A terapia fotodinâmica consiste em uma nova e promissora técnica de tratamento de câncer. O tratamento se baseia na administração tópica ou sistêmica de um fotossensibilizador, que se acumula seletivamente em tecido tumoral. Na presença de luz e oxigênio o fotossensibilizador produz espécies tóxicas levando as células à morte. Neste trabalho foi determinada a eficiência fotodinâmica dos corantes fenotiazínicos (Azul de Metileno e Azul de Toluidina O) e xantenos (Rose Bengal, Eritrosina B, Eosina Y e Fluoresceína) através da comparação dos valores de concentração inibitória media (IC50) em células tumorais HEp-2; atividade fotodinâmica utilizando o ácido úrico como dosímetro químico; interação com proteína através da constante de ligação (KA) com BSA e coeficiente de partição em octanol-água (logP). Os resultados foram relacionados com as propriedades moleculares destes corantes afim de se obter uma melhor compreensão de suas estruturas e fornecer subsídios para o planejamento de novos e melhores compostos para serem utilizados como fotossensibilizadores em PDT. Os experimentos mostraram que os fenotiazínicos são mais citotóxicos nesta linhagem celular do que os xantenos, sendo que o Azul de Toluidina O possui o menor valor de IC50. Dentre os xantenos, o Rose Bengal foi o fotossensibilizador mais eficiente em causar fotoxidação do ácido úrico e o Azul de Toluidina O dentre os fenotiazínicos. Estes resultados estão de acordo com os resultados obtidos nos experimentos citotóxicos, em que Rose Bengal e Azul de Toluidina O apresentam os menores valores de IC50, em suas respectivas famílias. Os xantenos possuem maior interação com BSA do que os fenotiazínicos. Os corantes fenotiazínicos são mais hidrofóbicos do que os xantenos (com vii exceção do Rose Bengal), o que corrobora com os valores de IC50, pois também são os mais citotóxicos. Relacionando algumas propriedades moleculares dos corantes obtidos no estudo teórico com os dados experimentais observou-se que; i) quanto menor os valores das energias dos orbitais HOMO e LUMO maior foi os valores obtidos de IC50; ii) os corantes fenotiazínicos são moléculas menores que os corantes xantenos, facilitando sua difusão pela membrana plasmática e a localização nas organelas; iii) nos corantes xantenos a substituição por um átomo de número atômico maior provoca aumento no valor da atividade fotodinâmica e iv) os xantenos apresentam momentos de dipolo maiores do que os fenotiazínicos, explicando assim a maior hidrofilicidade dos xantenos. Os resultados obtidos mostraram que os corantes fenotiazínicos possuem uma eficiência fotodinâmica superior aos dos corantes xantenos, sendo que o Azul de Toluidina O é o mais eficiente e deve ser considerado como agente potencial para aplicação em PDT. / The photodynamic therapy consists in a new technique for cancer treatment. The treatment is based on topic or systemic administration of a photosensitizer, which is selectively retained in tumor tissue. In the presence of light and oxygen, it produces toxic species to cells leading to their death. In this work it was determinated the photodynamic efficiency of phenothiazinium (Methylene Blue and Toluidine Blue O) and xanthene dyes (Rose Bengal, Erythrosin B, Eosin Y and Fluorescein) by comparing the values of medium inibitory concentration (IC50) in HEp-2; photodynamic activity using the uric acid as a chemical dosimeter; interaction with protein through the binding constant (KA) with BSA and the octanolwater partition coefficient (logP). The results were related with the molecular properties of these dyes, in order to obtain a better understanding of their structures and provide insights for the design of new and better compounds to be used as photosensitizers in PDT. The experiments showed that the phenothiazine dyes are more cytotoxic in this cell line than the xanthenes, being Toluidine Blue the one that has the lower IC50. Among the xanthenes, Rose Bengal was the most efficient photosensitizer in causing photoxidation of uric acid and the Toluidine Blue O among the phenothiazines. These results are consistent with the ones obtained in the cytotoxicity experiments, once the Rose Bengal and Toluidine Blue O have the lower IC50 values, when compared with the other dyes studied in the same family. The xathenes have higher interaction with BSA than the phenothiazines. The phenothiazine dyes are more hydrophobic than the xanthenes (with the exception of Rose Bengal), which corroborate with the IC50 values, once they are also the most cytotoxic. Relating some molecular properties of the dyes obtained in the theoretical studies with the experimental data, it could be observed that; i) the lower is the values of HOMO and LUMO energy, the high is the IC50; ii) the phenothiazine dyes are smaller molecules than the xanthenes, which facilitate their diffusion across the plasmatic membrane and the localization in organelles; iii) in xanthenes dyes the substitution for an atom with higher atomic number increases the photodynamic activity, and iv) the xanthenes dyes have the higher dipole moment than the phenothiazines, explaining the higher hydrophilicity of the xanthenes. The obtained results showed that the phenothiazine dyes have higher photodynamic efficiency than the xanthenes dyes, being Toluidine Blue the most efficient of these dyes and it should be considered as a potential agent for photodynamic therapy.

