A Terapia Fotodinâmica (TFD) caracteriza-se por um conjunto de processos físicos, químicos e biológicos que ocorre após a administração de compostos fotossensibilizantes, que ficam retidos preferencialmente nos tecidos alterados, ao que se segue a irradiação com luz visível, ativando esses fotossensibilizadores (FS) por meio da absorção da luz. Nesta modalidade terapêutica, ocorrem mecanismos de transferência de energia entre o FS e o oxigênio molecular presente nos tecidos, gerando espécies reativas de oxigênio capazes de levar as células à morte. A TFD tem uma de suas principais aplicações no tratamento do câncer de pele, e este trabalho tem por objetivo otimizar tal aplicação utilizando a luz intensa pulsada (LIP) como sistema de irradiação. Na literatura, estudos demonstram a eficiência da aplicação de LIP na área dermatológica e estética na remoção de pelos, tratamento de lesões vasculares, acnes e no fotorejuvenescimento da pele, através de efeitos fotoquímicos e térmicos, mas não há relatos sobre aplicações terapêuticas para o câncer de pele. A aplicação da LIP em TFD leva a diferentes tipos de vantagens destacando-se a possibilidade de diminuição do tempo de tratamento, com consequente redução da dor durante o procedimento. Além disso a possibilidade de aplicação de misturas de FSs que absorvam em diferentes comprimentos de onda, promovendo a ativação simultânea de diferentes bandas de absorção que pode levar a potencialização do efeito da TFD. A ideia da irradiação com LIP é permitir a possibilidade de excitar diferentes bandas do FS simultaneamente, bem como reduzir os níveis de saturação do oxigênio dos tecidos devido a longos períodos de irradiação, minimizando também possíveis efeitos térmicos ocasionados pela irradiação prolongada. Neste trabalho, estudou-se a TFD com um equipamento comercial de LIP (Intense Pulse Light, HKS801) utilizando dois precursores do FS endógeno Protoporfirina (PpIX), 5-ácido aminolevulínico (ALA) e aminolevulinato de metila (M-ALA) e os FSs Photodithazine (PDZ) e Indocianina verde (ICV), em modelo de pele normal de suínos. As diferenças relativas à aplicação tópica de ALA e M-ALA por meio de creme e através da aplicação em sistema de injeção de alta pressão sem agulhas (SAFE INJECT) foram avaliadas. O sistema de injeção também foi utilizado para disponibilização dos FSs na pele. O estudo in vitro mostrou que a LIP interagiu com todos os FSs e levou à multiativação de suas bandas. Com relação aos estudos in vivo observou-se diferentes aspectos do uso da LIP para TFD. A avaliação de fluorescência mostrou que a distribuição por injeção foi mais homogênea, sugerindo a possibilidade de protocolos de TFD menos demorados. A análise termográfica mostrou que não ocorre aquecimento relevante do tecido nas aplicações de LIP em aplicações de TFD no protocolo utilizado. A avaliação histológicas das condições entre 24 e 48 horas permitiu observar as diferentes fases do processo cicatricial em função do tempo decorrido. O estudo possibilitou maior entendimento sobre os efeitos da LIP em tecido biológico, especialmente em associação à TFD. Também foi estabelecido, pela primeira vez, um modelo de protocolo para investigação do uso da LIP em modelo animal para TFD em pele, que pode ser extrapolado em futuros estudos para tratamentos oncológicos e dermatológicos. Consideradas as possibilidades oferecidas e a pronta disponibilidade do dispositivo para irradiação, a TFD com LIP torna-se viável técnica e comercialmente para uso clínico. / Photodynamic Therapy (PDT) is mainly composed of physical, chemical, and biological processes that occur after administration of photosensitizing compounds, which are selectively held in abnormal tissues. After visible light irradiation, those photosensitizers (PS) are activated by light absorption. During treatment, energy transfer mechanisms take place between PS and molecular oxygen that is available in tissues, promoting the generation of reactive oxygen species that bring cells to death. One of this technique´s main applications is skin cancer treatment, and this study aims to optimize such a PDT application by using intense pulsed light (IPL) as irradiation system. Literature shows IPL efficacy on dermatological aesthetic procedures, such as hair removal, treatment of vascular lesion, acne