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.

O efeito do fotossensibilizador na estrutura biológica não é apenas influenciado por suas propriedades fotofísicas, mas também por sua interação específica com biosistemas.Além disso, a localização do fotossensibilizador no tecido tumoral é um importante fator que resulta em diferentes mecanismos de destruição do tumor. Muitos fotossensibilizadores, após administração sistêmica, se ligam às proteínas plasmáticas e com isso são distribuídos em diferentes sítios no organismo. Os fotossensibilizadores hidrofílicos são largamente transportados por albuminas e globilinas e se acumulam preferencialmente no estroma vascular dos tumores. Entretanto, fotossensibilizadores mais hidrofóbicos se ligam às lipoproteínas, principalmente LDL, que promove a entrada do FS na célula através de endocitose mediado por receptor. Sendo assim, a localização do FS depende de sua ligação com as deferentes proteínas plasmáticas, sua farmacocinética e também é influenciada pela diferença entre o tecido normal e tumoral. O tecido tumoral tem pH mais baixo e maior expressão de receptores de LDL do que os tecidos normais, aumentando a seletividade dos FSs as células tumorais. A incorporação de FS hidrofóbicos em lipossomas para a administração sistêmica pode realçar ao transporte deste pelas lipoproteínas. No presente trabalho estudou-se a influência do pH na interação de fotossensibilizadores com lipossomas de DMPC e LDL. Os fotossensibilizadores utilizados nesse estudo foram Photofrin®, Photogem® e Photosan® que são derivados de hematoporfirinas. A metodologia empregada constitui de variação das concentrações de DMPC e LDL para os seguintes valores de pHs 5,0; 7,4 e 9,0, esse último pH utilizou-se somente para DMPC. O complexo FS - DMPC foi obtido por incubação dos FSs na concentração de 10 micro g.mL-1 com diferentes concentrações de DMPC (0 a 400 micro M) por trinta minutos no escuro. Isolou-se o LDL do plasma humano por ultracentrifugação por gradiente de densidade. Após a separação, o complexo FS - LDL foi obtido por incubação (12 horas no escuro) do FS na concentração 10 micro g.mL-1 com diferentes concentrações de LDL (0 a 0,04 micro M). O comportamento desses complexos foi analisado por espectroscopia de absorção ótica e por espectroscopia de fluorescência. / The effect of a photosensitizing compound on biological structures is governed not only by its photophysical properties but also by the specificity of its interaction with biosystems. Moreover, localization of the photosensitizer in the tumor tissue is an important factor affecting the outcome as well as mechanism leading to tumor destruction. Following administration, most photosensitizers are bound to blood components and delivered to different sites in the organism. It is generally accepted that hydrophilic photosensitizers are largely transported by albumins and globulins and mainly accumulate in the vascular stroma of tumors. More hydrophobic sensitizers are bound to lipoproteins, which promote drug internalization by cells through endocytosis of the lipoprotein carrier. In this way, uptake and localization depend on the initial plasma binding and the plasma pharmacokinetics of the drug. However, the selective localization of some photosensitizers are influence for the difference between malignant and normal tissues. Notably, the lower pH of the microenvironment usually found in the tumor tissue and the expression of greater number of LDL receptors on the surface of the tumor cells might influence cellular uptake. Delivery to lipoproteins or target tissues may be facilitated and enhanced by the incorporation of lipophilic photosensitizers into liposomes for systemic administration. In the present work we have studied the pH-dependence of the interaction of photosensitizers with DMPC liposomes and low density lipoprotein (LDL). The photosensitizers used in this study are Photofrin®, Photogem® and Photosan®, which are hematoporphyrin derivates. The methodology used to this work, constitute of various concentrations of DMPC liposomes and LDL at different pH values. It were used the 5,0; 7,4 and 9,0 pH values. The DMPC-drug complexes were obtained by incubation of the photosensitizers 10 _g.mL-1 with differents DMPC concentrations for 30 min in the dark. The LDL was isolated from human plasma by sequential density gradient ultracentrifugation. The LDL-drug complexes were obtained by incubation of the photosensitizers 10 _g.mL-1 with differents LDL concentrations. The incubation was performed in a water bath at 20_C for 12 hours in the dark. The comportment of the complexes was analyzed by fluorescence spectroscopy and UV-visible spectroscopy.

