Made available in DSpace on 2011-12-27T14:14:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 000429331-0.pdf: 3416061 bytes, checksum: b9dd27c021e450278555744beaf366b5 (MD5) license.txt: 581 bytes, checksum: 44ea52f0b7567232681c6e3d72285adc (MD5) / ARTIGO 1 : Introduction: Photodynamic therapy has been proposed to improve to root canal desinfection, but its role on certain bacterial species needs to be further ellucidated. Objective: to compare, in vitro, the action of photodynamic therapy and sodium hypochlorite in root canals infected with Enterococcus faecalis. Methods: The root canals of 45 single-rooted human extracted teeth were enlarged up to a file 60, autoclaved, inoculated with a suspension of Enterococcus faecalis and incubated for 60 days, with renewal of the culture medium every 48 hours. After that, samples were divided into five groups according to the protocol of decontamination: G1 (n = 5) positive control - no procedure; G2 (n = 10) negative control - distilled water; G3 (n = 10) - PAD, G4 (n = 10) – NaOCl 2. 5%; G5 (n = 10) - NaOCl 2. 5% + PAD. Subsequently, samples were fixed on 25% glutaraldehyde, dehydrated, dried, metalized and subjected to scanning electron microscopy (SEM). The assessment was made of images taken at every root third at 5. 000x magnification for the canal wall and 10. 000x for the exposed tubule area, both in backscattering (BS), noting the effect of proposed treatments to the different thirds of the root canal. The presence of bacteria in the images was scored by position ranks from 1 to 45, where the higher the value, the cleanliness of the sample. Data were subjected to One-way ANOVA followed by post-hoc Tukey test (α = 0. 05). Results: Group 5 had the highest mean position ranks for all thirds of the root canal, both in canal wall and in the exposed tubule area. Thus, it was the most effective in eliminating Enterococcus faecalis. Conclusion: the association NaOCl 2,5% + PAD is an efficient protocol for the elimination of Enterococcus faecalis present in the dentinal surface and deep into the dentinal tubules. ARTIGO 2 : Purpose: Evaluate the bovine pulp tissue dissolution ability of photodynamic therapy. Methods: Twenty pieces of bovine pulp tissue were weighed and divided randomly into four groups (n = 5), according to the cleaning protocol: G1 - distilled water (negative control), G2 - sodium hypochlorite 1% (positive control), G3 - photodynamic therapy, G4 - sodium hypochlorite 1% + photodynamic therapy. The observation of the events of dissolution was performed by two observers blinded in relation to the test using 2x loupe magnification, recording time in minutes until complete tissue dissolution. The total observation time was 2 hours. The dissolution rate was calculated dividing the weight of the fragment pulp (mg) by the time of dissolution (mg / min). Results: only group 2 (NaOCl) was able to promote complete dissolution of pulp tissue. In the other groups there was no occurrence of complete dissolution of the samples. The mean dissolution time for samples from group 2 (NaOCl) was 1. 26 mg / min. Conclusion: photodynamic therapy was not able to dissolve the fragments of bovine pulp tissue and was not able to accelerate the rate of dissolution. / ARTIGO 1 : O objetivo deste estudo foi comparar, in vitro, a ação da terapia fotodinâmica com a ação do hipoclorito de sódio em canais radiculares infectados com Enterococcus faecalis. Os canais radiculares de 45 dentes humanos unirradiculares foram ampliados até a lima 60, autoclavados, inoculados com uma suspensão de Enterococcus faecalis e incubados por 60 dias, com renovação do meio de cultura de 48 em 48 horas. Após o período de contaminação, as amostras foram divididas aleatoriamente em cinco grupos, de acordo com o protocolo de descontaminação: G1 (n=5) controle positivo – nenhum procedimento; G2 (n=10) controle negativo – água destilada; G3 (n=10) – PAD; G4 (n=10) – NaOCl 2,5%; G5 (n=10) – NaOCl 2,5% + PAD. Posteriormente, as amostras foram fixadas em glutaraldeído 25%, desidratadas, secas, metalizadas e submetidas à microscopia eletrônica de varredura (MEV). A avaliação foi feita em imagens do MEV com o aumento de 5. 