Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:24:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 321411.pdf: 2326949 bytes, checksum: 2832593a47a75b2e614eaa517d9ad962 (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho objetiva a preparação de um arranjo experimental para o estudo da eletroporação de célula única. Quando a membrana celular é submetida a um campo elétrico externo suficientemente intenso, poros de escala nanométrica se formam na membrana, aumentando sua permeabilidade. Esse fenômeno é chamado de eletroporação. Apesar da eletroporação ser usada em uma série de processos, a dinâmica da abertura e crescimento dos poros ainda não é totalmente conhecida, e não há um modelo matemático confiável que permita a simulação quantitativa do fenômeno. Experimentos da eletroporação podem ser feitos em células em suspensão (tradicional), aplicando-se campos elétricos com eletrodos de placas paralelas, ou em células únicas, com o auxílio de eletrodos capilares repletos com eletrólito (EFC). A última opção possui a vantagem de permitir a obtenção de dados mais consistentes para a modelagem do fenômeno, uma vez que as medições são referentes aos efeitos em uma única célula e não uma combinação dos eventos que ocorrem nas diversas células (de tamanhos diferentes). Além disso, possibilita a eletroporação de células ou regiões específicas de tecidos in vivo. Neste trabalho, um modelo matemático foi adaptado para arranjos experimentais de eletroporação de célula única com EFCs. O modelo adaptado permitiu a avaliação qualitativa do número de poros criados e suas dimensões em diferentes regiões da membrana celular. Quanto maior a intensidade do estímulo elétrico, maior é o número de poros, e menor é o raio destes poros. O aprimoramento do modelo depende da obtenção de dados experimentais. Também foi preparado um arranjo experimental físico para a realização de experimentos de eletroporação de célula única com eletrodos do tipo EFC, que inclui o desenvolvimento de um nanoamperímetro. O conjunto permitiu: a caracterização da impedância dos eletrodos EFC produzidos no laboratório como praticamente resistivos de 0 a 10kHz; e a identificação do posicionamento do eletrodo em relação à membrana ou tecido a partir de medições de variações da impedância. Aproximando-se de uma célula única, o eletrodo atinge o posicionamento adequado com um deslocamento de alguns micrômetros, enquanto quando o alvo é um tecido muscular, o deslocamento é de algumas centenas de micrômetros. Estes resultados indicam que com este arranjo experimental, será possível a eletroporação de células e tecidos em cultura, e assim, permitir a obtenção de dados relativos ao número e às dimensões dos poros formados <br> / This work aims to develop an experimental set-up for the study of singlecell electroporation. Whenever cell membrane is submitted to a sufficiently intense electric field, nanoscale pores are formed, increasing membrane permeability. The phenomena is termed electroporation. In spite of being used in several processes, dynamics of pore creation and development is not yet known, and there is no trustful mathematical model that allows quantitative numerical simulations of electroporation. Electroporation experiments may be traditionally performed in cell suspensions (bulk electroporation), by applying electric fields through parallel plates, or in a single-cell set-up, with electrophysiology capillary electrodes (EFC). The latter set-up has the advantage to provide more consistent data to feed mathematical model development, once the measurements relate to the effects on a single-cell, while the results obtained by bulk electroporation are a combination of the effects of the events occurred on several cells of different size. Besides, it allows the electroporation of specific cells or tissue regions textitin vivo. In this work, a mathematical model was adapted to single-cell electroporation set-ups with an EFC. The model enabled qualitative analysis of pore creation and dimensions in different regions of cell membrane. The greater the intensity of the electrical stimulus, the greater the number of pores created, and smaller are the radii of the pores. Upgrading the model depends on the collection of experimental data. An experimental set-up was prepared for single-cell electroporation with EFC type electrodes, which include the development of a nanoampere ammeter. This set-up permited: the characterization of the impedance of EFC electrodes made in the laboratory as practically resistive from 0 to 10kHz; the identification of the position of the electrode tip with respect to the cell membrane or tissue through impedance variations measurements. When approaching a single cell, the electrode reaches the appropriated proximity within a displacement of a few unities of micrometer, while when the target is muscular tissue, the displacement is of some hundreds of micrometers. These results indicate that, with this experimental set-up, it will be possible to electroporate cells grown in cultures and tissues, and thus to provide the gathering of information related to pore creation and pore dimensions. Keywords: Electroporation. Electropermeabilization. SCEP. Mathematical Models. Cell Membrane.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-12-13T03:08:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342749.pdf: 1544502 bytes, checksum: ac9aa1ba6b6058237f4a8db28bd3d051 (MD5) Previous issue date: 2016 / A eletroporação ou eletropermeabilização é o aparecimento de poros em membranas celulares devido a um potencial transmembrana elevado (200 mV ? 