O principal interesse neste estudo foi a proposição de uma nova classe de material que permite a ação combinada da Terapia Fotodinâmica (TFD) e da Hipertermia (HPT), projetadas para trabalhar sinergicamente, que possa levar a uma considerável regressão de tumores neoplásicos após mínimas doses de dissipação de calor e/ou fotossensitização luminosa. Esta nova classe de material se baseia em um lipossoma de longo tempo de circulação associado ao fármaco fotossensibilizador (FS) zinco ftalocianina (ZnPC), na presença de fluido magnético (FM) constituído por nanopartículas de ferrita de cobalto (CoFe2O4) recobertas com ácido cítrico. As propriedades fotofísicas (em meio orgânico e em meio lipossomal) e os estudos fotobiológicos em células da linhagem B-16 foram desenvolvidos para avaliar as propriedades da ZnPC na ausência e na presença de FM. As propriedades fotofísicas da ZnPC em meio orgânico e lipossomal, na ausência e na presença de FM, foram realizadas empregando-se técnicas de espectroscopia no estado estacionário e resolvido no tempo. Foi possível determinar importantes parâmetros que elucidaram o potencial fotodinâmico da partícula mista ZnPC/FM com um apropriado sistema de liberação, confirmando sua viabilidade para aplicação em estudos in vitro e in vivo. A interação de fluidos magnéticos biocompatíveis (FMBs) com a macromolécula biológica, a soro albumina bovina (BSA), foi estudada por meio da determinação da constante de ligação (Kb) e do número de sítios de ligação (n),. Este formalismo aplicado para nanopartículas magnéticas usadas em aplicações biológicas foi realizado pela primeira vez neste rabalho. As toxicidades da ZnPC, do FM e da partícula mista ZnPC/FM, em meio homogêneo e lipossomal, na ausência e na presença de luz e/ou campo magnético, foram estudadas. Na última parte deste trabalho iniciou-se o desenvolvimento de um modelo tumoral subcutâneo na região dorso-lateral de camundongos C57BL6J. Este é considerado o primeiro passo para a transferência dos resultados fotobiológicos no desenvolvimento de um tratamento clínico proposto para a terapia de humanos. Os nossos resultados demonstraram que o complexo ZnPC/FM em meio lipossomal apresenta propriedades fotofísicas e fotobiológicas úteis, ativados pela luz e campo magnético, como uma geração de fármacos atuando sinergicamente pela TFD e pela HPT. / The main goal in this study was to introduce a new material class that allows the combined action of Photodunamic therapy (PDT) and Hyperthermia therapy (HPT), designed to work in a synergetic ways, leading to an expected enhancement of the tumor damage after minimum drug doses and based on heat dissipation and /or light photosensitization. This new material class is a ?stealth? liposome associated with the photosensitizer drug zinc phthalocyanine (ZnPC), in the presence of a magnetic fluid (MF) based on nanoparticles of cobalt-ferrite (CoFe2O4) surface-coated with citric acid. Photophysical properties (in organic and liposomal medium) and photobiological studies in B-16 tumor cell lines were developed to evaluate the properties of the ZnPC in the absence and in the presence of MF. The photophysical properties of the ZnPC in organic and liposomal medium, were realize using spectroscopy techniques in the steady state and by time resolved studies. It was possible to quantify important parameters that elucidated and confirm the photodynamic potential of the ZnPC/MF complex as an appropriate drug delivery system, confirming its viability for application in vitro and in vivo studies. The interaction of the biocompatible magnetic fluids (FMBs) with the biological macromolecule, serum albumin proteins (BSA),was investigated through the determination of the binding constant (Kb) as well as the binding stoichiometry of the complex (n). This is the first time that this formalism was applicable to magnetic nanoparticles used in biological application. The toxicities of the ZnPC, the MF and also for the combined particle (the ZnPC/MF complex), in homogeneous and liposomal medium, in the absence and in the light presence and/or magnetic field were studied, and all the parameters that will allow the used of this synergic compound have been defined. In the last part of this work it was also started the establishment of one animal model by development of subcutaneous tumoral skin cancer in the back-lateral area of C57BL6J mice. This are the first step in the transfer of the photobiological results to the development of a clinical trial proposal for human therapy Our results demonstrated that the ZnPC/MF complex in liposome medium showed useful photophysical and photobiological properties, acting by light activation and AC magnetic field as a new generation of synergic drugs for TFD and cellular HPT.

