A Terapia Fotodinâmica (TFD) é uma modalidade terapêutica inovadora para o tratamento de tumores cutâneos. As ftalocianinas têm sido utilizadas como fotossensibilizantes sistêmicos devido à sua alta afinidade ao tecido tumoral e seu efeito acentuado quando irradiadas com luz. No entanto, a lipossolubilidade e o baixo coeficiente de partilha óleo/água dessas substâncias dificultam sua aplicação tópica, levando ao desenvolvimento de derivados carregados, como a zinco ftalocianina tetrassulfonada (ZnPcS4) na tentativa de aumentar sua solubilidade em água, bem como melhorar sua captação pelas células tumorais. Entretanto, moléculas carregadas têm dificuldades em atravessar o estrato córneo (EC), a principal barreira da pele. Como a iontoforese é uma técnica não-invasiva capaz de aumentar e controlar a penetração de moléculas carregadas na pele, ela parece ser uma alternativa para aumentar a penetração cutânea da ZnPcS4 nas camadas da pele onde os tumores estão presentes. Dessa forma, foram realizados experimentos in vitro de iontoforese de um gel hidrofílico da ZnPcS4 aplicado topicamente na presença e ausência de NaCl. Estudos de iontoforese in vivo também foram realizados, empregando ratos Wistar como modelo animal, bem como experimentos em cultura de células tumorais para avaliar a citotoxicidade do fármaco em estudo. O método analítico para quantificação do fármaco na pele foi validado quanto à linearidade, precisão, exatidão, sensibilidade e seletividade. A iontoforese catódica promoveu um aumento significativo da retenção da ZnPcS4 tanto no EC como na epiderme viável nos experimentos realizados na presença e ausência de NaCl em relação à aplicação passiva da formulação e de iontoforese anódica, sendo que ocorreu um aumento da quantidade do fármaco retido nas diferentes camadas da pele quando o sal foi retirado da formulação. Os estudos in vivo com a formulação também mostraram que a corrente elétrica aumentou a penetração do fármaco para as camadas mais profundas da pele em relação aos experimentos passivos de permeação, o que foi evidenciado pela intensidade de fluorescência do fármaco visualizada por microscopia confocal e pela quantidade de fármaco retido nas diferentes camadas da pele. Resultados em cultura de células tumorais A431 sugerem que a concentração de fármaco que chega à epiderme viável após experimentos de iontoforese catódica é capaz de matar mais de 90% dessas células tumorais quando a dose de irradiação de 5 J/cm2 é aplicada. Além disso, quando a corrente elétrica é aplicada em cultura celular, não foi observado nenhum aumento significativo da citotoxicidade da ZnPcS4, demonstrando que a aplicação de corrente elétrica não fez com que a entrada do fármaco para o interior das células tumorais aumentasse. Não restam dúvidas, no entanto, que a corrente elétrica aumentou a penetração do fármaco nas camadas profundas da pele, além de levar a uma distribuição homogênea da ZnPcS4 nessas camadas após 15 minutos de aplicação. / Photodynamic therapy (PDT) is an innovative therapeutic modality for the treatment of cutaneous tumors. The phthalocyanines have been used as systemic photosensitizing agents due to its high affinity to tumor tissues and its accentuated effect when irradiated with light. However, the lipophilicity and the low partition coefficient oil/water of these substances difficult its topical application, leading to the development of charged derivatives, such as the zinc phthalocyanine tetrasulfonated (ZnPcS4) in an attempt to increase the water solubility, as well as improve the drug uptake by tumor cells. However, charged molecules have difficulties to cross the stratum corneum (SC), the main barrier of the skin. As iontophoresis is a noninvasive technique able to improve and control the penetration of charged molecules through the skin, it seems to be an alternative for enhancing ZnPcS4 penetration into the deep layers of the skin, where cutaneous tumors reside. This way, in vitro iontophoresis experiments of a hydrophilic gel containing ZnPcS4 applied topically in the presence and absence of NaCl were performed. In vivo iontophoresis studies were also carried out employing Wistar rats as animal model, as well as experiments in culture of tumour cells to evaluate the cytotoxicity of the drug. The analytical method for the quantification of the drug in the skin was validated