000x para a luz do canal e de 10. 000x para a interface dentinária, ambos em backscattering (BS), observando o efeito dos tratamentos propostos nos diferentes terços do canal radicular. A presença de bactérias foi classificada por intermédio de um rankeamento de posições de 1 a 45, onde quanto maior o valor, maior o grau de limpeza da amostra. Os dados de níveis de contaminação foram submetidos ao teste de ANOVA de uma via, seguido pelo post-hoc de Tukey (α=0,05). Os resultados mostraram que o grupo 5 apresentou os maiores valores na média de rankeamento de posições nos três terços do canal radicular, tanto na luz do canal quanto na interface dentinária. Com isso, foi o mais efetivo na eliminação de Enterococcus faecalis. Diante do exposto, é possível concluir que a associação NaOCl 2,5% + PAD foi eficiente na eliminação de Enterococcus faecalis presentes na parede dentinária e na profundidade de penetração dos túbulos dentinários. ARTIGO 2 : O objetivo deste estudo foi avaliar a capacidade de dissolução do tecido pulpar bovino através da ação da terapia fotodinâmica. Vinte fragmentos de tecido pulpar bovino foram pesados e divididos aleatoriamente dentro de quatro grupos (n=5), de acordo com o mecanismo de dissolução testado: G1 – água destilada (controle negativo); G2 – hipoclorito de sódio 1% (controle positivo); G3 – terapia fotodinâmica; G4 – hipoclorito de sódio + terapia fotodinâmica. A observação dos eventos de dissolução foi realizada por dois observadores cegados em relação ao teste, com lupa de 2x de aumento, sendo anotado, em minutos, o tempo até que ocorresse a completa dissolução do tecido. O período total de observação foi de 2 horas. O tempo necessário para dissolução foi registrado em minutos (min) e a velocidade de dissolução foi calculada dividindo o peso do fragmento pulpar (mg) pelo tempo de dissolução (mg/min). Os resultados mostraram que somente o grupo 2 (NaOCl) foi capaz de promover a dissolução completa do tecido pulpar. Nos demais grupos não houve a ocorrência da dissolução completa das amostras. A média do tempo de dissolução para as amostras do grupo 2 (NaOCl) foi de 1. 26 mg/min. Em conclusão, somente o hipoclorito de sódio foi capaz de dissolver os fragmentos de tecido pulpar bovino e a terapia fotodinâmica não apresentou capacidade de dissolução tecidual.

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.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-08-12T11:59:46Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE BIBLIOTECA - VERSÃO FINAL (1).pdf: 2862588 bytes, checksum: 3d785691cce449a94e01f2c63a25153f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-12T11:59:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE BIBLIOTECA - VERSÃO FINAL (1).pdf: 2862588 bytes, checksum: 3d785691cce449a94e01f2c63a25153f (MD5) Previous issue date: 2015-03-16 / FACEPE / Nas três últimas décadas nanocristais de materiais semicondutores em regime de confinamento quântico - pontos quânticos (do inglês quantum dots) - vem atraindo o interesse em diversas áreas científicas. Suas propriedades ópticas e elétricas únicas possibilitam ampla aplicação em novas tecnologias tais como dispositivos eletrônicos e em novos protocolos diagnósticos biomédicos. Na área da saúde os pontos quânticos (PQs) vêm ganhando destaque em diagnóstico por imagem nas duas últimas décadas, mas recentemente vem sendo testados também em ensaios de terapia fotodinâmica (TFD) livres ou associados a outros compostos. Neste trabalho utilizamos PQs de CdTe como fotosensibilizadores (FS) em culturas de células de Candida albicans, Staphylococcus aureus e Leishmania amazonensis, comparando o efeito fotodinâmico dos sistemas livres e conjugados à zincoporfirina catiônica [Zn(II)tetraetil-2-piridilporfirina, aqui designada ZnP]. Os PQs de CdTe foram sintetizados através de precipitação em sistema coloidal aquoso na presença de dois