1 V), causado pela aplicação de um campo elétrico externo. Essa tecnologia é utilizada na eletroquimioterapia, na vacina de DNA e na transferência genética. Este trabalho tem o objetivo de estudar o efeito da variação do campo elétrico, da concentração de células e da condutividade da solução extracelular na condutividade de suspensões de células biológica como forma de visualizar o fenômeno da eletroporação, utilizando um sistema de microdispositivo. Utilizou-se um microdispositivo de eletrodos com cerca de 200 ???? de distância para aplicar pulsos quadrados de 900 ???? e intensidade variável, em amostras de eritrócitos em suspensão. As amostras foram elaboradas em suspensões de 4 concentrações de células em 3 soluções de condutividade diferentes. Medições de condutividade da suspensão das amostras foram utilizadas para avaliar o efeito da eletroporação. Observou-se a mudança da condutividade da suspensão de células com o aumento do campo elétrico. Durante os pulsos de eletroporação, concluiu-se que diferentes frações volumétricas levaram a diferentes condutividades da suspensão de células. As leituras de condutividade apresentaram resultados coerentes com o esperado para frações volumétricas ??=0,19, principalmente para condutividade extracelular ????=1,4 ??/??. O aumento da fração volumétrica diminuiu a condutividade da suspensão, mesmo durante a eletroporação. Entretanto, para ??=0,07, os resultados de condutividade foram maiores que o esperado. Acredita-se que este fato esteja ligado a reações eletroquímicas na solução. É possível que a oxirredução na interface entre o eletrodo de cobre e a solução eletrolítica tenha afetado a leitura da condutividade. Essa oxidação é reduzida em soluções mais condutoras.<br> / Abstract : The electroporation or eletropermeabilization is the appearance of pores in cell membranes due to a high transmembrane potential (200 ????-1 ??), caused by applying an external electric field. This technology is used in electrochemotherapy, in DNA vaccine and in genetic transfer. This work aims to study the effect of varying the electric field, the cell concentration and conductivity of the extracellular solution conductivity of biological cell suspensions as a way to view the phenomenon of electroporation using a microdevice system. We used a microdevice with 200 ???? between electrodes to apply squares pulses of 900 ???? and intensity variation, in suspended erythrocyte samples. These samples were prepared with suspensions in 4 cells concentrations using 3 solutions with difference conductivity. The measurements of suspension samples conductivity were used to evaluate the effect of electroporation. We observed the change of the cell suspension conductivity as increased electric field. During the electroporation pulse, it was concluded that the different volume fractions lead to different conductivities of the cell suspension. The conductivity readings showed us consistent results with expectations for ??=0.19, especially for ????=1.4 ??/??. The increase of volume fraction of the suspension conductivity decreases even during the electroporation. However, for ??=0.07, conductivity results are greater than we expected. It believes that this fact is linked to electrochemical reactions in solution. Probably the redox between the interface the copper electrode and the electrolytic solution might affect the reading of conductivity. This oxidation is reduced by higher conductive solutions.

Neoplasias são proliferações anormais do tecido. O melanoma é uma neoplasia maligna de grande pleomorfismo e apresenta baixa taxa de resposta à quimioterapia. A aplicação de pulsos elétricos aumenta a permeabilidade da membrana celular, facilitando a passagem de drogas quimioterápicas. O objetivo deste estudo foi avaliar a resposta do melanoma murino ao tratamento com uma e duas aplicações de eletroquimioterapia. Utilizou-se células de melanoma B16F10 em camundongos e realizou-se acompanhamento diário. Avaliou-se a histologia tumoral, o número de mitoses, a contagem de microvasos e o número de mastócitos. Nos animais tratados a sobrevida foi 2,3 vezes maior. Nos animais tratados com duas aplicações de eletroquimioterapia ocorreu remissão total do tumor em 60% dos casos e parcial nos demais, e apresentaram sobrevida 4,5 vezes maior. O número de mitoses nos grupos tratados com uma e duas aplicações de eletroquimioterapia e do número de mastócitos nos grupos tratados com duas aplicações de eletroporação e eletroquimioterapia foi menor que os controles. / Neoplasms are abnormal growths of tissue. Melanoma is a malignant neoplasm of large pleomorphic and has a low response rate to chemotherapy. The application of electrical pulses increases cell membrane permeability and facilitate passage of chemotherapeutic drugs. The aim of this study was to evaluate the response to treatment of murine melanoma with one and two applications of Electrochemotherapy. We used them B16F10 melanoma cells and mice held monitoring diary. We evaluated the histology of the tumor, the number of mitoses, microvessel count and the number of mast cells. In animals treated, the survival was 2.3 times higher. In animals treated with two applications of Electrochemotherapy complete tumor remission occurred in 60% of cases and partial in the other. This group had a survival 4.5 times higher. The number of mitoses in the groups treated with one or two applications of Electrochemotherapy and the number of mast cells in the groups treated with two applications of electroporation and Electrochemotherapy was lower than controls.