Orientador: Carla Raquel Fontana / Resumo: A doença periodontal é um processo patológico infecto-inflamatório, que pode causar eventual perda do elemento dental. O principal tratamento realizado é a raspagem e alisamento radicular (RAR), que embora seja efetiva, tem como fator limitante a dificuldade técnica de intervir em biofilmes de áreas de difícil acesso. As associações com antibióticos podem ocasionar efeitos colaterais e em bactérias resistentes podem ser ineficazes. Desta forma, a terapia fotodinâmica antimicrobiana (TFDa) surge como uma opção adjuvante, para o tratamento das doenças periodontais. Este trabalho investigou, in vitro, o potencial de redução e desenvolvimento de resistência bacteriana, em um pool clínico resistente ao metronidazol, frente a múltiplos ciclos de TFDa, em fase planctônica e biofilme, utilizando azul de metileno, clorina-e6 e curcumina, como fotossensibilizadores (FS). Para realização dos ciclos de indução de resistência, foi necessário encontrar as condições sub ótimas da TFDa, através da quantificação das colônias formadas por mililitro de amostra (UFC/mL). Os seguintes parâmetros foram encontrados em fase planctônica: 50 µg/mL de azul de metileno e dose de luz de 120 J/cm2 com redução de 1,67 log10, clorina-e6 e curcumina obtiveram reduções de 1,91 log10 e 1,76 log10, respectivamente, com dose de luz de 25 J/cm2 e 100 µg/mL de FS. Posteriormente o pool de bactérias foi sujeito a múltiplas exposições de TFDa, seguido de um período de recuperação, em que células bacterianas sobreviv... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Periodontal disease is an infectious-inflammatory pathological process, which can cause eventual loss of the dental element. The main treatment is scaling and root planing (RAR), which, although effective, has as a limiting factor the technical difficulty of intervening in biofilms of difficult access areas. Associations with antibiotics can cause side effects and in resistant bacteria they may be ineffective. In this way, antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) appears as an adjuvant option for the treatment of periodontal diseases. This study investigated, in vitro, the potential for reduction and development of bacterial resistance in a clinical pool, resistant to metronidazole, against multiple cycles of aPDT in planktonic phase and biofilm using methylene blue, chlorine-e6 and curcumin as photosensitizers (PS). For resistance induction cycles, it was necessary to find the sub optimal conditions of the aPDT, by quantifying the colonies formed per milliliter of sample (CFU/mL). The following parameters were found in the planktonic phase: 50 μg/mL methylene blue and light dose of 120 J/cm2 with a reduction of 1.67 log10, chlorine-e6 and curcumina obtained reductions of 1.91 log10 and 1.76 log10, respectively, with light dose of 25 J/cm2 and 100 μg/mL PS. Subsequently, the pool of bacteria was subjected to multiple exposures of aPDT, followed by a recovery period, in which surviving bacterial cells were resuspended in the same treatment, and so on until resistance developm... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Anderson Orzari Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2012

Orientador: Anderson Orzari Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2012

Orientador: Anderson Orzari Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/Química, 2013

A Terapia Fotodinâmica (TFD) é uma técnica que provoca dano celular pela ação de um fotossensibilizador (FS), com seletividade de localização em tecido tumoral; a luz que, absorvida pelo FS, leva-o a um estado tripleto metaestável; e oxigênio molecular, o qual recebe a energia absorvida pelo FS, passando a um estado singleto de alta capacidade oxidativa. A técnica é bem sucedida no tratamento de lesões como câncer, mas enfrenta, entretanto, dificuldades para a determinação de sua dosimetria. Uma delas é a quantificação da distribuição do FS no tecido tratado. Este trabalho tem três objetivos: a obtenção de informação quantitativa por espectros de fluorescência de fluoróforos em meios turvos; a demonstração da distribuição do FS Photogem® em fígados sadios de ratos Wistar e suas implicações na dosimetria; e a melhoria de um dos modelos existentes para previsão da profundidade de necrose (Ynec), importante parâmetro no estudo da TFD. Realizaram-se os experimentos em três fases: na primeira, tentou-se reconstruir