diferentes agentes estabilizantes (acido mercaptosuccínico-MSA, ou cisteamina-CYS) sendo caracterizados por difração de raios-X e microscopia eletrônica de transmissão. Todos os sistemas foram caracterizados opticamente por espectroscopia de absorção, emissão e excitação eletrônica. A análise espectroscópica mostra que ocorre supressão da fluorescência dos PQs após adição de quantidades crescentes de ZnP, mas não confirma transferência de energia efetiva dos PQs para a ZnP. O potencial zeta dos bioconjugados foi determinado em função da razão PQ:ZnP. A produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) por PQs, porfirinas e PQ-ZnP foi avaliada através de técnicas de detecção indireta, que indicou que todos os sistemas estudados produzem EROs. A citotoxicidade dos sistemas foi testada via ensaio fotodinâmico em fibroblastos e tanto os PQs quanto a ZnP não apresentaram toxicidade no escuro, mas apresentaram boa atividade fotodinâmica após irradiação, o que foi potencializado quando utilizou-se o conjugado PQ-ZnP. Os ensaios de TFD utilizando-se LED (150 mW.cm-2) (excitando somente PQs) mostraram que os PQs produziram uma inibição da C. albicans ~1 log10; ZnP reduziu ~ 3 log10 enquanto que o conjugado reduziu apenas ~ 1 log10. Sugere-se que a menor eficiência de TFD apresentada para os PQs e para os conjugados deve-se à dificuldade de incorporação dos sistemas nas células de C. albicans devido à baixa taxa de endocitose destas células e que os PQs não foram eficientes FS para a ZnP. Os ensaios de TFD para S. aureus evidenciaram ~8 log10 de inibição bacteriana (30s de irradiação) utilizando-se a ZnP, enquanto que observou-se ~2 log10 para os PQs (9 min de irradiação). Na TFD de L. amazonensis, a redução de viabilidade celular deste parasito foi de ~ 35% para os PQs e de ~ 70% utilizando-se ZnP. Os resultados evidenciam que existe um potencial para uso do PQs em TFD, entretanto a eficiência de geração de ROS precisa ser otimizada. Por outro lado, a ZnP apresentou-se bastante promissora para uso em TFD antimicrobiana. / In the last decade semiconductor nanocrystals in the quantum confinement region (also known as quantum dots) have attracted great interest in different research areas. Their unique optical and electrical properties promoted a vast use in most diverse technological fields, ranging from electronics to biomedical applications. In health sciences quantum dots (QDs) applied as fluorescent labels showed a great potential in the development of image diagnostics, but more recently they are also being tested as photosensitizers (PS) in Photodinamyc Therapy (PDT) free or conjugated to diverse molecules. In the present study we used CdTe QDs as PS for PDT upon cultures of Candida albicans, Staphylococcus aureus and Leishmania amazonensis, comparing the photodynamic effect in the free systems and the QDs conjugated to a cationic zincporphyrin [Zn(II)tetraetil-2-piridilporfirina, ZnP]. CdTe QDs were obtained by controlled precipitation in aqueous media in the presence of two different stabilizers (mercaptosuccinic acid – MSA; cysteamine – CYS) and characterized by X-ray diffractommetry and transmission electronic microscopy. The optical characterization of all the systems was performed by absorption, excitation and emission spectroscopy. The zeta potential of the bioconjugates was determined as a function of the QD:ZnP ratio. The spectroscopic analysis suggest that the expected energy transfer from the QDs to the ZnP is not effective, although a fluorescence quenching of the QDs is observed with increasing amounts of ZnP. The production of reactive oxygen species (ROS) induced by QDs, porphyrines and the conjugates was evaluated by indirect detection protocols. All the systems produced ROS but at different levels. The citotoxicity of the systems was tested under PDT irradiation in a fibroblast culture and none of the systems presented dark toxicity, but presented good photodinamyc activity after irradiation which was increased in the QDs-ZnP conjugates. The TFD assays on