Um estudo das propriedades ópticas do cromóforo hipocrelina B (HB) e de seus complexos com os íons lantânio (La3+), európio (Eu3+) e térbio (Tb3+) em soluções em etanol foi realizado. Tal pigmento enquadra-se como um promissor fotossensibilizador de segunda geração dadas suas ótimas propriedades, tais como rápido metabolismo in vivo e principalmente elevado rendimento quântico de geração de oxigênio singleto (FD). O presente trabalho foi desenvolvido em duas etapas: a primeira consistiu do estudo espectroscópico dos complexos de hipocrelina B (HB) com os íons lantanídeos (Ln3+), e a segunda, de testes de PDT in vitro em cultura do fungo Candida albicans. Na primeira etapa do trabalho, a melhor razão molar entre HB e Ln3+ foi verificada através do monitoramento do pico de absorção em maior comprimento de onda de cada um dos complexos. O maior deslocamento do pico de absorção da HB (de 589 nm para 614 nm) foi notado para os complexos com razão de 1 mol de HB para 2 mols de íon lantanídeo. Observou-se que a emissão da HB e de seus complexos ocorre desde cerca de 600 nm até 750 nm. Foi possível, com base nos espectros de absorção e de emissão, calcular os valores de níveis de energia da molécula e de seus complexos. Todos os fotossensibilizadores apresentaram como menor nível de energia valor superior a 0,98 eV, o que é um indício de sua capacidade de geração de oxigênio singleto. Foram determinadas as constantes de dimerização das amostras, de maneira a identificar sua tendência à formação de dímeros ou agregados de ordem superior, e os valores obtidos para a HB e seus complexos com lantânio, európio e térbio foram, respectivamente, de 4,7.104, 3,6.105, 2,1.105 e 1,0.105 M-1. Todas as amostras mostraram-se estáveis perante a ação de luz de 532 nm de até 400 mW/cm2 de intensidade pelo período de uma hora de irradiação. As capacidades de geração de oxigênio singleto das amostras foram determinadas tanto através do método espectroscópico direto (detecção da emissão do oxigênio singleto em torno de 1270 nm) quanto do método químico indireto (variações na absorção em 440 nm do composto RNO). Notou-se que para a HB o método direto indicou haver geração de oxigênio singleto, e o método químico revelou que esta espécie é gerada à taxa de 2,8.10-4 s-1; para HB:La3+ (1:1) obteve-se aumento de 32% na geração de oxigênio singleto em relação à HB, e para HB:La3+ (1:2), determinou-se taxa de 3,0.10-4 s-1 pelo método indireto. Com base nos dados experimentais obtidos, verificou-se que o melhor dentre os complexos estudados foi o HB:La3+ (1:2), sendo este e seu precursor HB então aplicados em testes de PDT antimicrobiana in vitro, constituindo a segunda etapa do trabalho. A concentração de HB ideal para trabalho obtida foi de 10 M. Notou-se eliminação total de microorganismos com apenas 30 segundos de irradiação com LED de 460 nm e intensidade de 333 mW/cm2 tanto para o complexo como para o seu precursor. Porém, com excitação em 660 nm com esta mesma intensidade, apenas HB:La3+ (1:2) se mostrou efetivo, chegando ao efeito fotodinâmico total após 6 minutos de irradiação; a redução causada pela HB no mesmo intervalo de tempo foi bem menos pronunciada, o que comprova a eficiência do fotossensibilizador produzido. / A study about the optical properties of the chromophore hypocrellin B (HB) and of its complexes with lanthanum (La3+), europium (Eu3+) and terbium (Tb3+) ions in ethanol solutions was realized. This pigment is a potential second generation photosensitizer due to its great properties, as high in vivo metabolism and mainly high singlet oxygen generation quantum yield (FD). The present work was carried out in two stages: the first one consisted of the spectroscopic study of the complexes of HB with lanthanide ions (Ln3+); the second one, of in vitro PDT tests against Candida albicans. In the first stage of the work, the best molar ratio between HB and Ln3+ was verified by monitoring the complexes longer wavelength absorption peaks. The larger red-shift (from 589 nm to 614 nm) was noted for the complexes with 1 mol of HB for 2 moles of lanthanide ions. It was observed that HB and its complexes emit from about 600 nm up to 750 nm. It was possible, from the absorption and emission spectra, to calculate the values of energy levels for the molecule and its complexes. All photosensitizers showed for the lower energy level value higher than 0,98 eV, which can indicate that they are able to generate singlet oxygen. The dimerization constants of the samples were determined, for verifying their tendency for giving rise to dimmers or higher order aggregates. The obtained values of this parameter for HB and its complexes with lanthanum, europium and terbium were, respectively, 4,7.104, 3,6.105, 2,1.105 and 1,0.105 M-1. All the samples showed to be stable against the action of light of 532 nm with intensity up to 400 mW/cm2 for the period of time of 1 hour. The capacities of generating singlet oxygen were determined by the direct (detection of the singlet oxygen emission around 1270 nm) and the indirect methods (changes in 440 nm absorption of RNO). The direct method indicated that HB can generate singlet oxygen, and the chemical method revealed that this specie is generated following a tax of 2,8.10-4 s-1; for HB:La3+ (1:1), it was obtained an enhancement of 32% on the singlet oxygen generation related to HB, and for HB:La3+ (1:2), the indirect method presented tax of 3,0.10-4 s-1. Based n the experimental data, the best among the studied complexes was HB:La3+ (1:2). Thus, this and its precursor, HB, were applied in antimicrobial PDT in vitro tests, the second stage of this work. The ideal concentration of HB was 10 M. With only 30 seconds of irradiation with LED in 460 nm and with 333 mW/cm2 of intensity, it was observed lethal effect for all the microorganisms, with both HB and its complex. However, with excitation at 660 nm at the same intensity, only HB:La3+ (1:2) was effective, reaching total photodynamic effect after 6 minutes of irradiation; the reduction caused by HB in the same time interval was lower, which proves the effectiveness of the produced photosensitizer.