A eletroporação é um fenômeno que promove a formação de poros na membrana citoplasmática quando esta é submetida à exposição de um campo elétrico específico. Dentre as principais aplicações da eletroporação podemos citar a eletroquimioterapia, uma nova terapia contra o câncer, e a terapia gênica, ainda em desenvolvimento. As conexinas são unidades formadoras das junções gap, canais transmembrana responsáveis pela comunicação intercelular e que participam de uma serie de eventos fisiológicos como o crescimento e diferenciação celular. A importância desta família de genes na oncologia está cada vez mais clara dadas às evidencias de seu comportamento de supressor de tumor ou como facilitador da disseminação e metástases de acordo com a fase de em que o câncer se apresenta. A eletroporação como um fenômeno que promove perturbação em membrana poderia interferir de alguma forma na expressão das conexinas. O objetivo deste trabalho foi avaliar os possíveis efeitos de interferência na expressão gênica das células promovidos pela eletroporação em especial na família de genes das conexinas. Para tanto as células foram expostas a um campo semelhante a o utilizado para eletroquimioterapia e avaliadas em diferentes tempos após a exposição. Três linhagens, duas neoplásicas (melanoma B16/BL6 e E9) e uma linhagem não neoplásica (E10) foram utilizadas como modelo experimental para que pudesse ser feita uma analise comparativa e a avaliação dos possíveis diferentes comportamentos das mesmas frente à eletroporação. O estudo da expressão gênica foi realizado pelas técnicas de imunofluorescência, western blot e PCR em tempo real. A Cx 26 foi avaliada na linhagem B16/BL6 e a Cx 43 nas linhagens E9 e E10. Os resultados da imunofluorescência apontaram uma marcação no citoplasma em B16/BL6, predominantemente em núcleo para a linhagem E9 e em núcleo e citoplasma em E10. Somente a linhagem E9 apresentou diferentes marcações entre os grupos, com uma marcação em citoplasma no grupo t1/2 (30 minutos apos a eletroporacao) O western blot mostrou diminuição transiente para as Cxs apenas nas linhagens neoplásicas nos grupos t1/2 e t1 (1 hora apos a eletroporacao). A linhagem E10 apresentou aumento de expressão nos mesmos grupos. O PCR em tempo real apresentou diferenças significativas nos tempos t1/2 e t1 para as linhagens B16/BL6 e E10. A linhagem B16/BL6 teve diminuição de RNAm enquanto a linhagem E10 apresentou aumento de transcrição de RNAm. A linhagem E9 apresentou padrão de expressão bastante heterogêneo. Frente aos resultados apresentados podemos concluir que a eletroporação interferiu de maneira transiente na expressão de conexinas. / Electroporation is a phenomenon that promotes the formation of pores in the cytoplasmic membrane when it is exposed to a specific electric field. The main applications of electroporation include the electrochemotherapy, a new cancer therapy, and gene therapy, still in development. Connexins are forming units of gap junctions, transmembrane channels responsible for intercellular communication and participating in a series of physiological events such as cell growth and differentiation. The importance of this gene family in oncology is increasing. The evidence of its behavior as a tumor suppressor or facilitator of dissemination and metastases according to the stage where the cancer presents itself. Electroporation as a phenomenon that promotes membrane disruption could interfere somehow in the expression of connexins. The aim of this study was to evaluate the possible effects of interference in gene expression. of cells promoted by electroporation in particular gene family of connexins. For this purpose cells were exposed to a electric field similar to that used for Electrochemotherapy and evaluated at different times after exposure. Three cell lines, two neoplastic (melanoma B16/BL6 and E9) and one line non-neoplastic (E10) were used as experimental models that could provide a comparative analysis between the lines and an assessment of the possible different behaviors due to electroporation. Its expression was assessed by immunofluorescence, western blot and real-time PCR. Cx 26 was evaluated in the melanoma cell line B16/BL6 and Cx 43 in the cell lines E9 and E10. The results showed a cytoplasm immunofluorescence staining pattern in the in B16/BL6, predominantly in the nucleus in line E9 and in the nucleus and cytoplasm for cell line E10. Only the cell line E9 had different immunoflurescence stainings between the groups, with a positivity in the cytoplasm in the group t1/2. The western blot showed transient decrease of Cxs only in cell lines neoplastic in the times t1/2 and t1. The lung cell line E10 showed increased expression in the same time points. The real-time PCR showed significant differences in t1/2 and t1 for the cell lines B16/BL6 and E10. The melanoma cell line B16/BL6 had mRNA decreased while the cell line E10 showed increased transcription of mRNA. The cell line E9 showed a very heterogeneous expression pattern. According to our results, we can conclude that electroporation interfered transiently in the expression of connexins.