C. albicans using LED (150 mW.cm-2) (exciting QDs only) showed that the QDs induced a cell inhibition of 1 log10 while ~ 3 log10 for ZnP porphyrin and < 1log10 for the conjugate. We suggest that the less effective PDT action of the QDs and their conjugates on the C. albicans reflect the lower capacity of the cellular uptake of these systems by the cells and that QDs did not act as efficient PS for the ZnP molecules. The essays performed on S. aureus cells showed ~8 log10 of bacterial inhibition using ZnP (30s irradiation) while ~2 log10 for the QDs (9 min irradiation). L. amazonensis essays showed a cell inhibition of 35% for the QDs while 70% for ZnP. Under the conditions tested, the QD-ZnP conjugates did not present a good photodynamic inactivation on the tested cells. The overall results evidence that there is a potential application of the QDs as PS in PDT but the experimental conditions of the therapy and of the systems must increase their efficiency in ROS production. On the other hand, the ZnP alone demonstrated to be very efficient in microbicide PDT.

A Terapia Fotodinâmica (PDT) é uma técnica utilizada para tratar vários tipos de tumores em que a luz estimula um fotossensibilizador (FS) a gerar espécies reativas de oxigênio (ROS) que levam à morte celular por apoptose ou necrose. A partir de uma clorina (CHL), cuja nomenclatura é metilfeoforbídio, visando torná-la mais anfifílica foi adicionado o grupo TRISMA (CHL-T). Os vários parâmetros usados na PDT (tipo de FS, concentração do FS, tempo de incubação do FS e dose de luz) podem desencadear diferentes vias para apoptose. Poucos estudos sobre o tipo de morte celular induzido com clorinas têm sido realizados. Diante disso, o objetivo deste estudo foi determinar a citotoxicidade dessa nova clorina, assim como identificar o tipo de morte celular envolvido na PDT e elucidar a participação da proteína apoptótica p53 nesse processo comparando-se com CHL e HY. A hipótese principal deste trabalho é que esta nova clorina modificada tem maior eficiência na indução de apoptose. Para testar esta hipótese, foi avaliada a indução de apoptose por microscopia de fluorecência e por citometria e a citotoxicidade pelo ensaio do MTT de três FSs: uma clorina (CHL), a clorina modificada (CHL-T) e a hipericina (HY). As clorinas apresentaram maior acumulação para as duas linhagens celulares quando comparada com a hipericina. A fototoxicidade apresentada pela nova clorina foi cerca de 10 a 20 vezes maior que a clorina de origem (CHL) nas duas linhagens celulares como demonstrado pelos resultados do ensaio com MTT. Os testes realizados por microscopia de fluorescência resultaram numa porcentagem de morte celular crescente com o aumento das concentrações diferenciando maior apoptose causada por PDT com CHL-T nas células HEp-2 e maior necrose nas células HeLa. A análise da apoptose por citometria também apresentou um efeito muito superior da CHL-T em relação aos demais FSs estudados para apoptose inicial (80,35%) para a concentração de 0,52 \'mü\'M, tempo de incubação de 2h e dose de luz 6 J/\'CM POT.2\'. Já a detecção de ROS por citometria não apresentou diferenças estatisticamente significativas para PDT nessas condições. Um discreto aumento na ativação de p53 com CHL-T e irradiação foi observado, porém não estatisticamente significativo. Os resultados sugerem que a indução da morte celular na PDT não depende dessa proteína e que a CHL-T tem excelente desempenho como FS em PDT. / Photodynamic therapy (PDT) is a technique used in the treatment of various types of tumors in that light stimulates a photosensitizer (PS) to generate reactive oxygen species (ROS) that lead to cell death by apoptosis or necrosis. From a chlorine (CHL), whose nomenclature is methylfeoforbidio, hoping to make it over the amphiphilic the TRISMA group (CHL-T) has been added. Several parameters (type of PS, concentration of PS, incubation time and light dose) can trigger different apoptotic pathways. Few studies aiming the type of cell death induced by chlorines as a PS