and skin photorejuvenation, promoted by photochemical and thermal effects. However, skin cancer treatment was never reported. Using IPL for PDT may bring advantages such as reducing the treatment sessions, which reduces pain during procedures, and the ability to use PS blends that will absorb in different regions of wavelengths, resulting in simultaneous activation of different absorption bands and improving PDT effect. Shorter irradiation may reduce oxygen depletion due to long irradiation periods, and major thermal effects. In this study, PDT was performed using an IPL commercial device (Intense Pulse Light, HKS801) with the application of two PpIX precursors (ALA and MAL) and the exogenous PS Photodithazine (PDZ) and Indocyanine Green (ICG) on porcine health skin model. Administration of the PS or PpIX precursors were investigated both by vehiculation via cream and by high pressure, needle-free injection (SAFE INJECT). The results obtained in this study showed that the damage induced by PDT using the needle-free injection is more expressive than for cream vehiculation. The in vitro study showed that IPL interacted with all PS and promoted absorption bands multi-activation. The in vivo studies showed different aspects of using IPL for PDT. Fluorescence investigation showed that the distribution by the needle-free injection was more homogeneous, suggesting that shorter PDT protocols are possible. Thermography imaging showed that no relevant heating was observed for IPL applications of PDT during the protocols of choice. Histological analysis of conditions between 24 and 48 hours allowed observing the different stages of the healing process as a function of time. This study provided deeper understanding of IPL effects in biological tissues, and particularly when associated to PDT. In addition, for the first time, an investigation protocol for the use of IPL-PDT in porcine healthy skin was designed, which can be extrapolated for future studies on cancer and skin lesions. Given the possibilities and the prompt availability of the irradiation device, IPL-PDT is readily available technically and commercially for clinical use.

A Terapia Fotodinâmica (TFD) caracteriza-se por um conjunto de processos físicos, químicos e biológicos que ocorre após a administração de compostos fotossensibilizantes, que ficam retidos preferencialmente nos tecidos alterados, ao que se segue a irradiação com luz visível, ativando esses fotossensibilizadores (FS) por meio da absorção da luz. Nesta modalidade terapêutica, ocorrem mecanismos de transferência de energia entre o FS e o oxigênio molecular presente nos tecidos, gerando espécies reativas de oxigênio capazes de levar as células à morte. A TFD tem uma de suas principais aplicações no tratamento do câncer de pele, e este trabalho tem por objetivo otimizar tal aplicação utilizando a luz intensa pulsada (LIP) como sistema de irradiação. Na literatura, estudos demonstram a eficiência da aplicação de LIP na área dermatológica e estética na remoção de pelos, tratamento de lesões vasculares, acnes e no fotorejuvenescimento da pele, através de efeitos fotoquímicos e térmicos, mas não há relatos sobre aplicações terapêuticas para o câncer de pele. A aplicação da LIP em TFD leva a diferentes tipos de vantagens destacando-se a possibilidade de diminuição do tempo de tratamento, com consequente redução da dor durante o procedimento. Além disso a possibilidade de aplicação de misturas de FSs que absorvam em diferentes comprimentos de onda, promovendo a ativação simultânea de diferentes bandas de absorção que pode levar a potencialização do efeito da TFD. A ideia da irradiação com LIP é permitir a possibilidade de excitar diferentes bandas do FS simultaneamente, bem como reduzir os níveis de saturação do oxigênio dos tecidos devido a longos períodos de irradiação, minimizando também possíveis efeitos térmicos ocasionados pela irradiação prolongada. Neste trabalho, estudou-se a TFD com um equipamento comercial de LIP (Intense Pulse Light, HKS801) utilizando dois precursores do FS endógeno Protoporfirina (PpIX), 5-ácido aminolevulínico (ALA) e aminolevulinato de metila (M-ALA) e os FSs Photodithazine (PDZ) e Indocianina verde (ICV), em modelo de pele normal de suínos. As diferenças relativas à aplicação tópica de ALA e M-ALA por