A eletroporação é um fenômeno que promove a formação de poros na membrana citoplasmática quando esta é submetida à exposição de um campo elétrico específico. Dentre as principais aplicações da eletroporação podemos citar a eletroquimioterapia, uma nova terapia contra o câncer, e a terapia gênica, ainda em desenvolvimento. As conexinas são unidades formadoras das junções gap, canais transmembrana responsáveis pela comunicação intercelular e que participam de uma serie de eventos fisiológicos como o crescimento e diferenciação celular. A importância desta família de genes na oncologia está cada vez mais clara dadas às evidencias de seu comportamento de supressor de tumor ou como facilitador da disseminação e metástases de acordo com a fase de em que o câncer se apresenta. A eletroporação como um fenômeno que promove perturbação em membrana poderia interferir de alguma forma na expressão das conexinas. O objetivo deste trabalho foi avaliar os possíveis efeitos de interferência na expressão gênica das células promovidos pela eletroporação em especial na família de genes das conexinas. Para tanto as células foram expostas a um campo semelhante a o utilizado para eletroquimioterapia e avaliadas em diferentes tempos após a exposição. Três linhagens, duas neoplásicas (melanoma B16/BL6 e E9) e uma linhagem não neoplásica (E10) foram utilizadas como modelo experimental para que pudesse ser feita uma analise comparativa e a avaliação dos possíveis diferentes comportamentos das mesmas frente à eletroporação. O estudo da expressão gênica foi realizado pelas técnicas de imunofluorescência, western blot e PCR em tempo real. A Cx 26 foi avaliada na linhagem B16/BL6 e a Cx 43 nas linhagens E9 e E10. Os resultados da imunofluorescência apontaram uma marcação no citoplasma em B16/BL6, predominantemente em núcleo para a linhagem E9 e em núcleo e citoplasma em E10. Somente a linhagem E9 apresentou diferentes marcações entre os grupos, com uma marcação em citoplasma no grupo t1/2 (30 minutos apos a eletroporacao) O western blot mostrou diminuição transiente para as Cxs apenas nas linhagens neoplásicas nos grupos t1/2 e t1 (1 hora apos a eletroporacao). A linhagem E10 apresentou aumento de expressão nos mesmos grupos. O PCR em tempo real apresentou diferenças significativas nos tempos t1/2 e t1 para as linhagens B16/BL6 e E10. A linhagem B16/BL6 teve diminuição de RNAm enquanto a linhagem E10 apresentou aumento de transcrição de RNAm. A linhagem E9 apresentou padrão de expressão bastante heterogêneo. Frente aos resultados apresentados podemos concluir que a eletroporação interferiu de maneira transiente na expressão de conexinas. / Electroporation is a phenomenon that promotes the formation of pores in the cytoplasmic membrane when it is exposed to a specific electric field. The main applications of electroporation include the electrochemotherapy, a new cancer therapy, and gene therapy, still in development. Connexins are forming units of gap junctions, transmembrane channels responsible for intercellular communication and participating in a series of physiological events such as cell growth and differentiation. The importance of this gene family in oncology is increasing. The evidence of its behavior as a tumor suppressor or facilitator of dissemination and metastases according to the stage where the cancer presents itself. Electroporation as a phenomenon that promotes membrane disruption could interfere somehow in the expression of connexins. The aim of this study was to evaluate the possible effects of interference in gene expression. of cells promoted by electroporation in particular gene family of connexins. For this purpose cells were exposed to a electric field similar to that used for Electrochemotherapy and evaluated at different times after exposure. Three cell lines, two neoplastic (melanoma B16/BL6 and E9) and one line non-neoplastic (E10) were used as experimental models that could provide a comparative analysis between the lines and an assessment of the possible different behaviors due to electroporation. Its expression was assessed by immunofluorescence, western blot and real-time PCR. Cx 26 was evaluated in the melanoma cell line B16/BL6 and Cx 43 in the cell lines E9 and E10. The results showed a cytoplasm immunofluorescence staining pattern in the in B16/BL6, predominantly in the nucleus in line E9 and in the nucleus and cytoplasm for cell line E10. Only the cell line E9 had different immunoflurescence stainings between the groups, with a positivity in the cytoplasm in the group t1/2. The western blot showed transient decrease of Cxs only in cell lines neoplastic in the times t1/2 and t1. The lung cell line E10 showed increased expression in the same time points. The real-time PCR showed significant differences in t1/2 and t1 for the cell lines B16/BL6 and E10. The melanoma cell line B16/BL6 had mRNA decreased while the cell line E10 showed increased transcription of mRNA. The cell line E9 showed a very heterogeneous expression pattern. According to our results, we can conclude that electroporation interfered transiently in the expression of connexins.