considering the parameters of linearity, precision, accuracy, sensitivity and selectivity. The cathodal iontophoresis promoted a significant increase in retention of ZnPcS4 in both SC and viable epidermis in the experiments conducted in the presence and absence of NaCl in relation to the formulation applied passively or by anodal iontophoresis. Therefore, there was an increase in the amount of the drug retained in different layers of the skin when salt was removed from the formulation in the cathodal iontophoresis. In vivo studies also demonstrated that the electrical current increased penetration of the drug to the deeper layers of the skin in relation to passive experiments, evidenced by the fluorescence intensity of the drug showed by confocal microscopy and by the amount of drug retained in the different layers of the skin. Results with A431 tumor cells suggest that the concentration of the drug that reaches the viable epidermis after cathodal iontophoresis is able to kill more than 90% of these tumor cells when the radiation dose of 5 J/cm² was applied. In addition, when the electric current was applied to the cells, it was not observed any significant increase of cytotoxicity, demonstrating that the electric current application did not increased the uptake of the ZnPcS4 by the tumor cells. There are no doubts, however, that the electric current increased the ZnPcS4 penetration to the deep layers of the skin and lead to a homogeneous distribution of ZnPcS4 in these layers after 15 minutes of application.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Oxidative stress is believed to be involved in the etiology of several chronic diseases, including cardiovascular disease, diabetes, cancer, and neurodegenerative disorders. From this perspective, we have evaluated the possible antioxidant capacities of five different phthalocyanines (PCs), consisting of four metallophthalocyanines (MPCs) and one simple phthalocyanine (PC) in order to explore, for the first time, the potential antioxidant activities of these compounds. Our results show that all PCs tested in this study have significant antioxidant activity in lipid peroxidation assay, providing protection from sodium nitroprusside induced oxidative damage to supernatant from the homogenized liver, brain, and kidney of mice. Compared to the noninduced control, the PCs were generally more efficient in reducing malondialdehyde levels in all assays on lipid peroxidation induced by sodium nitroprusside; the order of decresent efficiency was as follows: manganese-PC (better efficiency) > copper-PC > iron-PC > zinc-PC > PC (worst efficiency). Furthermore, the copper-PC and manganese-PC compounds exerted a significant protective effect in deoxyribose degradation assays, when employing Fe2+, Fe2+ + H2O2, and H2O2 solutions. In conclusion, all PCs tested here were shown to be promising compounds for future in vivo investigations, because of their potential antioxidant activities in vitro. / O estresse oxidativo está envolvido na etiologia de diversas doenças crônicas, incluindo doenças cardiovasculares, diabetes, câncer, e doenças neurodegenerativas. A partir desta perspectiva, nós avaliamos as possíveis capacidades antioxidantes de cinco diferentes ftalocianinas (PCs), consistindo de 4 metaloftalocianinas e uma ftalocianina simples, a fim de explorar, pela primeira vez, as possíveis capacidades antioxidantes desses compostos. Os resultados mostram que todas as PCs testadas neste estudo possuem uma significante atividade antioxidante no ensaio de peoxidação lipídica, fornecendo proteção contra a indução de dano oxidativo induzido por nitroprussiato de sódio em sobrenadantes de homogenatos de fígado, cérebro e rins de camundongos. Comparado ao controle induzido, as PCs foram geralmente mais eficientes em reduzir os níveis de malondialdeído em todos os ensaios de peroxidação lipídica induzida por nitroprussiato de sódio; a ordem decrescente de eficiência foi a seguinte: manganês-PC (melhor eficiência) > cobre-PC > ferro-PC > zinco-PC (pior eficiência). Além disso, os compostos cobre-Pc e manganês-Pc exercem um efeito protetor significante em ensaios de degradação da desoxirribose, quando empregando soluções de Fe2+, Fe2+ + H2O2, e H2O2. Em conclusão, todas as PCs testadas aqui mostraram ser compostos promissores para futuras investigações in vivo.