o espectro do fígado sadio a partir de uma composição de espectros isolados de fluoróforos endógenos do fígado. Na segunda, realizaram-se estudos com corantes alimentícios Coralim-Mix® nas cores azul, verde e vermelho e com corantes Exciton® (Coumarin-480 e LDS-722) in vitro e in vivo, visando identificar os espectros dos corantes em misturas com meios turvos e entre eles. Na terceira, aplicou-se Photogem® em ratos Wistar e se coletou a fluorescência do FS nos fígados, relacionando-se a variação na intensidade de fluorescência com a concentração de FS presente e com perfis de necrose obtidos por TFD. Aplicou-se, por fim, os resultados obtidos na melhoria do modelo para previsão da Ynec. A reconstrução dos espectros não foi bem sucedida, tal qual a recuperação dos espectros dos corantes. Os resultados mostraram que muitos fatores contribuem para a distorção da fluorescência coletada, e que a informação obtida é prejudicada se estes forem ignorados. Verificou-se que a distribuição do FS não é homogênea num órgão fotossensibilizado. Obteve-se uma função para distribuição do FS no tecido e, através dela, foi possível melhorar o modelo para a previsão da Ynec. Observou-se que a turbidez do meio afeta de maneira complexa a coleta de fluorescência, criando obstáculos para a quantificação direta de fluoróforos nele inseridos. Fica evidente a necessidade do aprofundamento dos estudos sobre a interação da luz com as partículas dos meios turvos para remover as distorções geradas por estas. Demonstrou-se ainda a importância do mapeamento da distribuição do FS num tecido fotossensibilizado como parte da dosimetria da TFD, e que a espectroscopia de fluorescência é forte candidata à técnica mais apropriada para este mapeamento, desde que dominados os obstáculos à coleta de fluorescência. / Photodynamic Therapy (PDT) is a technique that implies in cell damage by the action of a photosensitizer (PS) with tumor tissue localization selectivity; light at PS absorption spectrum wavelengths, which leads the PS to a metastable triplet state; and molecular oxygen, which earns the energy absorbed by the PS, reaching a high oxidative potential singlet state. The technique has found sucess on the treatment of lesions as cancer. However, it finds difficulties for its dosimetry stablishment, like the quantification of PS distribuition in a photosensitized tissue. This work has three purposes: obtainance of fluorophores quantitative information into turbid media through fluorescence spectroscopy; to show the distribution of the PS Photogem® in healthy Wistar rats’ livers and its consequences on dosimetry; and the upgrade of an existing model for depth of necrosis (Ynec) forecast. There were three experimental stages: the first one was an attemp to rebuild a healthy liver spectrum from a composition using mathematical weights for isolate liver endogenous fluorophores spectra. On the second stage, in vitro and in vivo studies were performed using Coralim-Mix® blue, green and red food dyes and the Exciton® dyes Coumarin-480 and LDS-722, aiming to recover dyes spectra from dyes in turbid solutions and dyes mixtures. On the third one, Photogem® was administered to Wistar rats and fluorescence was collected on rats’ livers, and a relationship was stablished between the changes on fluorescence intensity, PS concentration in the tissue and necrosis profiles obtained via PDT. Results were applied to the upgrade of the Ynec forecast model. Spectra rebuilding, as well as dyes spectra recovering, were not completely reached. Results showed that a great deal of factors contribute to distortions at the collected fluorescence. It was verified that PS distribution is inhomogeneous in a photosensitized organ. It was found a function for the PS tissue distribution and it made possible to upgrade the Ynec forecast model. It was showed that medium turbidity affects in a complex manner the collected fluorescence, making difficult to quantify directly fluorophores in such medium. A need to go deeper into the investigation of light interactions with turbid media so that we may remove distortions they introduce into fluorescence spectra became evident. It was also showed how important is to track PS distribuition in a photosensitized tissue as a part of PDT dosimetry, and how fluorescence spectroscopy seems to be appropriate to perform such tracking, as long as the difficulties on fluorescence collection are overcome.