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2012-10-24T20:08:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 266728.pdf: 1581002 bytes, checksum: e697a795a3a8fcf4a1ce205abc829bb4 (MD5) / A aplicação de campos elétricos intensos em suspensões de células provoca o aumento da condutância da membrana plasmática (Gm). Este fenômeno, chamado de eletroporação, tem sido utilizado na biologia e medicina. Alguns mecanismos e fundamentos da eletroporação ainda não são completamente entendidos. Neste trabalho realizou-se medições macroscópicas da condutividade de suspensões celulares, e através da análise numérica, obteve-se as alterações microscópicas (como, condutância e potencial na membrana) causadas pela eletroporação. A alteração da condutividade da suspensão de células foi medida com a aplicação de campo entre 400 e 1650V/cm, para frações volumétricas de p=0,07 e 0,35. Os resultados experimentais (p=0,07) foram utilizados para obter os parâmetros dos modelos de Krassowska et al. (1999) e Hibino et al. (1993). Com a análise numérica, estudou-se a dinâmica de abertura e fechamento dos poros, a distribuição do potencial de transmembrana induzido, o potencial crítico, efeito da condutividade do meio ( o), do citoplasma e do raio da célula (r) na eletroporação. Comparamos os resultados com o modelo da condutividade de Maxwell e Pavlin et al. (2005). O máximo valor de Gm foi entre 1-7S/cm2, e variação do ângulo crítico (a partir do qual Gm é desprezível) entre 50 e 65 . Estes valores confirmam os resultados obtidos por Kakorin et al. (2002) e Schmeer et al. (2004). Os modelos matemáticos apresentaram um erro menor que 3%. A metodologia desenvolvida mostrou-se adequada para o estudo experimental da eletroporação. Demonstrou-se que o e 'r' têm que ser considerados na escolha adequada da intensidade e duração dos pulsos. No entanto, para meios de baixa condutividade, contendo células maiores que 7 m de raio, as dimensões das células não afetam significativamente a abertura de poros.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-11-28T03:22:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348690.pdf: 2266961 bytes, checksum: 6eb9650c51426949dc26b47c6a777afa (MD5) Previous issue date: 2017 / Este trabalho tem como objetivo analisar a formação de poros nas membranas plasmática e nuclear de uma célula biológica isolada, durante a aplicação de campos elétricos com diferentes configurações de duração e amplitude. Neste sistema, a condutividade da solução na qual a célula está imersa também é variável. A principal hipótese que direcionou este trabalho foi a de que as configurações do pulso elétrico e condutividade da solução podem fazer com que a eletroporação seja predominante na região da membrana plasmática ou da membrana nuclear (eletroporação seletiva). Esta técnica pode ser utilizada na obtenção de acesso ao citoplasma e plasma nuclear, tal como num processo de transferência genética, em que há a necessidade de condução de plasmídeos desde o meio externo até o núcleo celular, sem provocar a morte da célula. Para este estudo, foram aplicados modelos matemáticos da eletroporação, a fim de verificar variações de potencial transmembrana, densidade de poros e condutividade elétrica nas membranas, durante a aplicação dos campos elétricos. Os resultados teóricos obtidos comprovaram a hipótese proposta, apontando que a condutividade externa para valores inferiores às do citoplasma e nucleoplasma (aproximadamente 0,1 S/m) torna ainda maior o tempo necessário para o carregamento da membrana plasmática em relação à membrana nuclear. Dessa forma, quando pulsos de curta duração (em torno de 10 ns) e alta intensidade (em torno de 10 kV/cm) são aplicados, a predominância de poros ocorre na membrana nuclear, processo denominado nanoeletroporação. Além disso, este estudo analisou diferentes características dimensionais das células, tais como espessuras das membranas, raios da célula e do núcleo, condutividades do citoplasma e do plasma nuclear, e ainda as permissividades e as capacitâncias das membranas, a fim de fornecer diretrizes para as configurações dos parâmetros do pulso elétrico e condutividade. / Abstract : This work aims to analyze the pore formation in the plasma and nuclear membranes of a single biological cell, during the application of electric fields with different duration and amplitude configurations. In this system, the conductivity of pore solution in which the cell is immersed is also variable. The main hypothesis that guided this work was that the electric pulse settings and solution conductivity can cause electroporation to be predominant either on the plasma membrane region or the nuclear membrane region (selective electroporation). This technique can be used to obtain access to cytoplasm and nuclear plasma, such as in a genetic transfer process, this process requires plasmids conduction from the external environment to the cell nucleus without cause cell death. For this study, mathematical models of electroporation were applied, in order to verify variations of transmembrane potential, pore density and electric conductivity of the membranes during the applications of the electric fields. The obtained theoretical results suggests the proposed hypothesis, when values of external conductivity is lower than values of cytoplasm and nucleoplasm (approximately 0,1 S/m), increases the time required of plasm membrane to load in relation to the nuclear membrane. Therefore, when pulses of short duration (around 10 ns) and high intensity (around 10 kV/cm) are applied, the predominance of pores occurs in the nuclear membrane, a process known as nanoelectroporation. Furthermore, this study analyzed different cell dimensional characteristics, such as membrane thickness, cell and nucleus radius, cytoplasm and nuclear plasma conductivities, and even permittivity and capacitance of the membranes, to provide guidelines for parameter settings of the electrical pulse and conductivity.