meio de creme e através da aplicação em sistema de injeção de alta pressão sem agulhas (SAFE INJECT) foram avaliadas. O sistema de injeção também foi utilizado para disponibilização dos FSs na pele. O estudo in vitro mostrou que a LIP interagiu com todos os FSs e levou à multiativação de suas bandas. Com relação aos estudos in vivo observou-se diferentes aspectos do uso da LIP para TFD. A avaliação de fluorescência mostrou que a distribuição por injeção foi mais homogênea, sugerindo a possibilidade de protocolos de TFD menos demorados. A análise termográfica mostrou que não ocorre aquecimento relevante do tecido nas aplicações de LIP em aplicações de TFD no protocolo utilizado. A avaliação histológicas das condições entre 24 e 48 horas permitiu observar as diferentes fases do processo cicatricial em função do tempo decorrido. O estudo possibilitou maior entendimento sobre os efeitos da LIP em tecido biológico, especialmente em associação à TFD. Também foi estabelecido, pela primeira vez, um modelo de protocolo para investigação do uso da LIP em modelo animal para TFD em pele, que pode ser extrapolado em futuros estudos para tratamentos oncológicos e dermatológicos. Consideradas as possibilidades oferecidas e a pronta disponibilidade do dispositivo para irradiação, a TFD com LIP torna-se viável técnica e comercialmente para uso clínico. / Photodynamic Therapy (PDT) is mainly composed of physical, chemical, and biological processes that occur after administration of photosensitizing compounds, which are selectively held in abnormal tissues. After visible light irradiation, those photosensitizers (PS) are activated by light absorption. During treatment, energy transfer mechanisms take place between PS and molecular oxygen that is available in tissues, promoting the generation of reactive oxygen species that bring cells to death. One of this technique´s main applications is skin cancer treatment, and this study aims to optimize such a PDT application by using intense pulsed light (IPL) as irradiation system. Literature shows IPL efficacy on dermatological aesthetic procedures, such as hair removal, treatment of vascular lesion, acne and skin photorejuvenation, promoted by photochemical and thermal effects. However, skin cancer treatment was never reported. Using IPL for PDT may bring advantages such as reducing the treatment sessions, which reduces pain during procedures, and the ability to use PS blends that will absorb in different regions of wavelengths, resulting in simultaneous activation of different absorption bands and improving PDT effect. Shorter irradiation may reduce oxygen depletion due to long irradiation periods, and major thermal effects. In this study, PDT was performed using an IPL commercial device (Intense Pulse Light, HKS801) with the application of two PpIX precursors (ALA and MAL) and the exogenous PS Photodithazine (PDZ) and Indocyanine Green (ICG) on porcine health skin model. Administration of the PS or PpIX precursors were investigated both by vehiculation via cream and by high pressure, needle-free injection (SAFE INJECT). The results obtained in this study showed that the damage induced by PDT using the needle-free injection is more expressive than for cream vehiculation. The in vitro study showed that IPL interacted with all PS and promoted absorption bands multi-activation. The in vivo studies showed different aspects of using IPL for PDT. Fluorescence investigation showed that the distribution by the needle-free injection was more homogeneous, suggesting that shorter PDT protocols are possible. Thermography imaging showed that no relevant heating was observed for IPL applications of PDT during the protocols of choice. Histological analysis of conditions between 24 and 48 hours allowed observing the different stages of the healing process as a function of time. This study provided deeper understanding of IPL effects in biological tissues, and particularly when associated to PDT. In addition, for the first time, an investigation protocol for the use of IPL-PDT in porcine healthy skin was designed, which can be extrapolated for future studies on cancer and skin lesions. Given the possibilities and the prompt availability of the irradiation device, IPL-PDT is readily available technically and commercially for clinical use.