A comparação dos resultados obtidos utilizando-se uma única sessão de terapia fotodinâmica (PDT) com diodos emissores de luz (LEDs) de 630 nm no tratamento de carcinoma espinocelular (CEC) de gatos foi o objetivo principal do presente estudo, onde duas diferentes composições de precursores da protoporfirina IX (PPIX), o metil aminolevulinato (MEALA) e o ácido aminolevulínico (ALA) foram testados. Dezenove animais com um total de 24 lesões de CEC cutâneo confirmadas pelo estudo histopatológico foram distribuídos em dois grupos; o primeiro foi tratado com MEALA e o segundo com ALA. Pelos resultados negativos em testes sorológicos para detecção dos vírus da imunodeficiência felina (FIV) e vírus da leucemia felina (FeLV), não foi possível correlacionar a ocorrência dessas doenças virais com a incidência de CEC cutâneo nos gatos estudados. A temperatura da superfície cutânea, monitorada durante a PDT não apresentou aumento significativo (t < 3oC) nos dois grupos. Todos os animais foram submetidos a exame clínico e sanguíneo (hemograma e função hepato-renal) antes e após o tratamento, não havendo nenhuma alteração que inviabilizasse a inclusão dos mesmos no protocolo experimental e nem alterações atribuídas ao tratamento. A quantificação imunoistoquímica para o antígeno nuclear de proliferação celular (PCNA) foi realizada como um fator prognóstico do tratamento, porém, os resultados obtidos foram inconclusivos para esse fim. No grupo MEALA, de 10 lesões tratadas, 30% apresentaram respostas completas, 30% apresentaram respostas parciais, 20% apresentaram resposta mínima e em 20% dos casos não houve resposta ao tratamento. Já no grupo ALA foram tratadas 14 lesões, com 28,6% de resposta parcial, 50% de resposta mínima e 21,4% sem resposta. A PDT mostrou-se promissora no tratamento de CEC cutâneo de gatos dentro das condições estudadas, com melhores resultados quando realizada com o MEALA. / The comparison of the results obtained with a single photodynamic therapy (PDT) session using 630 nm light emitting diodes (LEDs) in the treatment of feline cutaneous squamous cell carcinoma (SCC) was the main objective of this study, where two different protoporphyrin IX precursors, methyl aminolevulinate (ALAME) and aminolevulinic acid (ALA) were tested. Nineteen animals comprising 24 SCC of the skin histologically confirmed were distributed into two groups, the first one was treated with ALAME and the second one was treated with ALA. Because of the negative results in tests for feline immunodeficiency virus (FIV) and feline leukemia virus (FeLV) it could not be found any correlation between these diseases and skin SCC in the studied cats. The temperature of the skin during the procedure was monitored showing no significative variation. All animals were submitted to clinical exams and blood tests before and after treatment and there were no alterations that could contraindicate PDT or could be attributed to treatment. Proliferating cell nuclear antigen (PCNA) immunohistochemistry was performed as a prognostic factor of PDT, however, the results were inconclusive and no correlation could be established. Ten SCC skin lesions were treated with ALAME-PDT in the first group, 30% had complete response, 30% had partial response, 20% had minimum response and 20% had no response. In ALA group, 14 SCC lesions were treated and there was no complete response at all - 28,6% of the lesions showed partial response, 50% had minimum response and 21,4% had no response. PDT is a promising treatment for feline SCC under the studied conditions, with better results when performed with ALAME

A comparação dos resultados obtidos utilizando-se uma única sessão de terapia fotodinâmica (PDT) com diodos emissores de luz (LEDs) de 630 nm no tratamento de carcinoma espinocelular (CEC) de gatos foi o objetivo principal do presente estudo, onde duas diferentes composições de precursores da protoporfirina IX (PPIX), o metil aminolevulinato (MEALA) e o ácido aminolevulínico (ALA) foram testados. Dezenove animais com um total de 24 lesões de CEC cutâneo confirmadas pelo estudo histopatológico foram distribuídos em dois grupos; o primeiro foi tratado com MEALA e o segundo com ALA. Pelos resultados negativos em testes sorológicos para detecção dos vírus da imunodeficiência felina (FIV) e vírus da leucemia felina (FeLV), não foi possível correlacionar a ocorrência dessas doenças virais com a incidência de CEC cutâneo nos gatos estudados. A temperatura da superfície cutânea, monitorada durante a PDT não apresentou aumento significativo (t < 3oC) nos dois grupos. Todos os animais foram submetidos a exame clínico e sanguíneo (hemograma e função hepato-renal) antes e após o tratamento, não havendo nenhuma alteração que inviabilizasse a inclusão dos mesmos no protocolo experimental e nem alterações atribuídas ao tratamento. A quantificação imunoistoquímica para o antígeno nuclear de proliferação celular (PCNA) foi realizada como um fator prognóstico do tratamento, porém, os resultados obtidos foram inconclusivos para esse fim. No grupo MEALA, de 10 lesões tratadas, 30% apresentaram respostas completas, 30% apresentaram respostas parciais, 20% apresentaram resposta mínima e em 20% dos casos não houve resposta ao tratamento. Já no grupo ALA foram tratadas 14 lesões, com 28,6% de resposta parcial, 50% de resposta mínima e 21,4% sem resposta. A PDT mostrou-se promissora no tratamento de CEC cutâneo de gatos dentro das condições estudadas, com melhores resultados quando realizada com o MEALA. / The comparison of the results obtained with a single photodynamic therapy (PDT) session using 630 nm light emitting diodes (LEDs) in the treatment of feline cutaneous squamous cell carcinoma (SCC) was the main objective of this study, where two different protoporphyrin IX precursors, methyl aminolevulinate (ALAME) and aminolevulinic acid (ALA) were tested. Nineteen animals comprising 24 SCC of the skin histologically confirmed were distributed into two groups, the first one was treated with ALAME and the second one was treated with ALA. Because of the negative results in tests for feline immunodeficiency virus (FIV) and feline leukemia virus (FeLV) it could not be found any correlation between these diseases and skin SCC in the studied cats. The temperature of the skin during the procedure was monitored showing no significative variation. All animals were submitted to clinical exams and blood tests before and after treatment and there were no alterations that could contraindicate PDT or could be attributed to treatment. Proliferating cell nuclear antigen (PCNA) immunohistochemistry was performed as a prognostic factor of PDT, however, the results were inconclusive and no correlation could be established. Ten SCC skin lesions were treated with ALAME-PDT in the first group, 30% had complete response, 30% had partial response, 20% had minimum response and 20% had no response. In ALA group, 14 SCC lesions were treated and there was no complete response at all - 28,6% of the lesions showed partial response, 50% had minimum response and 21,4% had no response. PDT is a promising treatment for feline SCC under the studied conditions, with better results when performed with ALAME