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-12-13T03:12:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342955.pdf: 2627742 bytes, checksum: 6135527259fb68d4c07093de995f852c (MD5) Previous issue date: 2016 / A eletroquimioterapia (EQT) é um tratamento contra o câncer baseado na ação conjunta entre drogas quimioterápicas e campos elétricos intensos sobre o tecido. Um tratamento por EQT tem sua efetividade dependente da completa cobertura do tecido alvo por um campo elétrico suficientemente alto. Um campo elétrico demasiadamente intenso produz instabilidade celular e necrose. O objetivo do capítulo I deste trabalho foi avaliar a utilização de eletrodos de agulhas no tratamento de EQT para tumores cutâneos superficiais. Foram estudadas perdas de efetividade do tratamento em função da relação entre as dimensões do tumor e dos eletrodos. Experimentos in silico foram realizados variando tipos de eletrodos, polarização das agulhas e dimensões do tumor. As comparações foram realizadas entre os valores de tensão mínima necessária para a efetividade do tratamento. Nódulos elevados são casos em que a EQT pode não ser efetiva. Utilizando o eletrodo do estudo de caso, os resultados também mostram que um nódulo só seria tratável se sua altura (acima da pele) não fosse superior a 4,38 mm. Os eletrodos hexagonais não são uma boa opção para o tratamento de tumores elipsoidais, a menos que seja inserida uma agulha central no eletrodo. Para polarização estática, eletrodos de matriz não tem capacidade de cobrir todo volume tumoral com uma única aplicação. Das variações realizadas no eletrodo de agulhas paralelas, reduzir a distância entre agulha na mesma linha resultou na maior redução da tensão mínima, todavia, para realizar uma única aplicação, foi necessário eletrodo com 15 pares de agulhas. Para o nódulo estudado, os resultados mostram que se deve preservar distância entre nódulo e agulhas, diferentemente do caso com eletrodos de placas. No capítulo II, o objetivo geral foi obter um modelo numérico para a eletroporação em tecido de mucosa oral. Foram realizados experimentos com amostras ex vivo de mucosa oral de murinos, modelagem numérica da eletroporação do tecido e comparação com resultados in vivo. Os valores de condutividade elétrica da mucosa são compatíveis com certos tecidos biológicos. A aplicação do modelo demonstra que a anatomia da cavidade oral provoca irregularidades na distribuição de campo. Esse efeito ocorre, principalmente, próximo a ossos e ao palato duro.<br> / Abstract : Electrochemotherapy (ECT) is a cancer treatment based on joint action between chemotherapy drugs and intense electric fields on the tissue. An EQT treatment has its effectiveness dependent of complete coverage of the target tissue with a high enough electric field. A very intense electric field produces cellular instability and necrosis. The purpose of Chapter I of this study was to evaluate the use of needle electrodes in the treatment of ECT for superficial skin tumors. It was studied the loss of effectiveness of the treatment by the ratio between the size of the tumor and of the electrodes. In silico experiments were carried out varying types of electrodes, polarization of the needles and the tumor dimensions. Comparisons were made between the minimum voltage required values for the effectiveness of treatment. High nodules are cases where ECT may not be effective. Using the electrode of the case study, the results also show that a nodule was only treatable if its height (above the skin) was not more than 4.38 mm (0.17 inches). Hexagonal electrodes are not a good option for the treatment of ellipsoidal tumors, unless a central needle in the electrode is inserted. For static polarization array of electrodes is unable to cover the entire tumor volume with a single application. Among all variations made in electrode of parallel needles, to reduce the distance between the needles on the same line resulted in the largest reduction of the minimum voltage, however, to make a single application, it has been necessary an electrode with 15 pairs of needles. For the studied nodule, the results show that a distance between node and needles must be preserved, unlike the case with plate electrodes. In Chapter II, the overall objective was to obtain a numerical model for electroporation in tissue oral mucosa. Experiments were carried out with ex vivo samples of oral mucosa of mice, numerical modeling of tissue electroporation and comparison with in vivo results. The mucosal electric conductivity values are compatible with other biological tissues. The application of the model shows that the anatomy of the oral cavity causes irregularities in the electric field distribution. This effect occurs mainly near the bone and hard palate.