A luz intensa pulsada é amplamente utilizada para o tratamento do fotoenvelhecimento e de lesões vasculares congênitas e adquiridas, porém, seus efeitos biológicos ainda não são completamente esclarecidos. Neste estudo, foram avaliadas as respostas proliferativas e de síntese em fibroblastos e células endoteliais humanas após a irradiação com a luz intensa pulsada. As culturas de fibroblastos e células endoteliais foram irradiadas com luz intensa pulsada com variação de comprimento de onda entre 420 e 1110 nm e fluências de 10, 16 e 20 J/cm2. Os experimentos foram realizados após 24 e 48 horas da irradiação e analisados os seguintes parâmetros: 1-alterações morfológicas; 2- determinação da capacidade proliferativa e citotóxica; 3- produção de radicais livres; 4- fases do ciclo celular; 5- expressão dos marcadores do ciclo celular e apoptose; 6- avaliação do potencial elétrico da membrana mitocondrial; 7- análise da atividade mitocondrial por microscopia confocal; 8- biossíntese de colágeno e 9- microscopia eletrônica de varredura dos fibroblastos e matriz extracelular. Os resultados demonstraram que, nos fibroblastos, a luz intensa pulsada promoveu aumento da densidade celular e da capacidade proliferativa; aumento na produção de radicais livres diretamente proporcional à intensidade de energia; estímulo na fase de síntese; estímulo na síntese de colágeno mais significativo em 10 e 16 J/cm²; induziu apoptose pela via extrínseca, dependente da intensidade de energia; a microscopia eletrônica de varredura demonstrou detalhes da organização e síntese da matriz extracelular, bem como o colágeno recém sintetizado. Nas células endoteliais a luz intensa pulsada não provocou mudanças morfológicas; promoveu aumento na produção de radicais livres, induziu citotoxicidade e apoptose pela via extrínseca e diminuiu a capacidade proliferativa, proporcional à intensidade de energia. Este estudo permitiu a determinação in vitro dos mecanismos biológicos envolvidos após a interação da luz intensa pulsada com os fibroblastos e células endoteliais humanas / Intense pulsed light is widespread used in the treatment of intrinsic and extrinsic photo damaged skin and congenital or acquired vascular diseases but its biological effects have not yet been clearly demonstrated. This study assessed the proliferative and synthesis responses of fibroblasts and endothelial cells. The fibroblasts and endothelial cells cultures were irradiated with intense pulsed light, with wavelength ranging from 420 to 1110 nm, fluencies of 10, 16 e 20 J/cm2 and pulse delay 10 ms. Experiments were performed 24 and 48 hours after irradiation and the following parameters were analyzed: 1- morphological changes; 2- measurement of proliferative capacity and citotoxicity; 3- free radical production; 4- cell cycle phases; 5- expression of cell cycle and apoptosis markers; 6- electrical potential of mitochondrial membrane; 7- mitochondrial activity by confocal microscopy; 8- collagen synthesis; 9- Scanning electron microscopy of fibroblasts and extracellular matrix. The results evidenced that intense pulsed light on fibroblasts increased cell density and proliferative capacity; stimulus on synthesis phase and collagen synthesis more significant at fluences of in 10 and 16 J/cm²; increase of free radical formation, citotoxicity and apoptosis through the extrinsic pathway proportional to the energy intensity. The scanning electron microscopy evidenced the organization details of extracellular matrix and new collagen fibers. Regarding the endothelial cells, intense pulsed light did not cause morphological changes; increased free radicals formation, induced citotoxicity and apoptosis through the extrinsic pathway and decreased the proliferative capacity proportionally to the intensity of energy. This study allowed the in vitro determination of the biological mechanisms involved after the interaction of intense pulsed light and human fibroblasts and endothelial cells