A terapia fotodinâmica consiste em uma nova e promissora técnica de tratamento de câncer. O tratamento se baseia na administração tópica ou sistêmica de um fotossensibilizador, que se acumula seletivamente em tecido tumoral. Na presença de luz e oxigênio o fotossensibilizador produz espécies tóxicas levando as células à morte. Neste trabalho foi determinada a eficiência fotodinâmica dos corantes fenotiazínicos (Azul de Metileno e Azul de Toluidina O) e xantenos (Rose Bengal, Eritrosina B, Eosina Y e Fluoresceína) através da comparação dos valores de concentração inibitória media (IC50) em células tumorais HEp-2; atividade fotodinâmica utilizando o ácido úrico como dosímetro químico; interação com proteína através da constante de ligação (KA) com BSA e coeficiente de partição em octanol-água (logP). Os resultados foram relacionados com as propriedades moleculares destes corantes afim de se obter uma melhor compreensão de suas estruturas e fornecer subsídios para o planejamento de novos e melhores compostos para serem utilizados como fotossensibilizadores em PDT. Os experimentos mostraram que os fenotiazínicos são mais citotóxicos nesta linhagem celular do que os xantenos, sendo que o Azul de Toluidina O possui o menor valor de IC50. Dentre os xantenos, o Rose Bengal foi o fotossensibilizador mais eficiente em causar fotoxidação do ácido úrico e o Azul de Toluidina O dentre os fenotiazínicos. Estes resultados estão de acordo com os resultados obtidos nos experimentos citotóxicos, em que Rose Bengal e Azul de Toluidina O apresentam os menores valores de IC50, em suas respectivas famílias. Os xantenos possuem maior interação com BSA do que os fenotiazínicos. Os corantes fenotiazínicos são mais hidrofóbicos do que os xantenos (com vii exceção do Rose Bengal), o que corrobora com os valores de IC50, pois também são os mais citotóxicos. Relacionando algumas propriedades moleculares dos corantes obtidos no estudo teórico com os dados experimentais observou-se que; i) quanto menor os valores das energias dos orbitais HOMO e LUMO maior foi os valores obtidos de IC50; ii) os corantes fenotiazínicos são moléculas menores que os corantes xantenos, facilitando sua difusão pela membrana plasmática e a localização nas organelas; iii) nos corantes xantenos a substituição por um átomo de número atômico maior provoca aumento no valor da atividade fotodinâmica e iv) os xantenos apresentam momentos de dipolo maiores do que os fenotiazínicos, explicando assim a maior hidrofilicidade dos xantenos. Os resultados obtidos mostraram que os corantes fenotiazínicos possuem uma eficiência fotodinâmica superior aos dos corantes xantenos, sendo que o Azul de Toluidina O é o mais eficiente e deve ser considerado como agente potencial para aplicação em PDT. / The photodynamic therapy consists in a new technique for cancer treatment. The treatment is based on topic or systemic administration of a photosensitizer, which is selectively retained in tumor tissue. In the presence of light and oxygen, it produces toxic species to cells leading to their death. In this work it was determinated the photodynamic efficiency of phenothiazinium (Methylene Blue and Toluidine Blue O) and xanthene dyes (Rose Bengal, Erythrosin B, Eosin Y and Fluorescein) by comparing the values of medium inibitory concentration (IC50) in HEp-2; photodynamic activity using the uric acid as a chemical dosimeter; interaction with protein through the binding constant (KA) with BSA and the octanolwater partition coefficient (logP). The results were related with the molecular properties of these dyes, in order to obtain a better understanding of their structures and provide insights for the design of new and better compounds to be used as photosensitizers in PDT. The experiments showed that the phenothiazine dyes are more cytotoxic in this cell line than the xanthenes, being Toluidine Blue the one that has the lower IC50. Among the xanthenes, Rose Bengal was the most efficient photosensitizer in causing photoxidation of uric acid and the Toluidine Blue O among the phenothiazines. These results are consistent with the ones obtained in the cytotoxicity experiments, once the Rose Bengal and Toluidine Blue O have the lower IC50 values, when compared with the other dyes studied in the same family. The xathenes have higher interaction with BSA than the phenothiazines. The phenothiazine dyes are more hydrophobic than the xanthenes (with the exception of Rose Bengal), which corroborate with the IC50 values, once they are also the most cytotoxic. Relating some molecular properties of the dyes obtained in the theoretical studies with the experimental data, it could be observed that; i) the lower is the values of HOMO and LUMO energy, the high is the IC50; ii) the phenothiazine dyes are smaller molecules than the xanthenes, which facilitate their diffusion across the plasmatic membrane and the localization in organelles; iii) in xanthenes dyes the substitution for an atom with higher atomic number increases the photodynamic activity, and iv) the xanthenes dyes have the higher dipole moment than the phenothiazines, explaining the higher hydrophilicity of the xanthenes. The obtained results showed that the phenothiazine dyes have higher photodynamic efficiency than the xanthenes dyes, being Toluidine Blue the most efficient of these dyes and it should be considered as a potential agent for photodynamic therapy.