have been done. Thus, the objective of this project was to determine the cytotoxicity of this new chlorine, as well as identify the type of cell death involved in PDT as well as to elucidate the involvement of apoptotic protein p53 in this process comparing with CHL and HY. The main hypothesis of this study is that the modified chlorine has greater efficiency in the induction of apoptosis. To test this hypothesis, it was evaluated the induction of apoptosis by fluorescence microscopy and cytometry and the cytotoxicity by the MTT assay of three PSs: chlorine (CHL), the modified chlorine (CHL-T) and hypericin (HY).The chlorins accumulation was higher for the two cell lines compared with hypericin. Phototoxicity presented by the chlorin was about 10 to 20 times greater than by the chlorine source (CHL) for the two cell lines as demonstrated by the MTT assay. Tests conducted by fluorescence microscopy showed the percentage of cell death increased with increasing concentrations distinguishing higher apoptosis caused by PDT with CHL-T in HEp-2 cells and higher necrosis in HeLa cells. Analysis of apoptosis by flow cytometry also showed a superior response of CHL-T comparing to the others two studied PSs for initial apoptosis (80.35%) for concentration of 0.52 mM, incubation time of 2h and light dose 6 J/\'CM POT.2\'. However the detection of ROS by flow cytometry showed no statistically significant values for PDT in these conditions. A slight increase in the activation of p53 for CHL-T and irradiation was observed, but without being statistically significant. Thus, the results suggest that the induction of cell death in PDT does not depend on this protein and that CHL-T has excellent performance as a PS in PDT.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:21:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PDF - Roniery de Oliveira Costa.pdf: 2742316 bytes, checksum: 71f8f26cb55bc75b4a451d414ea96bf3 (MD5) Previous issue date: 2013-07-24 / The aim of this study was to evaluate the influence of the red laser, infrared, photodynamic therapy and LED on the healing of wound burns through the clinical and histological analysis in rats. Therefore, 100 animals were randomly divided into five groups: G 1- untreated controlled (CTR), G2- red laser (LVER), G3- infrared laser (LINF), G4- photodynamic therapy (TFD) and G5- green led (LED). The induction of wound burns was obtained by applying a squared metal instrument, previously heated on a torch for 40 seconds, on the back of the rats for 20 seconds. The treatment of the experimental groups was the irradiation of red light (10J/cm2, 10s, and 40mW &#955;660 nm), infrared (10J/cm2, 10s, and 40mW &#955;780 nm), green LED (60J/cm2, 10s, &#955;520 to 550 nm) and photodynamic therapy (10J/cm2, and 40mW &#955;660 nm) that was associated with 0.5 µg/mL of methylene blue .The applications were punctually applied on four coincident points of the wound angles. At each point was added 10J/cm2 totaling 40J/cm2 except from the green LED that was applied 60J/cm², totaling 240J/cm2 per session. The applications were daily until the day before the animal sacrifice that occurred respectively ,considering the group classification, in 3, 7, 14 and 21 days when was applied an overdose of intraperitoneal anesthetic on the animals. The samples were removed and clinically examined then processed and stained with HE and Sirius red for analysis under light microscopy and polarized light, respectively. Animals treated with LVER, LINF, TFD (p <0.001) and LED (p <0.05), stimulated the production and maturation of collagen. Besides the fact that the animals from the group ate better and drink more water if compared to the other untreated controlled group (p<0.001). In conclusion, the red laser, infrared, photodynamic therapy and green led stimulated the healing process in third degree burns in rats. / O objetivo desta pesquisa foi avaliar a ação do laser vermelho, infravermelho, terapia fotodinâmica e LED na cicatrização de queimaduras em pele, através da análise