Este projeto teve como finalidade construir uma fonte de luz baseada em lâmpadas halógenas que apresentasse características técnicas adequadas para aplicações em fotobiologia e fotomedicina, versátil e comercialmente viável. Foram analisadas as características de diferentes lâmpadas halógenas e realizados os experimentos com duas lâmpadas escolhidas, das quais utilizamos a lâmpada de menor divergência luminosa. Foi analisado também o material do corpo da fonte, com relação a características de aquecimento e peso, sendo escolhido um corpo de alumínio produzido industrialmente. Foram avaliadas as características ópticas das lentes, sendo escolhidas as lentes de vidro utilizadas em retroprojetores. Foram analisados os materiais e a construção de filtros térmicos para diminuir o aquecimento do objeto sob irradiação, sendo que escolhemos construir um filtro térmico próprio, que utiliza a água como absorvedor de calor. Medimos e avaliamos as características: espectrais, térmicas, a potência radiante (irradiância) e sua distribuição espacial de três protótipos, onde cada um recebeu modificações de modo a torná-los mais adequados para aplicações na fotoquimeoterapia. Foram também realizados testes preliminares de fotocitotoxicidade do protótipo final com o composto fotossensibilizador de nome comercial Photogem® aplicado em células tumorais de adenocarcinoma de colo retal humano (HT29), cujo resultado foi a ativação do composto fotossensibilizador e indução da morte celular. / The aim of this work was to produce a light source based in halogen lamps. This source should have appropriated technical characteristic for application in photobiology and photomedicine, it has easy operation and be commercially viable. The characteristics of different halogen lamps were evaluated and the lamp of smaller luminous divergence was chosen. We also have evaluated the material of the source holder, especially heating characteristics and weight; finally we chose an aluminum holder. Then, the lenses optical characteristics were studied, and we decided that the glass lenses used in projectors were the best. The materials and the construction of thermal filters were evaluated in order to reduce the heating of the object under irradiation, and we preferred to construct a thermal filter, that uses water as an heat absorber. The spectral and thermal characteristics, the radiant power (irradiance) and its space distribution of three prototypes were measured and evaluated, each one received modifications to become more appropriated to applications in photochemotherapy. We also made preliminaries tests of photocytotoxicity and the final prototype was used with the photosensitizer (Photogem®) in human colon carcinoma cell lines HT-29, resulting in the photosensitizer activation, that induced cellular death.

Uma das dificuldades da dosimetria na área de Terapia com Laser de Baixa Intensidade (TLBI) é conhecer a distribuição da luz nos tecidos biológicos. Esse conhecimento pode ser obtido com o uso de materiais que simulem as características ópticas dos tecidos. O objetivo desse trabalho é produzir e avaliar simuladores (phantoms) sólidos em formato semelhante a dedos. Para construí-los as partículas espalhadoras testadas foram Al2O3 alfa, Al2O3 gama e microesferas de vidro, e diversas tintas foram avaliadas como absorvedores. As partículas e tintas foram adicionadas a resinas transparentes e parafina. Tecidos de suíno foram experimentados e foi possível avaliar qualitativamente as características de absorção e espalhamento de pele, músculo e tecido adiposo. Objetivando estudar in vivo a distribuição da luz, dedos de 48 voluntários foram iluminados e o padrão da luz que atravessa esses dedos foi quantificado levando em consideração os tons de pele e as espessuras. Comparando as amostras não biológicas estudadas com os tecidos suínos, concluímos que a parafina tingida simula bem a difusão causada por pele e que a resina com 10% de nano partículas de Al2O3 simula o espalhamento gerado por tecido adiposo. A partir desses dados foram confeccionados seis simuladores de dedos: três pequenos (14 mm) e três grandes (18 mm), em três tons de pele. Concluímos que os dedos e os simuladores apresentaram características de absorção e espalhamento semelhantes. Esses simuladores poderão ser usados na prática clínica com a finalidade de otimizar tratamentos em LBI e PDT. / One of difficulties on dosimetry for Low Level Laser Therapy is to know the light distribution inside the illuminated tissue. This knowledge can be obtained with the use of materials that simulate the optical properties of tissues. The aim of this work is to produce and evaluate solid finger shaped phantoms. To build the phantoms, the scattering particles tested were alpha and gamma Al2O3 and glass microspheres. Various inks were evaluated as absorbers. The particles and inks were added to transparent resins and paraffin. Swine tissues were tested and it was possible to qualitatively evaluate the scattering and absorption characteristics of skin, muscle and adipose tissue. To study light distribution in vivo, fingers of 48 volunteers were illuminated and the pattern of light transmitted through these fingers was quantified taking into accounts the skin tones and thicknesses. Comparing the non-biological samples with the swine tissues one can conclude that the dyed paraffin simulates the diffusion and absorption caused by skin and that the resin with alpha Al2O3 nanoparticles (10%) simulates the scattering generated by fat. According to this information, six finger simulators were made, three of them of small size (14 mm) and three of them of large size (18 mm); for each size, each simulator has a different skin tone. The fingers and simulators showed similar absorption and scattering characteristics. These simulators can be used in clinical practice in order to optimize LLLT and PDT treatments.