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5403.pdf: 1214659 bytes, checksum: ec578be4027b3263202dca89b2b6f55a (MD5) Previous issue date: 2013-04-02 / Financiadora de Estudos e Projetos / Photodynamic Therapy (PDT) has been helping medicine in treatment infectious diseases and tumors. PDT's principle is based on a photosensitizer (PS) that is photoactivated by light at specific wavelength which generates reactive oxygen species that induces cell death and/or microorganism inactivation (PDI - photodynamic inactivation). The optimum incubation time of the photosensitizer, whereas the structural and metabolic differences of each microorganism, is important for the more efficient effect of PDI. Curcumin, being a natural PS, has been gaining ground in scientific research and has shown satisfactory results in microbiological control when associated with PDI, but there are no studies on the influence of incubation time of the PS with the bacterial cell. The present study aimed to evaluate the incubation time of curcumin on PS PDI and can therefore assist in determining future research the perfect time to contact the PS in bacteria of different wall compositions: Gram-positive (Staphylococcus aureus) and Gram-negative (Pseudomonas aeruginosa). Samples of microorganisms were cultured in TSB broth (Triptic Soy Broth) and incubated at 37 °C for 24 hours. The PS was solubilized in dimethylsulfoxide (DMSO) to achieve concentrations of 20 mM stock, subsequently diluted to obtain the final concentrations. Light source was used at a wavelength of 460nm, and final dose of 30 J/cm2. After the incubations with the FS and irradiation decimal dilutions of the samples were plated on TSA medium (Triptic Soy Agar) and incubated at 37 °C for 48 hours, and the counts performed. The PDI decreased approximately 7 logs S. aureus at a concentration of 1&#956;M with incubation time of 30 minutes, while for P. aeruginosa was reduced by 2 logs with a maximum concentration of 50 &#956;M with the same incubation time. Tests were conducted where PS withdrawing means before illumination, but the process was not found reductions as those obtained without the procedure. In general, the best incubation time was 30 minutes in all concentrations and for both microorganisms. / A Terapia Fotodinâmica (TFD) vem auxiliar a medicina no tratamento de doenças, tanto de etiologia microbiana quanto tumoral. O princípio da TFD baseia-se em um fotossensibilizador (FS) que se fotoativado por luz em comprimento de onda específico, gera espécies reativas de oxigênio que induz a morte celular e/ou inativação de microrganismos (IFD inativação fotodinâmica). O tempo de incubação ideal do fotossensibilizador, considerando as diferenças estruturais e metabólicas de cada microrganismo, é importante para eficácia da IFD. A curcumina, por ser um FS natural, vem ganhando espaço nas pesquisas científicas, tendo mostrado resultados satisfatórios no controle microbiológico quando associada com a IFD, porém ainda não existem estudos sobre a influência do tempo de incubação do FS com a célula bacteriana. O presente estudo teve como objetivo avaliar o tempo de incubação do FS curcumina na IFD, podendo assim auxiliar em futuras pesquisas determinando o tempo ideal para o contato do FS em bactérias de diferentes composições de parede: Gram-positivas (Staphyloccocus aureus) e Gram-negativas (Pseudomonas aeruginosa). As amostras dos microrganismos foram cultivadas em caldo TSB (Triptic Soy Broth) e incubadas a 37 °C por 24 horas. O FS foi solubilizado em dimetilsulfóxido (DMSO) para atingir a concentração estoque de 20 mM, posteriormente diluído para obter as concentrações finais. Foi utilizada fonte de luz no comprimento de onda 460 nm, e dose final de 30 J/cm2. Após as incubações com o FS e a irradiação, diluições decimais das amostras foram plaqueadas em meio TSA (Triptic Soy Agar) e incubadas a 37 °C por 48 horas; e realizada as contagens. A IFD reduziu aproximadamente 7 logs de S. aureus na concentração de 1 &#956;M com tempo de incubação de 30 minutos, enquanto para P. aeruginosa houve redução de no máximo 2 logs com concentração de 50 &#956;M com o mesmo tempo de incubação. Foram realizados testes onde se retirava o FS do meio antes da iluminação, porém com o processo não foi encontrado reduções como as obtidas sem o procedimento. Em geral, o melhor tempo de incubação foi o de 30 minutos em todas as concentrações de FS e em ambos os microrganismos.

Made available in DSpace on 2016-08-17T18:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5518.pdf: 1765927 bytes, checksum: 354bfee295ad1873956c15264ad51854 (MD5) Previous issue date: 2013-08-29 / Financiadora de Estudos e Projetos / The photodynamic inactivation (PDI), used for biological control of microorganisms, involves the action of a photosensitizer (PS), activated by visible light, in order to oxidize organic substrates, resulting in cytotoxic effect. The control of free-living amoebae is important both for its pathogenicity and its microorganisms harboring. Additionally, some species may develop serious infections in humans. The present study evaluated the in vitro effectiveness of PDI in Acanthamoeba polyphaga. Salt of curcuminoids, curcumin, methylene blue and Photogem® were used as FS. Besides, this study intended to observe morphological changes caused by the salt of curcuminoids in the microorganism. The samples were grown at 37 ºC in PYG medium for a period of 48 to 72 hours. Curcumin was solubilized in 1 mL DMSO and further diluted in distilled water to obtain final concentrations. The other PS s were directly solubilized in distilled water. The irradiation light-emitting diodes were used at wavelengths 460 and 630 nm at doses of 30 and 50 J/cm2. After treatments, resazurin was added to evaluate the respiratory activity of A. polyphaga and the samples were incubated at 37 °C for 4 hours. The fluorescence intensity was measured in a fluorescence spectrophotometer. In PDI with salt of curcuminoids at concentrations 500, 1000 and 1500 µg/mL, there was a reduction of 27.7%, 61.4% and 82.5% at 30 J/cm2 and 75.2%, 85.0% and 95.9% at 50 J/cm2, respectively. In PDI with curcumin at concentrations 35, 70 and 140 µg/mL, there was a reduction of 16.2%, 24.0% and 25.7% at 30 J/cm2, and 25.4%, 28.3 % and 30.5% at 50 J/cm2, respectively. In PDI with methylene blue at concentrations 24 and 32 µg/mL, there was a reduction of 14.1% and 28.3% at 30 J/cm2, with no reduction in the concentration of 16 µg/mL and 18.7%, 36.9% and 23.9% at 50 J/cm2, respectively. Finally, in PDI with Photogem® at concentrations 50, 100 and 200 µg/mL, there was a reduction of 20.1%, 37.6% and 53.5% at 30 J/cm2, and 17.1%, 38.9% and 57.3% at 50 J/cm2, respectively. The removal of the PS before irradiation showed that the salt of