No Brasil, o câncer de pele não-melanoma é o tipo de câncer mais comum, corresponde a cerca de 95% de todos os tipos de câncer de pele e 25% de todo o tipo de tumor maligno. O diagnóstico precoce permite tratar lesões logo nos primeiros estágios da doença, melhorando as condições do paciente. Assim, é de grande importância desenvolver técnicas para auxiliar o diagnóstico, como a fluorescência marcada. Ela consiste em usar substâncias fotossensíveis como biomarcadores e analisar sua resposta de fluorescência à excitação por luz. O uso do ácido aminolevulínico (ALA) é de interesse para tal, pois apresenta seletividade para formação da protoporfirina IX (PpIX) em células alteradas, substância esta que apresenta boa resposta de fluorescência à excitação por luz (região do UV-Azul). Para um diagnóstico adequado, portanto, é necessário entender melhor o comportamento da luz em meios túrbidos, como a pele. Assim, o objetivo do estudo é investigar fenômenos envolvidos com esta técnica in vitro e in vivo. Para a análise in vitro foi usado um phantom de pele contendo 2% de nanquim, 1% de Lipofundin® e 5% BRIJ-35. Um derivado de porfirinas (Photogem®) foi inserido no interior dessa solução e excitado de formas diferentes para estudar o comportamento da fluorescência, da luz de excitação e de ambas. No ensaio clínico, soluções de ALA (5% e 10%) foram aplicadas em lesões de pele malignas e potencialmente malignizáveis, e em intervalos regulares de tempo (15, 30, 45 e 60 minutos), as imagens de fluorescência foram coletadas com o protótipo de um sistema de diagnóstico por imagem de fluorescência. A diferente atenuação dos comprimentos de onda envolvidos foi quantificada in vitro. Verificou-se que o limitante do diagnóstico é a luz de excitação, sua penetração limitada em meios túrbidos impede que esta chegue à camadas profundas do tecido com uma intensidade suficiente para excitar o centro fluorescente, de modo que a fluorescência emitida possa ser detectada na superfície do tecido. Na investigação in vivo, o ALA proporcionou uma fluorescência marcada que distinguiu significantemente a pele normal da tumoral e as lesões de pele pré-malignas foram identificadas através de sua autofluorescência. A técnica de diagnóstico contribuiu também para a identificação das bordas da lesão, o que é muito importante para um tratamento eficaz. / Non melanoma skin cancer is the most common cancer lesion in Brazil. It represents about 95% of all skin cancer lesions, and 25% of tumor types. Early diagnosis allows treatment of lesions in the initial stages of the disease, improving patient´s condition. Thus, it is of great importance the development of techniques to aid diagnosis, such as marked fluorescence. This technique consists in using photosensitive substances as biomarkers and analyzing their fluorescence response to light excitation. The use of aminolevulinic acid (ALA) as a biomarker precursor is interesting because it shows selectivity for protoporphyrin IX (PpIX) formation in abnormal cells. This substance shows high fluorescence yield when excited with UV-blue range of light spectrum. For an appropriate diagnosis, therefore, better understanding of light propagation in a turbid media, such as skin, is needed. This study aim is to investigate the phenomena involved with this technique in vitro and in vivo. For in vitro analysis, a skin phantom containing 2% India ink, 1% Lipofundin® and 5% BRIJ-35 was used. A haematoporphyrin derivative (Photogem®) was placed into this phantom and excited using different setups to study fluorescence propagation and the excitation light, both individually and simultaneously. In the clinical trial, ALA water solutions (in 5% and 10% concentration) were applied to malignant and pre malignant skin lesions. At regular time intervals (15, 30, 45 and 60 minutes), fluorescence images were collected with a prototype system for fluorescence imaging. Attenuation for different wavelengths was quantified in vitro. Results show that the limiting factor for diagnosis is the excitation light penetration in turbid media the short penetration of UV-blue light avoids it to reach deeper tissue layers with sufficient intensity to excite the fluorescence sources, so that the fluorescence detected on the tissue surface comes from a limited depth. For in vivo research, ALA has provided a marked fluorescence that allowed distinguishing, significantly, normal and tumor skin. Pre-malignant lesions were identified by own autofluorescence, not requiring biomarking. The diagnostic technique also helped to better determine lesion edges, which is very important for effective treatment of malignant/pre-malignant lesions.