clínica e histológica em ratos. Para tanto, 100 animais foram aleatoriamente distribuídos em cinco grupos: G1 controle, não tratado (CTR), G2- laser vermelho (LVER), G3- Laser infravermelho (LINF), G4- Terapia Fotodinâmica (TFD) e G5 - Led verde (LED). A indução da queimadura foi realizada no dorso do rato através da aplicação por 20 segundos de um instrumento metálico previamente aquecido por 40 segundos na chama azul do maçarico. O tratamento dos grupos experimentais foi a irradiação da luz vermelha (10J/cm2, 10s, 40mW e &#955;660 nm), infravermelha (10J/cm2, 10s, 40mW e &#955;780 nm), Led verde (60J/cm2, 10s, &#955;520 a 550 nm) e terapia fotodinâmica (10J/cm2, 40mW e &#955;660 nm), esta última associada ao fotossenssibilizador azul de metileno na concentração 0,5µg/mL. As aplicações foram pontuais nos quatro pontos coincidentes dos ângulos da ferida e em cada ponto foi depositada a quantidade de 10J/cm2, totalizando 40J/cm2, com exceção do Led verde que foi aplicado 60J/cm², totalizando 240J/cm2 por sessão. As aplicações foram diárias até o dia anterior ao sacrifício do animal em 3, 7, 14 e 21 dias com overdose de anestésico intraperitoneal. Os espécimes removidos foram analisadas clinicamente e logo após, processadas e corados em HE e Picrosírius para análise sob microscopia de luz e luz polarizada, respectivamente. Os animais tratados com LVER, LINF e TFD (p<0,001) e Led (p<0,05) estimularam a produção e maturação do colágeno, além de aumentarem o consumo de ração e água comparado ao grupo controle (p<0,001). O laser &#955;660 nm e &#955;780 nm apresentaram as maiores retrações da ferida dos grupos (p=0,012 e p=0,04, respectivamente). Em conclusão, o laser vermelho, infravermelho, terapia fotodinâmica e LED verde favoreceram o processo de cicatrização em queimaduras de terceiro grau em ratos.

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 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 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.

Terapia fotodinâmica (TFD) é uma modalidade terapêutica pouco invasiva e sem efeitos térmicos aprovada para o tratamento de doenças neoplásicas e vasculares proliferativas, capaz de produzir necrose tecidual seletiva através de administração de um fármaco fotossensibilizador seguido da aplicação de luz em comprimento de onda adequado. Na presença de luz o fotossensibilizador passa à forma ativada, e na presença de oxigênio molecular presente nas células, produz espécies reativas de oxigênio e oxigênio singleto que induzem as células alteradas à morte. O melhor entendimento dos mecanismos e da resposta celular à TFD, a disponibilidade de fontes de luz mais baratas, confiáveis e de fácil manuseio, bem como bons resultados em pesquisa clínica, dão credibilidade à técnica e a sua difusão na prática clínica. Estudos recentes em dosimetria têm mostrado melhores resultados terapêuticos com o fracionamento da dose de luz uma vez que permite a reoxigenação dos tecidos durante o período em que esse não está sendo iluminado. Neste estudo, investigou-se o dano tecidual (profundidade de necrose) e os danos celulares, especificamente na mitocôndria (estado 3, estado 4, taxa do controle respiratório, relação de ADP/O, potencial de membrana e intumescimento ou ?swelling?) do fígado normal de rato submetendo-o a regime de fracionamento da dose de luz. Vinte e cinco ratos Wistar receberam 1.5 mg/kg do fotossensibilizador Photogem 30 minutos antes da iluminação com laser de diodo (? = 630nm), potência 200 mW, intensidade 250 mW/cm2 e dose total fixa de 200 J/cm2. Os animais foram divididos em 5 grupos de 5 animais, cada um sendo iluminado em intervalos diferentes de claro (C) e escuro (E): 800s, 400s, 200s, 100s e 50s, alternando, respectivamente nesses grupos, os períodos de C/E em 800s/0s, de 400s/400s, de 200s/200s, de 100s/100s e de 50s/50s. Os animais foram mortos 30 horas após a aplicação do Photogem. O tecido iluminado foi submetido à análise histológica. As lâminas histológicas mostraram uma tendência de aumento na profundidade