curcuminoids probably didn t stay inside of amoebas, because the reduction obtained previously was not observed in this condition. The PS was toxic to the amoebae in the absence of light, at the concentrations tested, and the isolated use of light showed no phototoxic effect, except the dose of 50 J/cm2 at 460 nm wavelength. The phototoxicity by doses of light together the PS contributed to the death of the amoebae, being more efficient with salt of curcuminoids. The analysis of confocal microscopy images showed that the salt of curcuminoids caused damage in amoebae, confirming its toxicity in the dark. Therefore, it is concluded that contact with only the PS is already able to induce morphological changes in A. polyphaga, leading some of them to death. / A inativação fotodinâmica (IFD), utilizada no controle biológico de microrganismos, envolve a ação de um fotossensibilizador (FS), ativado por luz visível, no intuito de oxidar substratos biológicos, resultando em efeito citotóxico. O controle de amebas de vida livre é importante, tanto pela sua patogenicidade quanto pelo fato de abrigarem microrganismos. Além disso, algumas espécies podem desenvolver sérias infecções em humanos. O presente estudo propôs analisar a efetividade in vitro da IFD em Acanthamoeba polyphaga utilizando sal de curcuminóides, curcumina, azul de metileno e Photogem® como FS, além de observar alterações morfológicas causadas pelo sal de curcuminóides neste microrganismo. As amostras foram cultivadas em meio PYG, incubadas a 37°C por 48 a 72 horas. A curcumina foi solubilizada em 1 mL de DMSO e posteriormente diluída em água destilada para obtenção das concentrações finais. Os demais FS foram solubilizados diretamente em água destilada. Para a irradiação, diodos emissores de luz foram utilizados nos comprimentos de onda 460 e 630 nm, nas doses de 30 e 50 J/cm2. Após os tratamentos, resazurina foi adicionada para avaliar a viabilidade de A. polyphaga, sendo as amostras incubadas a 37°C por 4 horas. A intensidade de fluorescência foi medida em espectrofotômetro de fluorescência. Na IFD com sal de curcuminóides nas concentrações 500, 1000 e 1500 µg/mL, houve redução de 27,7%, 61,4% e 82,5% com 30 J/cm2, e de 75,2%, 85,0% e 95,9% com 50 J/cm2, respectivamente. Já na IFD com curcumina nas concentrações 35, 70 e 140 µg/mL, houve redução de 16,2%, 24,0% e 25,7% com 30 J/cm2, e de 25,4%, 28,3% e 30,5% com 50 J/cm2, respectivamente. Na IFD com azul de metileno nas concentrações 24 e 32&#61472;µg/mL, houve redução de 14,1% e 28,3% com 30 J/cm2, não havendo redução na concentração de 16 µg/mL e de 18,7%, 36,9% e 23,9% com 50 J/cm2, respectivamente. Por fim, na IFD com Photogem® nas concentrações 50, 100 e 200 µg/mL, houve redução de 20,1%, 37,6% e 53,5% com 30 J/cm2, e de 17,1%, 38,9% e 57,3% com 50 J/cm2, respectivamente. A retirada do FS antes da irradiação mostrou que o sal de curcuminóides provavelmente não permaneceu no interior das amebas, pois a redução obtida anteriormente não foi observada nesta condição. Os FS apresentaram toxicidade para as amebas, na ausência de luz, nas concentrações testadas e o uso isolado da luz não apresentou efeito fototóxico, exceto a dose 50 J/cm2 no comprimento de onda 460 nm. A fototoxicidade proporcionada pelas doses de luz junto aos FS utilizados contribuiu para o efeito de morte das amebas, sendo a IFD eficiente com o sal de curcuminóides. A análise das imagens obtidas pela microscopia confocal mostrou que o sal de curcuminóides causou danos em amebas, confirmando a toxicidade apresentada no escuro. Portanto, conclui-se que apenas o contato com o FS já é capaz de induzir mudanças morfológicas em A. polyphaga, levando algumas células à morte.

Um estudo das propriedades ópticas do cromóforo hipocrelina B (HB) e de seus complexos com os íons lantânio (La3+), európio (Eu3+) e térbio (Tb3+) em soluções em etanol foi realizado. Tal pigmento enquadra-se como um promissor fotossensibilizador de segunda geração dadas suas ótimas propriedades, tais como rápido metabolismo in vivo e principalmente elevado rendimento quântico de geração de oxigênio singleto (FD). O presente trabalho foi desenvolvido em duas etapas: a primeira consistiu do estudo espectroscópico dos complexos de hipocrelina B (HB) com os íons lantanídeos (Ln3+), e a segunda, de testes de PDT in vitro em cultura do fungo Candida albicans. Na primeira etapa do trabalho, a melhor razão molar entre HB e Ln3+ foi verificada através do monitoramento do pico de absorção em maior comprimento de onda de cada um dos complexos. O maior deslocamento do pico de absorção da HB (de 589 nm para 614 nm) foi notado para os complexos com razão de 1 mol de HB para 2 mols de íon lantanídeo. Observou-se que a emissão da HB e de seus complexos ocorre desde cerca de 600 nm até 750 nm. Foi possível, com base nos espectros de absorção e de emissão, calcular os valores de níveis de energia da molécula e de seus complexos. Todos os fotossensibilizadores apresentaram como menor nível de energia valor superior a 0,98 eV, o que é um indício de sua capacidade de geração de oxigênio singleto. Foram determinadas as constantes de dimerização das amostras, de maneira a identificar sua tendência à formação de dímeros ou agregados de ordem superior, e os valores obtidos para a HB e seus complexos com lantânio, európio e térbio foram, respectivamente, de 4,7.104, 3,6.105, 2,1.105 e 1,0.105 M-1. Todas as amostras mostraram-se estáveis perante a ação de luz de 532 nm de até 400 mW/cm2 de intensidade pelo período de uma hora de irradiação. As capacidades de geração de oxigênio singleto das amostras foram determinadas tanto através do método espectroscópico direto (detecção da emissão do oxigênio singleto em torno de 1270 nm) quanto do método químico indireto (variações na absorção em 440 nm do composto RNO). Notou-se que para a HB o método direto indicou haver geração de oxigênio singleto, e o método químico revelou que esta espécie é gerada à taxa de 2,8.10-4 s-1; para HB:La3+ (1:1) obteve-se aumento de 32% na geração de oxigênio singleto em relação à HB, e para HB:La3+ (1:2), determinou-se taxa de 3,0.10-4 s-1 pelo método indireto. Com base nos dados experimentais obtidos, verificou-se que o melhor dentre os complexos estudados foi o HB:La3+ (1:2), sendo este e seu precursor HB então aplicados em testes de PDT antimicrobiana in vitro, constituindo a segunda etapa do trabalho. A concentração de HB ideal para trabalho obtida foi de 10 M. Notou-se eliminação total de microorganismos com apenas 30 segundos de irradiação com LED de 460 nm e intensidade de 333 mW/cm2 tanto para o complexo como para o seu precursor. Porém, com excitação em 660 nm com esta mesma intensidade, apenas HB:La3+ (1:2) se mostrou efetivo, chegando ao efeito fotodinâmico total após 6 minutos de irradiação; a redução causada