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:13:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PatriciaFM_tese.pdf: 303057 bytes, checksum: d3d1e5a21de3ce58bcfe65ef800c8734 (MD5) Previous issue date: 2008-05-13 / The uses of radiobiocomplexes labeled with technetium-99m contributed to health science advances. Stannous chloride (SnCl2) has been used as a reducing agent for the labeling process. Cytotoxic and genotoxic effect of the SnCl2 have been described in several studies and with this experimental models alterations in molecular and cellular level can be evaluated. In the last years the physicals therapists acquired new devices which emits electromagnetic radiation such us Extremely Low Frequency Pulsated Electromagnetic Fields (E.L.F. P.E.M.F.), radiofrequency, Intense Pulsed Light (I.P.L.) and others which emits sonic waves such us Biorresonance. Scientific evidence of the effects and dosage is important to protect public health and to reach exposition levels that result in significant biological effects. The aim of this project is to verify the effects of these physical agents in plasmid DNA and E. coli AB1157 cultures in presence or absence of SnCl2 and the effects in blood constituents labeled with technetium-99m. Wistar rats blood was exposed to the cited sources and the labelling of blood constituents with 99mTc was carried through. Cultures of E. coli AB1157 and plasmidial samples DNA had been also exposed the physical agents. The results suggest that these agents are capable of altering neither the survival of E. coli cells or plasmid DNA electrophoresis mobility. The multidiscipline character was clearly in this study due the interaction between Nuclear Medicine department of the UERJ and the Laboratory of Physical Agents of the Maimonides University in Argentina until the union between the teacher (biomedical and physiotherapist) and student (physiotherapist), besides collaborators of the area of Physics and Biology, promoting new ideas and perspectives and also adding the knowledge of different areas and origins / O uso de radiobiocomplexos marcados com 99mtecn?cio tem contribu?do para avan?os em Ci?ncias da Sa?de. Na marca??o desses radiobiocomplexos utiliza-se o redutor cloreto estanoso (SnCl2). Efeitos citot?xicos e genot?xicos do SnCl2 t?m sido descritos. Atrav?s de modelos experimentais em n?vel molecular, celular e sist?mico estas altera??es podem ser avaliadas. Entre os novos agentes f?sicos sugeridos para a pr?tica da Fisioterapia Dermato-Funcional, h? os que s?o de natureza eletromagn?tica (campos eletromagn?ticos pulsados, a radiofreq??ncia e a luz intensa pulsada) e os de natureza mec?nica (ondas s?nicas). A literatura a respeito dos agentes f?sicos gera d?vidas quanto aos seus efeitos. Seu uso correto ? importante n?o s? para proteger a sa?de p?blica, mas tamb?m para justificar n?veis de exposi??o que resultem em efeitos biol?gicos significativos. Dessa forma, o objetivo desse estudo ? verificar os poss?veis efeitos destes agentes f?sicos em plasm?dios bacterianos e em culturas bacterianas na presen?a e na aus?ncia de cloreto estanoso e na marca??o de elementos sang??neos com o 99mtecn?cio. Sangue de ratos Wistar foi exposto ?s fontes citadas e a marca??o de c?lulas sangu?neas com 99mtecn?cio foi realizada. Culturas de E. coli AB1157 e amostras DNA plasmidial tamb?m foram expostas aos agentes f?sicos. As consequ?ncias biol?gicas associadas a esses agentes n?o foram capazes de interferir em algumas propriedades dos constituintes sangu?neos, nem na sobreviv?ncia de E. coli ou na mobilidade eletrofor?tica do DNA plasmidial. O car?ter multidisciplinar ficou claro neste estudo desde a intera??o entre o Setor de Medicina Nuclear da UERJ e o Laborat?rio de Agentes F?sicos da Universidade Maimonides na Argentina at? a uni?o entre um orientador (biom?dico e fisioterapeuta) e uma orientanda (fisioterapeuta), contando com colaboradores da ?rea de F?sica e Biologia, possibilitando novas id?ias e perspectivas, agregando o conhecimento de diferentes ?reas