Uma das dificuldades da dosimetria na área de Terapia com Laser de Baixa Intensidade (TLBI) é conhecer a distribuição da luz nos tecidos biológicos. Esse conhecimento pode ser obtido com o uso de materiais que simulem as características ópticas dos tecidos. O objetivo desse trabalho é produzir e avaliar simuladores (phantoms) sólidos em formato semelhante a dedos. Para construí-los as partículas espalhadoras testadas foram Al2O3 alfa, Al2O3 gama e microesferas de vidro, e diversas tintas foram avaliadas como absorvedores. As partículas e tintas foram adicionadas a resinas transparentes e parafina. Tecidos de suíno foram experimentados e foi possível avaliar qualitativamente as características de absorção e espalhamento de pele, músculo e tecido adiposo. Objetivando estudar in vivo a distribuição da luz, dedos de 48 voluntários foram iluminados e o padrão da luz que atravessa esses dedos foi quantificado levando em consideração os tons de pele e as espessuras. Comparando as amostras não biológicas estudadas com os tecidos suínos, concluímos que a parafina tingida simula bem a difusão causada por pele e que a resina com 10% de nano partículas de Al2O3 simula o espalhamento gerado por tecido adiposo. A partir desses dados foram confeccionados seis simuladores de dedos: três pequenos (14 mm) e três grandes (18 mm), em três tons de pele. Concluímos que os dedos e os simuladores apresentaram características de absorção e espalhamento semelhantes. Esses simuladores poderão ser usados na prática clínica com a finalidade de otimizar tratamentos em LBI e PDT. / One of difficulties on dosimetry for Low Level Laser Therapy is to know the light distribution inside the illuminated tissue. This knowledge can be obtained with the use of materials that simulate the optical properties of tissues. The aim of this work is to produce and evaluate solid finger shaped phantoms. To build the phantoms, the scattering particles tested were alpha and gamma Al2O3 and glass microspheres. Various inks were evaluated as absorbers. The particles and inks were added to transparent resins and paraffin. Swine tissues were tested and it was possible to qualitatively evaluate the scattering and absorption characteristics of skin, muscle and adipose tissue. To study light distribution in vivo, fingers of 48 volunteers were illuminated and the pattern of light transmitted through these fingers was quantified taking into accounts the skin tones and thicknesses. Comparing the non-biological samples with the swine tissues one can conclude that the dyed paraffin simulates the diffusion and absorption caused by skin and that the resin with alpha Al2O3 nanoparticles (10%) simulates the scattering generated by fat. According to this information, six finger simulators were made, three of them of small size (14 mm) and three of them of large size (18 mm); for each size, each simulator has a different skin tone. The fingers and simulators showed similar absorption and scattering characteristics. These simulators can be used in clinical practice in order to optimize LLLT and PDT treatments.

Este projeto teve como finalidade construir uma fonte de luz baseada em lâmpadas halógenas que apresentasse características técnicas adequadas para aplicações em fotobiologia e fotomedicina, versátil e comercialmente viável. Foram analisadas as características de diferentes lâmpadas halógenas e realizados os experimentos com duas lâmpadas escolhidas, das quais utilizamos a lâmpada de menor divergência luminosa. Foi analisado também o material do corpo da fonte, com relação a características de aquecimento e peso, sendo escolhido um corpo de alumínio produzido industrialmente. Foram avaliadas as características ópticas das lentes, sendo escolhidas as lentes de vidro utilizadas em retroprojetores. Foram analisados os materiais e a construção de filtros térmicos para diminuir o aquecimento do objeto sob irradiação, sendo que escolhemos construir um filtro térmico próprio, que utiliza a água como absorvedor de calor. Medimos e avaliamos as características: espectrais, térmicas, a potência radiante (irradiância) e sua distribuição espacial de três protótipos, onde cada um recebeu modificações de modo a torná-los mais adequados para aplicações na fotoquimeoterapia. Foram também realizados testes preliminares de fotocitotoxicidade do protótipo final com o composto fotossensibilizador de nome comercial Photogem® aplicado em células tumorais de adenocarcinoma de colo retal humano (HT29), cujo resultado foi a ativação do composto fotossensibilizador e indução da morte celular. / The aim of this work was to produce a light source based in halogen lamps. This source should have appropriated technical characteristic for application in photobiology and photomedicine, it has easy operation and be commercially viable. The characteristics of different halogen lamps were evaluated and the lamp of smaller luminous divergence was chosen. We also have evaluated the material of the source holder, especially heating characteristics and weight; finally we chose an aluminum holder. Then, the lenses optical characteristics were studied, and we decided that the glass lenses used in projectors were the best. The materials and the construction of thermal filters were evaluated in order to reduce the heating of the object under irradiation, and we preferred to construct a thermal filter, that uses water as an heat absorber. The spectral and thermal characteristics, the radiant power (irradiance) and its space distribution of three prototypes were measured and evaluated, each one received modifications to become more appropriated to applications in photochemotherapy. We also made preliminaries tests of photocytotoxicity and the final prototype was used with the photosensitizer (Photogem®) in human colon carcinoma cell lines HT-29, resulting in the photosensitizer activation, that induced cellular death.