Neoplasias são proliferações anormais do tecido. O melanoma é uma neoplasia maligna de grande pleomorfismo e apresenta baixa taxa de resposta à quimioterapia. A aplicação de pulsos elétricos aumenta a permeabilidade da membrana celular, facilitando a passagem de drogas quimioterápicas. O objetivo deste estudo foi avaliar a resposta do melanoma murino ao tratamento com uma e duas aplicações de eletroquimioterapia. Utilizou-se células de melanoma B16F10 em camundongos e realizou-se acompanhamento diário. Avaliou-se a histologia tumoral, o número de mitoses, a contagem de microvasos e o número de mastócitos. Nos animais tratados a sobrevida foi 2,3 vezes maior. Nos animais tratados com duas aplicações de eletroquimioterapia ocorreu remissão total do tumor em 60% dos casos e parcial nos demais, e apresentaram sobrevida 4,5 vezes maior. O número de mitoses nos grupos tratados com uma e duas aplicações de eletroquimioterapia e do número de mastócitos nos grupos tratados com duas aplicações de eletroporação e eletroquimioterapia foi menor que os controles. / Neoplasms are abnormal growths of tissue. Melanoma is a malignant neoplasm of large pleomorphic and has a low response rate to chemotherapy. The application of electrical pulses increases cell membrane permeability and facilitate passage of chemotherapeutic drugs. The aim of this study was to evaluate the response to treatment of murine melanoma with one and two applications of Electrochemotherapy. We used them B16F10 melanoma cells and mice held monitoring diary. We evaluated the histology of the tumor, the number of mitoses, microvessel count and the number of mast cells. In animals treated, the survival was 2.3 times higher. In animals treated with two applications of Electrochemotherapy complete tumor remission occurred in 60% of cases and partial in the other. This group had a survival 4.5 times higher. The number of mitoses in the groups treated with one or two applications of Electrochemotherapy and the number of mast cells in the groups treated with two applications of electroporation and Electrochemotherapy was lower than controls.

Introdução: as verrugas ungueais são consideradas o tumor benigno que mais acomete o complexo ungueal, sendo causadas pelo papiloma vírus humano. A maioria das alternativas terapêuticas é considerada ineficaz, com altas taxas de recidiva, além do potencial risco de distrofia ungueal. A bleomicina é a opção de tratamento que apresenta bom perfil de segurança e altas taxas de cura. A eletroquimioterapia é uma técnica que combina a eletroporação com a prévia administração de uma droga citotóxica de baixa permeabilidade, aumentando assim a penetração da droga no interior das células, o que amplia a eficácia do tratamento. A bleomicina é o agente quimioterápico mais utilizado na eletroquimioterapia, por ser um excelente exemplo de droga citotóxica não permeável à membrana celular (hidrofílica). Objetivos: avaliar a eficácia da eletroquimioterapia com bleomicina intralesional no tratamento das verrugas ungueais, comparando este método, com o uso isolado da bleomicina intralesional, além de descrever os efeitos adversos relacionados com o emprego das duas técnicas. Metodologia: Ensaio clínico randomizado duplo-cego e controlado. Incluíramse 44 pacientes de ambos gêneros, com idade variando entre 18 e 60 anos, e diagnóstico clínico e histológico de verruga ungueal de quirodáctilos. O estudo foi submetido e aceito pelo comitê de ética, e todos os pacientes assinaram o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido. Vinte e dois pacientes foram tratados apenas com bleomicina intralesional e 21 com eletroquimioterapia associada à bleomicina intralesional. Após uma única aplicação, os pacientes foram acompanhados por 180 dias. A comparação da cura entre os grupos foi avaliada pelo teste exato de Fisher para tabelas 2 x 2. O software utilizado foi o XLSTAT 2018. Resultados: dos 44 pacientes que participaram da pesquisa, um paciente do grupo da bleomicina intralesional isolada deixou o estudo antes da realização da técnica. A maioria das lesões se localizava na região periungueal (77,3%), enquanto que, os 22,7% das lesões restantes se localizaram na região subungueal. A média de idade dos pacientes foi de 37 anos para o grupo da eletroquimioterapia associada à bleomicina, e de 36 anos para o grupo da bleomicina. A maioria dos pacientes foi do gênero feminino (68%). Dos 22 pacientes finalizados para o grupo da bleomicina 11 (50,0%) apresentaram