pela HB no mesmo intervalo de tempo foi bem menos pronunciada, o que comprova a eficiência do fotossensibilizador produzido. / A study about the optical properties of the chromophore hypocrellin B (HB) and of its complexes with lanthanum (La3+), europium (Eu3+) and terbium (Tb3+) ions in ethanol solutions was realized. This pigment is a potential second generation photosensitizer due to its great properties, as high in vivo metabolism and mainly high singlet oxygen generation quantum yield (FD). The present work was carried out in two stages: the first one consisted of the spectroscopic study of the complexes of HB with lanthanide ions (Ln3+); the second one, of in vitro PDT tests against Candida albicans. In the first stage of the work, the best molar ratio between HB and Ln3+ was verified by monitoring the complexes longer wavelength absorption peaks. The larger red-shift (from 589 nm to 614 nm) was noted for the complexes with 1 mol of HB for 2 moles of lanthanide ions. It was observed that HB and its complexes emit from about 600 nm up to 750 nm. It was possible, from the absorption and emission spectra, to calculate the values of energy levels for the molecule and its complexes. All photosensitizers showed for the lower energy level value higher than 0,98 eV, which can indicate that they are able to generate singlet oxygen. The dimerization constants of the samples were determined, for verifying their tendency for giving rise to dimmers or higher order aggregates. The obtained values of this parameter for HB and its complexes with lanthanum, europium and terbium were, respectively, 4,7.104, 3,6.105, 2,1.105 and 1,0.105 M-1. All the samples showed to be stable against the action of light of 532 nm with intensity up to 400 mW/cm2 for the period of time of 1 hour. The capacities of generating singlet oxygen were determined by the direct (detection of the singlet oxygen emission around 1270 nm) and the indirect methods (changes in 440 nm absorption of RNO). The direct method indicated that HB can generate singlet oxygen, and the chemical method revealed that this specie is generated following a tax of 2,8.10-4 s-1; for HB:La3+ (1:1), it was obtained an enhancement of 32% on the singlet oxygen generation related to HB, and for HB:La3+ (1:2), the indirect method presented tax of 3,0.10-4 s-1. Based n the experimental data, the best among the studied complexes was HB:La3+ (1:2). Thus, this and its precursor, HB, were applied in antimicrobial PDT in vitro tests, the second stage of this work. The ideal concentration of HB was 10 M. With only 30 seconds of irradiation with LED in 460 nm and with 333 mW/cm2 of intensity, it was observed lethal effect for all the microorganisms, with both HB and its complex. However, with excitation at 660 nm at the same intensity, only HB:La3+ (1:2) was effective, reaching total photodynamic effect after 6 minutes of irradiation; the reduction caused by HB in the same time interval was lower, which proves the effectiveness of the produced photosensitizer.

The broad absorption spectrum of Protoporphyrin IX (PpIX) allows being activated by a source with an emission spectrum in the visible region. Also, PpIX can be activated simultaneously by two or more sources whose emission spectrum overlaps with its absorption spectrum. Sources with a wide spectrum of illumination, such as lamps and Sun, have a different light-tissue interaction, and the constant monitoring of the dose of light and the total damage caused by photodynamic therapy (PDT) becomes difficult. The main objectives of this study were to simulate the distribution of light in the tissue for a multi-wavelength source and determine the total theoretical photodynamic dose. This study is composed of three parts. First, photobleaching experiments of PpIX using different light sources and the development of a mathematical model was used to explain the change in PpIX concentration. Second, Monte Carlo simulation using MCX (Monte Carlo eXtreme) was performed to know the light distribution through in a human skin model. Finally, the theoretical photodynamic dose was determined using the two steps mentioned previously. The experimental results show that the decrease in the concentration of PpIX is mainly dependent on the dose of photons absorbed. Therefore, for a multi-wavelength source, the total damage is calculated by partial damages caused by each wavelength that active the PpIX. The simulation of the light distribution in the human skin phantom demonstrated that the energy fluence rate decrease as a function of the depth. The mathematical model estimates that the efficacy of PDT, where it is guaranteed there is necrosis, has a diameter and depth of about 0.3 and 0.2 mm respectively. This model can be expanded to other biological media, other photosensitizers and even to any source of illumination. / O amplo espectro de absorção da Protoporfirina IX (PpIX) permite sua ativação por uma fonte com um espectro de emissão amplo na região visível. Além disso, a PpIX pode ser ativada simultaneamente por duas ou mais fontes de luz, cujo espectro de emissão se sobrepõe ao seu espectro de absorção. Fontes com um amplo espectro de emissão, como lâmpadas e Sol, têm uma interação luz-tecido biológico diferente, e o monitoramento constante da dose de luz e o dano total causado pela Terapia Fotodinâmica (TFD) se tornam difíceis. Os principais objetivos deste trabalho foram simular a distribuição de luz no tecido para uma fonte de múltiplos comprimentos de onda e determinar a dose fotodinâmica teórica total. Este trabalho é composto de três partes. Primeiro, experimentos de fotodegradação da PpIX usando diferentes fontes de luz e o desenvolvimento de um modelo matemático foram usados para explicar a mudança na concentração de PpIX. Em segundo lugar, uma simulação de Monte Carlo usando MCX (Monte Carlo eXtreme) foi realizada para obter a distribuição de luz, de múltiplos comprimetos de onda, em um modelo de pele humana. Finalmente, a dose fotodinâmica teórica foi determinada usando as duas etapas mencionadas anteriormente. Os resultados experimentais mostram que a diminuição na concentração de PpIX é principalmente dependente da dose de fótons absorvidos. Portanto, para uma fonte de multi-comprimentos de onda, o dano total é calculado por danos parciais causados por cada comprimento de onda que ativa a PpIX. A simulação da distribuição de luz na pele humana demonstrou que a taxa de fluência de energia diminui em função da profundidade. O modelo matemático estima que a eficácia da TFD, onde é garantida a existência de necrose, tenha diâmetro e profundidade de aproximadamente 0.3 e 0.2 mm respectivamente. Este modelo pode ser expandido para outros meios biológicos, outros fotossensibilizadores e até mesmo para qualquer fonte de iluminação.