de necrose, com um aumento de até 30% em comparação ao regime contínuo e também uma tendência de diminuição na RCR e na relação ADP/O em função do tempo de escuro, principalmente até 200s do intervalo de C/E. Com tempo do fracionamento menor, as tendências de ADP/O e de RCR se invertem. O intumescimento e o potencial de membrana não mostraram diferença significativa com os diferentes regimes de iluminação. Conclui-se que o aumento de eficiência em PDT devido ao fracionamento da dose de luz é proporcionado pela maior disponibilidade de oxigênio na área tratada o que pode ocorrer pela reversão da oclusão vascular provisória ou do menor consumo de oxigênio pela reação fotodinâmica até o esquema do fracionamento da dose de luz de 200s. Para intervalos de escuro maiores tem-se uma limitação da reposição do oxigênio com conseqüente redução dos danos mitocondriais. O regime de fracionamento de dose de luz melhora a eficácia da técnica de PDT e mostra uma relação causal com a profundidade de necrose, embora a determinação da extensão dos intervalos de escuro seja fundamental para o sucesso da técnica. / Photodynamic therapy is a promising minimally invasive and non-thermal therapeutic modality approved for the treatment of neoplastic and vascular disease, which produces localized tissue necrosis with light following admistration of a photosensitizing drug. The drug is activated by light of a specific wavelength. The activated photosensitizer, in the presence of oxygen, generates singlet oxygen and reactive oxygen species that will induce selected cells to death. The current best understanding of PDT mechanisms and cellular response, the availability of cheaper, trustworthy and easy handling sources of light, as well as good results in clinical investigations, had provided trustworthiness to the technique and its diffusion in clinical practice. Recent dosimetry studies had suggested better therapeutical results with dose light fractionation. In this study, it was investigated the tissue damage (depth of necrosis) and cellular damage specifically in the mitochondria (state 3, state 4, respiratory control rate (RCR), ADP/O ratio, swelling and membrane potencial) in normal rat liver submitted to the fractionation of the light dose scheme. Twenty five Wistar rats received 1,5 mg/kg of the first generation Russian photossensitizer Photogem® 30 minutes before illumination with diode laser (? = 630nm), power 200 mW, fluence rate 250 mW/cm2 and fluence 200 J/cm2. Animals had been divided into 5 groups of 5 animals each, being illuminated in different intervals of light and dark (L/D): 800s, 400s, 200s, 100s and 50s, for each one had respectively alternated light/dark photodynamic therapy intervals of 800s/0s, 400s/400s, 200s/200s, 100s/100s and 50s/50s. The rats were sacrificed 30 hours after Photogem application. The illuminated tissue was submitted to histological analyze. The histological sections of the illuminated tissue volume showed a trend toward increasing depth of necrosis (increase 30%) as well as decreasing in RCR and ADP/O as a function of the increase in the dark interval, mainly until 200s of light interval. With lower fractionation time the trends of ADP/O and RCR becomes inverted. Swelling and membrane potencial did not show significant difference in all fractionation schemes. It can be concluded that the enhancement of PDT efficiency by the fractionation of light is due to improved oxygen supply to the treated area, which may be due to the reversal of the temporary vascular occlusion or slower photochemical consumption of oxygen until 200s fractionation scheme. For higher light intervals there is a limitation in the oxygen replenishment leading to a reduction of the mitochondrial damage. A fractionated light dose delivery can enhance PDT efficiency with Photogem and presents a causal relation with necrosis depth, although the determination of the extension of the dark intervals is fundamental for the success of technique.

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.