cura, enquanto que, dos 21 pacientes finalizados do grupo da eletroquimioterapia associada à bleomicina, 18 pacientes (85,7%) apresentaram cura. Foi observada associação significativa entre os pacientes com ou sem cura e os tratamentos do grupo bleomicina e do grupo eletroquimioterapia associada à bleomicina (teste exato de Fisher; p = 0,022). Nenhum dos pacientes, tanto do grupo da bleomicina, quanto do grupo da eletroquimioterapia associada à bleomicina, apresentou efeitos colaterais sistêmicos. Notou-se que os efeitos colaterais como a necrose hemorrágica e dor moderada ocorreram em maior proporção para os participantes do grupo da eletroquimioterapia associada à bleomicina, com quase 70% do total de 21 pacientes observados. Independentemente da técnica empregada, todos os participantes consideraram os efeitos adversos toleráveis. Conclusão: o uso intralesional da bleomicina associada à eletroporação (eletroquimioterapia), no tratamento das verrugas ungueais (periungueais e subungueais), apresentou cura estatisticamente superior quando comparada ao uso isolado da bleomicina intralesional. Os efeitos colaterais foram mais frequentes no grupo da eletroquimioterapia associada à bleomicina, em relação ao grupo de monoterapia com a bleomicina / Introduction: ungual warts are considered a benign tumor most commonly affecting the nail complex and caused by the human papillomavirus. Most therapeutic options are considered ineffective, with high relapse rates and a potential risk of ungual dystrophy. Bleomycin is a therapeutic option showing good safety profile, and high cure rates. Electrochemotherapy is a technique combining electroporation with the previous injection of a low permeability cytotoxic drug, which increases drug penetration into the cells, and therefore,enhances treatment efficacy. Bleomycin is the most commonly used chemotherapeutic agent in electrochemotherapy because it is an excellent example of cell-membrane non-permeable cytotoxic drug (hydrophilic). Objectives: evaluate the efficacy of electrochemotherapy plus intralesional bleomycin in the treatment of ungual warts in comparison with intralesional bleomycin alone, as well as describe the adverse effects of both techniques. Methodology: the research was a randomized, double-blind, controlled clinical trial. Forty-four 18-60-year-old female and male patients clinically and histologically diagnosed with ungual wart on fingers were included. The study was submitted to and accepted by the Ethics Committee, and all patients signed the Informed Consent Form. Twenty-two patients were treated with intralesional bleomycin alone and 21 with electrochemotherapy associated with intralesional bleomycin. After a single application, patients were followed for 180 days. Cure rate between groups was evaluated by using the Fisher\'s exact test for tables 2 x 2. The software used was XLSTAT 2018. Results: of the 44 included patients, 22 were randomized to the bleomycin group and 21 to the electrochemotherapy plus bleomycin group. One patient of the bleomycin group did not complete the study. Most lesions were located in the periungual region (77.3%), while the remaining 22.7% of lesions were located in the subungual region. Patient\'s mean age was 37 years for the electrochemotherapy plus bleomycin group and 36 years for the bleomycin group. Most patients were females (68%). Of 22 patients in the bleomycin group completing the study, 11 (50%) achieved the cure, while 18 (85.7%) of 21 patients completing the study in the electrochemotherapy plus bleomycin group showed cure. A significant association of patients with or without cure with the treatments received in the bleomycin group and the electrochemotherapy plus bleomycin group (Fisher\'s exact test; p = 0.022). None of the patients in either group had systemic side effects. Local side effects such as hemorrhagic necrosis and moderate pain were observed to occur in a higher proportion for electrochemotherapy plus bleomycin group, with almost 70% of total (21) patients. Regardless the technique used, all participants considered the adverse effects tolerable. Conclusion: the intralesional use of bleomycin associated with electroporation (electrochemotherapy) for the treatment of ungual warts (both periungual and subungual) showed high cure rate when compared with intralesional bleomycin alone. Side effects were more frequently seen in the electrochemotherapy plus bleomycin group than in the bleomycin monotherapy group