Objetivo: Avaliar, in vivo, o efeito do tratamento endodôntico em sessão única utilizando a Terapia Fotodinâmica Antimicrobiana (aPDT) no reparo de lesões periapicais induzidas em dentes de cães, por meio da avaliação histopatológica e imunohistoquímica da angiogênese e de marcadores de formação óssea. O tratamento endodôntico em duas sessões com curativo de demora à base de hidróxido de cálcio (CH) foi utilizado como controle. Métodos: Lesões periapicais foram induzidas em 48 pré-molares superiores e inferiores de 6 cães, com 12 meses de idade. Após instrumentação dos canais radiculares, os dentes foram divididos, aleatoriamente, em 4 grupos: CH/120dias (d) e CH/180dias (d): canais radiculares preenchidos com curativo à base de CH; aPDT/120d e aPDT/180d: canais radiculares condicionados com fotossensibilizador à base de fenotiazina (10 mg/mL), por 1 minuto e irradiados com laser de diodo em toda a extensão dos canais, conforme as recomendações do fabricante. Em seguida, todos os canais radiculares foram obturados com cimento AH Plus e, após 120 ou 180 dias, os animais foram eutanasiados e os blocos contendo dentes e tecido ósseo foram submetidos ao processamento histotécnico e à coloração de hematoxilina e eosina (HE) para a análise descritiva da região periapical e mensuração das lesões periapicais, em microscopia convencional, e contagem de vasos sanguíneos sob luz convencional e no modo fluorescente. A análise imunohistoquímica foi realizada para avaliação dos marcadores da formação óssea osteopontina (OPN) e fosfatase alcalina (ALP). Os dados obtidos foram analisados estatisticamente utilizando os testes two-way ANOVA e qui-quadrado, com nível de significância de 5%. Resultados: Aos 120 dias, os dentes do grupo CH/120d apresentaram processo de reparo avançado, com ligamento periodontal apenas ligeiramente aumentado, presença abundante de fibras colágenas e escassas células inflamatórias. Os dentes do grupo aPDT/120d apresentaram o ligamento periodontal moderadamente aumentado e o infiltrado inflamatório era moderado. Poucas fibras colágenas foram observadas. Aos 180 dias, o mesmo padrão foi observado. As lesões periapicais nos grupos tratados com curativo à base de hidróxido de cálcio foram menores que as lesões nos grupos tratados com aPDT (p<0,001), e apresentaram maior número de vasos sanguíneos (p<0,0001), independentemente dos períodos de avaliação. Além disso, os dentes dos grupos tratados com pasta à base de hidróxido de cálcio apresentaram imunomarcação significativamente mais intensa para ALP e OPN (p<0,001), em ambos os períodos. Conclusões: Embora o tratamento com a aPDT tenha estimulado a angiogênese e a expressão dos marcadores da formação óssea, o tratamento endodôntico realizado em duas sessões empregando curativo à base de hidróxido de cálcio estimulou mais intensamente esses processos e promoveu melhor reparo das lesões periapicais / Aim: The aim of this study was to evaluate the in vivo effect of one-session endodontic treatment with antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) in the repair of apical periodontitis, in dogs\' teeth, by histopathologic evaluation and imunohistochemistry for angiogenesis and bone formation markers. Two-session treatment with a calcium hydroxide (CH) dressing was used as control. Methods: Apical periodontitis were induced in 48 upper and lower premolars of six 12-monthold dogs. After root canals instrumentation, teeth were randomly divided into 4 groups: CH/120days (d) and CH/180days (d): root canals filled with CH-based dressing; aPDT/120d and aPDT/180d: root canals conditioned with phenothiazinebased photosensitizer (10 mg/mL) for 1 minute and irradiated with diode laser throughout the canals and according to the manufacturer\'s recommendations. Root canals were filled with AH Plus cement, and after 120 or 180 days, the animals were euthanized and teeth were submitted to histotechnical processing and HE staining for description of the periapical region and measurement of apical periodontitis in conventional microscopy and for counting blood vessels under conventional and fluorescent microscopy. Immunohistochemical analysis was performed to evaluate the bone formation markers osteopontin (OPN) and alkaline phosphatase (ALP). Data were statistically analyzed using two-way ANOVA and chi-square test with a significance level of 5%. Results: At 120 days, teeth in Group CH/120d presented the periodontal ligament only slightly enlarged with advanced repair and abundant collagen fibers. Inflammatory cells were scarce. Teeth in group aPDT/120d presented the periodontal ligament moderately enlarged and the inflammatory infiltrate was moderate. Few collagen fibers were observed. At 180 days, the same pattern was observed. Apical periodontitis in CH-treated groups were smaller than the lesions in aPDT-treated groups (p<0.001) and had a greater number of blood vessels (p <0.0001), regardless of evaluation periods. The teeth treated with calcium hydroxide showed significantly more intense immunostaining for ALP and OPN (p<0.001), in both periods. Conclusions: Although aPDT has stimulated angiogenesis and the expression of bone formation markers, the two-session endodontic treatment with a calcium hydroxide-based dressing stimulates them more intensely and promoted better apical periodontitis repair