A luz intensa pulsada é amplamente utilizada para o tratamento do fotoenvelhecimento e de lesões vasculares congênitas e adquiridas, porém, seus efeitos biológicos ainda não são completamente esclarecidos. Neste estudo, foram avaliadas as respostas proliferativas e de síntese em fibroblastos e células endoteliais humanas após a irradiação com a luz intensa pulsada. As culturas de fibroblastos e células endoteliais foram irradiadas com luz intensa pulsada com variação de comprimento de onda entre 420 e 1110 nm e fluências de 10, 16 e 20 J/cm2. Os experimentos foram realizados após 24 e 48 horas da irradiação e analisados os seguintes parâmetros: 1-alterações morfológicas; 2- determinação da capacidade proliferativa e citotóxica; 3- produção de radicais livres; 4- fases do ciclo celular; 5- expressão dos marcadores do ciclo celular e apoptose; 6- avaliação do potencial elétrico da membrana mitocondrial; 7- análise da atividade mitocondrial por microscopia confocal; 8- biossíntese de colágeno e 9- microscopia eletrônica de varredura dos fibroblastos e matriz extracelular. Os resultados demonstraram que, nos fibroblastos, a luz intensa pulsada promoveu aumento da densidade celular e da capacidade proliferativa; aumento na produção de radicais livres diretamente proporcional à intensidade de energia; estímulo na fase de síntese; estímulo na síntese de colágeno mais significativo em 10 e 16 J/cm²; induziu apoptose pela via extrínseca, dependente da intensidade de energia; a microscopia eletrônica de varredura demonstrou detalhes da organização e síntese da matriz extracelular, bem como o colágeno recém sintetizado. Nas células endoteliais a luz intensa pulsada não provocou mudanças morfológicas; promoveu aumento na produção de radicais livres, induziu citotoxicidade e apoptose pela via extrínseca e diminuiu a capacidade proliferativa, proporcional à intensidade de energia. Este estudo permitiu a determinação in vitro dos mecanismos biológicos envolvidos após a interação da luz intensa pulsada com os fibroblastos e células endoteliais humanas / Intense pulsed light is widespread used in the treatment of intrinsic and extrinsic photo damaged skin and congenital or acquired vascular diseases but its biological effects have not yet been clearly demonstrated. This study assessed the proliferative and synthesis responses of fibroblasts and endothelial cells. The fibroblasts and endothelial cells cultures were irradiated with intense pulsed light, with wavelength ranging from 420 to 1110 nm, fluencies of 10, 16 e 20 J/cm2 and pulse delay 10 ms. Experiments were performed 24 and 48 hours after irradiation and the following parameters were analyzed: 1- morphological changes; 2- measurement of proliferative capacity and citotoxicity; 3- free radical production; 4- cell cycle phases; 5- expression of cell cycle and apoptosis markers; 6- electrical potential of mitochondrial membrane; 7- mitochondrial activity by confocal microscopy; 8- collagen synthesis; 9- Scanning electron microscopy of fibroblasts and extracellular matrix. The results evidenced that intense pulsed light on fibroblasts increased cell density and proliferative capacity; stimulus on synthesis phase and collagen synthesis more significant at fluences of in 10 and 16 J/cm²; increase of free radical formation, citotoxicity and apoptosis through the extrinsic pathway proportional to the energy intensity. The scanning electron microscopy evidenced the organization details of extracellular matrix and new collagen fibers. Regarding the endothelial cells, intense pulsed light did not cause morphological changes; increased free radicals formation, induced citotoxicity and apoptosis through the extrinsic pathway and decreased the proliferative capacity proportionally to the intensity of energy. This study allowed the in vitro determination of the biological mechanisms involved after the interaction of intense pulsed light and human fibroblasts and endothelial cells