Úlceras são alterações que ocorrem na integridade da pele como consequência de lesões diversas, constituindo a dificuldade de sua cura um grave problema de saúde pública. A fototerapia com laser de baixa intensidade (LLLT), através de seus efeitos biomoduladores, vem sendo apontada como uma técnica prática, rápida e eficaz para esses casos. Entretanto, aplicações de LLLT podem, em alguns casos, estimular a proliferação de microrganismos patogênicos presentes na lesão, resultando numa piora da infecção e maior retardo no processo de reparo. Nesses casos, o uso de quimioterapia fotodinâmica antimicrobiana (PACT) pode ser uma alternativa. O presente estudo testou a eficácia da PACT com Ftalocianina Cloro-Alumínio (FC-ClAl) e da LLLT na inativação de microrganismos, com uma dose energética adequada para não prejudicar o processo de cicatrização. Em biofilmes de P. aeruginosa e S. aureus previamente cultivados por um período de 24 h em microplacas de 24 e 96 poços, realizou-se etapa única de aplicação da fototerapia LLLT e PACT com 4 diferentes formulações para inativação de microrganismos: formulação vazia (ausência de fármaco fotossensível FV), formulação catiônica vazia (com alteração em sua polaridade FCV), formulação aniônica com fármaco fotossensível (apenas Ftalocianina Cloro-alumínio FC-ClAl FAPc), formulação catiônica com fármaco fotossensível (FC-ClAl + formulação com polaridade alterada FCPc). Foram feitas análises quantitativas através da contagem de células viáveis e medidas de absorbância em leitora de ELISA com sal tetrazólio, 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-difenil brometo de tetrazólio (MTT), associado. Os dados obtidos foram comparados através de análise de variância (ANOVA) com nível de confiança de 95%. Os resultados obtidos permitiram concluir que a PACT com FC-ClAl sozinha (FAPc) não apresenta ação bactericida satisfatória sobre a P. aeruginosa e a S. aureus, mostrando resultados estimulatórios a esses microrganismos quando comparada às outras 3 formulações utilizadas. A ação antimicrobiana só foi observada ao se ter a associação da PACT Ftalocianina cloro-alumínio com a formulação catiônica (FCPc), a qual mostrou intensa interação com os biofilmes microbianos, principalmente com a S. aureus, mesmo na ausência de Ftalocianina (FCV). / Ulcers are changes on the skin integrity as a consequence of several lesions, and its cure represents a serious public health problem. Phototherapy based on low level laser therapy (LLLT), through its biomodulatory effects, has been pointed as a fast, practical and effective therapy for these cases. However, LLLT applications may, in some cases, stimulate pathogenic microorganisms proliferation present in the lesion, resulting in a worst infection and longer delay on the healing process. For such cases the use of Photodynamic Antimicrobial Chemotherapy (PACT) can be an alternative. The present study tested the PACT effectiveness with a phthalocyanine-derived photosensitizer and LLLT on microorganism inactivation, with an adequate energy dose in order to not damage all the healing process. On P. aeruginosa and S. aureus mature biofilms, previously cultivated for a period of 24 h in 24 and 96 wells-plate, a single application of phototherapy based on LLLT and PACT to inactivate bacteria was performed, with four different formulations: blank formulation (FV - no photosensitive drug), cationic empty formulation (FCV - formulation with an inverted polarity), formulation with anionic photosensitive drug (FAPc - only Chloro-aluminum Phthalocyanine) and cationic formulation with photosensitive drug (FCPc - Chloro-aluminum Phthalocyanine associated with an inverted polarity formulation). Quantitative analyses were performed through the counting of colony forming units (CFU) and the absorbance analysis with MTT associated. The data were compared through variance analysis test (ANOVA), with a confidence level of 95%. The results showed that PACT with Chloro-aluminum Phthalocyanine itself does not present satisfactory bactericidal effect against P. aeruginosa and S. aureus. This photosensitizer (FAPc) presented a microorganism stimulatory action when compared with the other three formulations used. The bactericidal effect was seen only with the PACT with cationic formulation association, which demonstrated an intense interaction with microbial biofilms, especially with S. aureus, even in the absence of Phthalocyanine (FCV).