Disponibiliza??o do conte?do parcial, conforme Termo de Autoriza??o no trabalho. / Submitted by Jos? Henrique Henrique (jose.neves@ufvjm.edu.br) on 2017-02-07T17:34:06Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) larissa_almeida_alves_parcial.pdf: 127946 bytes, checksum: d9a934a0580a850c74fd0e5efc19ebe6 (MD5) / Approved for entry into archive by Rodrigo Martins Cruz (rodrigo.cruz@ufvjm.edu.br) on 2017-03-06T11:41:19Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) larissa_almeida_alves_parcial.pdf: 127946 bytes, checksum: d9a934a0580a850c74fd0e5efc19ebe6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-06T11:41:19Z (GMT). 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Por outro lado, as caracteriza??es das suas propriedades ?pticas mostraram que os Carbon Dots apresentam uma absortividade molar (?) de 20,1 Lg-1cm-1 em ?= 254nm e 7,6 Lg-1cm-1 em ?= 360 com fotoluminesc?ncia dependente do comprimento de onda de excita??o e rendimento qu?ntico de 0,6%. Devido ?s suas propriedades, os Carbon Dots foram usados como fotossensibilizadores na polimeriza??o da acrilamida. A cin?tica da rea??o de polimeriza??o foi realizada em pHs 3, 6, 8 e 10, sendo que em pH 8 foi verificada uma maior taxa de convers?o. Neste pH as nanoestruturas possuem um pequeno excesso de carga negativa e a estrutura da trietanolamina est? predominantemente desprotonada (pKa = 7,86) o que facilita a intera??o das duas esp?cies promovendo a forma??o de radicais iniciadores da rea??o. O material fotopolimerizado foi caracterizado e os resultados obtidos s?o t?picos de poliacrilamida. Em adi??o, o material polim?rico obtido foi sol?vel em ?gua sugerindo que o pol?mero seja linear (n?o apresenta reticula??es) com uma massa molar viscosim?trica de at? 3,1x106 Da. A partir dos resultados experimentais obtidos e c?lculos te?ricos da estrutura de ambos, fotossensibilizador e co-iniciador, foi sugerido que devido ? capacidade dos Carbon Dots em receber el?trons em sua estrutura de bandas, sua alta absortividade molar e fotoestabilidade, as nanoestruturas quando excitadas foram capazes de gerar radicais amino, respons?veis pela inicia??o da polimeriza??o, devido ao acoplamento entre seus orbitais de fronteira com os orbitais HOMO-LUMO da trietanolamina. Por fim, os resultados apresentados demonstram uma nova e promissora aplica??o para estas nanopart?culas, com um grande potencial para o desenvolvimento futuro das tecnologias relacionadas ? fotopolimeriza??o. / Disserta??o (Mestrado) ? Programa de P?s-Gradua??o em Qu?mica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2016. / Water soluble Carbon Dots (CDs) prepared from the acid dehydration of cellulose were used as photosensitizers in the polymerization of the acrylamide in the presence of co-initiator triethanolamine. The prepared materials were characterized by different techniques, including TEM, FTIR, UV-Vis spectroscopy and photoluminescence, cyclic voltammetry, TG-MS, potentiometric titration, among others. The Carbon Dots prepared showed the particle size of approximately 2.7 ? 0.5nm and a highly functionalized surface with oxygenated functional groups (carboxylic, phenolic, pyrones, etc.) 65% of them carboxylic. Since these groups have pKa around 4, negative zeta potentials were observed uawes of pH hifher than 4. Furthermore, the characterization of their optical properties showed that Carbon Dots exhibit a molar absorptivity (?) de 20.1 Lg-1cm-1 in ?= 254nm e 7.6 Lg-1cm-1 in ?= 360 with photoluminescence dependent of the excitation wavelength and quantum efficiency of 0.6%. Because their properties, the carbon dots were used as photosensitizers in the polymerization of the acrylamide. The kinetics of the polymerization reaction was carried out at pH 3,6,8 and 10, whereas at pH 8 was observed a higher conversion rate. At this pH the nanostructures have a small excess of negative charge and the structure of triethanolamine are predominantly deprotonated ( pKa = 7.86) that facilitates the interaction of the two species promoting the formation of radical reaction initiators. The polymeric material was characterized and the obtained results are typical of polyacrylamide. In addition, the polymerized material was water soluble and suggests that the polymer is linear (no presents crosslinks) and has a molecular weight of approximately 3.1x106 Da. The experimental results and theoretical calculations of the band structure of both, photosensitizer and co-initiator, suggest that due to the ability of Carbon Dots to receive electrons in its band structure, their high molar absorptivity and photostability, these nanostructures when excited were able to generate amine radicals, responsible for initiating polymerization, due to the coupling between their frontier orbitals with the HOMO-LUMO of triethanolamine. Finally, the results show a promising new application for carbon nanostructures in all areas related to photopolymerization.