studies also indicated the possible interaction between ZnPC and the complex Ru-tpy through the electron transfer process from the photosensitizer to the nitrosyl ruthenium complex which leads to release nitric oxide (NO). We accomplished the biological studies using the neoplastic cell line B16-F10, evaluating the toxicity of the liposomes in the absence and presence of light. Our results demonstrated that the system ZnPC/Ru-tpy in the stealth liposome presents useful photophysical and photobiological properties, generating the species reactives (EROs and ERONs) to work synergically for the Photodynamic Therapy (PDT).

O conceito de PDT é a fotoindução da citotoxicidade das células proliferativas envolvendo um agente fotossensibilizador, uma fonte de luz e oxigênio. Apesar de ser uma terapia eficiente no tratamento de várias neoplasias, a PDT apresenta algumas limitações dentre as quais a não seletividade em células do tecido hepático.O presente trabalho avaliou a correlação entre penetração luminosa e necrose, assim como a extensão da mesma em função da concentração do fotossensibilizador utilizado (Photogem&#61666;) e de três diferentes doses de energia. A transição do epitélio necrosado e do epitélio sadio, foi realizada após a irradiação de fígados normais de ratos previamente fotossensibilizados. O acúmulo do Photogem, administrado via endovenosa, no fígado, foi investigado através da espectroscopia de fluorescência. As fontes de luz utilizadas para irradiação foram um laser de diodo de 630nm e um dispositivo a base de LEDs (diodos emissores de luz). Observamos que o tecido hepático normal, fotossensibilizado, apresenta suas características ópticas alteradas, evidenciadas nos estudos de penetração da luz e alteração térmica durante a irradiação, refletindo na profundidade da necrose. Verificamos que a presença do FS no tecido alvo diminui a penetração da luz, levando a um aumento da temperatura, devido à grande quantidade de energia absorvida pelo FS, a qual é dissipada na forma de calor. Notamos uma abrupta delineação da necrose correspondendo à queda de intensidade luminosa no tecido iluminado. A profundidade de necrose obtida com o uso do LED apresentou uma pequena variação, devido à linha espectral do mesmo ser mais larga, quando comparado ao laser. Histologicamente o tecido hepático e irradiado apresentou necrose coagulativa, infiltrado inflamatório neutrofílico e necrose da veia centrolobular em todos os grupos experimentais; também observamos uma nítida delimitação entre o tecido epitelial normal e o tecido epitelial fotossensibilizado. Estes resultados serão importantes para o desenvolvimento de estratégias para um possível protocolo para aplicação da PDT em tumores malignos hepáticos. / The PDT concept is the photo induction of the citotoxicity of proliferating cells involving a photosensitizer agent, a light source and oxygen. Despite being an efficient therapy on the treatment of several neoplasias, PDT presents some restrictions including the non-selectivity in hepatic tissue cells. This work evaluated the correlation between light penetration and necrosis, as well as the extension of such as function of the concentration of the photosensitizer used (Photogem) and three different doses of energy. The necrosed epithelium and healthy epithelium transition was performed after the irradiation of normal livers of previously photosensitized rats. The Photogem accumulation, intravenously administrated, on the liver was investigated through fluorescence spectroscopy. The light sources used for irradiation were: diode laser operating at 630 nm and a LEDs (Light Emitting Diode) device. We observe that the photosensitized normal hepatic tissue presents its optical characteristics altered, which was previously evidenced on the studies of light penetration and thermal alteration during the irradiation, altering the necrosis depth. We checked that the photosensitizer presence on the target tissue decreases the light penetration leading to a temperature increase, due to a large amount of energy absorbed by the photosensitizer, which is dissipated by means of heat. We noticed an abrupt necrosis delineation corresponding to the drop of the light intensity on the irradiated tissue. When the LED was used, the necrosis depth presented little variation, due to its spectral line being larger when compared to the laser’s spectral line. Histological, the irradiated hepatic tissue presented coagulative necrosis, inflammatory infiltration neutrophilic and centrilobular vein necrosis in all experimental groups, we also observed a clear delimitation between normal epithelial tissue and photosensitized tissue. These results will be important to the development of strategies for a possible protocol for the PDT application on hepatic malign tumors.