Os filmes poliméricos a base de DNA (DNA-PFs) são um sistema de veiculação de fármacos extremamente promissor aplicado à medicina moderna além de convergir busca de alternativas mais seletivas para o tratamento de câncer de boca via Terapia Fotodinâmica. A Ftalocianina de alumínio-cloro (AlClPc) é um fotossensibilizador de segunda geração aplicado em terapia fotodinâmica (TFD) caracterizado por seu caráter anfifílico e tendência de autoagregação em meio aquoso, prejudicando diretamente seu potencial de aplicação. Objetivando a busca das melhores condições de incorporação da (AlClPc) ao (DNA) foram determinadas as melhores proporções dos componentes a serem estudadas em diferentes condições de solubilidade. Os (DNA-PFs) foram preparados via Casting e para esclarecer sua compatibilidade e aplicabilidade, foram avaliados os aspectos morfológicos, bioquímicos e adesão celular das células de carcinoma escamosas orais (OSCC) nos (DNA-PFs). Foi observada uma alteração inicial e temporária na morfologia das células, devido ao processo de ligação ao filme nos estágios iniciais, conforme esperado, que retorna então a um estado morfológico normal mais tarde na configuração. Os estudos de citometria de fluxo mostraram baixa citotoxicidade de (DNA-PFs) no sistema, apresentando viabilidade superior a 90% em todos os (DNA-PFs) testados. Corroboram com esses resultados as análises da cinética do ciclo celular, mostrando que a cinética das células OSCC é mantida na presença de (DNA-PFs). Esses resultados indicam uma alta biocompatibilidade dos (DNA-PFs) produzidos. Após a incorporação da (Al- ClPc) aos (DNA-PFs) efetuou-se o uso do novo do sistema de veiculação aplicado a (TFD). Ficando evidente o aumento da morte celular, nas respectivas doses aplicadas. Tento em vista a redução de viabilidade celular apresentada pelo tratamento dos (DNA-PFs-AlClPc) verificou- se ainda o tipo de morte celular induzida pelo tratamento indicando como via preferencial de morte celular ocasionado por apoptose Estes resultados servem como base e possibilitam a abertura de novas perspectiva do potencial uso dos (DNA-PFs) aplicados como sistema de veiculação de fármacos para o tratamento fotodinâmico. / DNA-based polymer films (DNA-PFs) are an active drug delivery system applied to modern medicine besides converging search for more selective alternatives for the treatment of oral cancer through Photodynamic Therapy (PDT). Aluminum chlorine phthalocyanine (AlClPc) is a second-generation photosensitizer applied in PDT characterized by amphiphilic and tendency for self-aggregation in the aqueous medium, directly damaging its application potential. Aiming the search for the best conditions of incorporation of AlClPc to DNA the best proportions of the components to be studied under different solubility conditions were determined. The DNA-PFs were prepared via Casting and to clarify their compatibility and applicability, the morphological, biochemical and cell adhesion aspects of oral squamous cell carcinoma (OSCC) were evaluated in DNA-PFs. An initial and temporary alteration in cell morphology was observed due to the process of binding to the film in the initial stages, as expected, which then returns to a normal morphological state later in the configuration. Flow cytometry studies showed low cytotoxicity of DNA-PFs in the system, presenting viability higher than 90% in all DNA-PFs tested. They corroborate with these results the analyzes of the cell cycle kinetics, showing that the kinetics of OSCC cells is maintained in the presence of DNA-PFs. These results demonstrate high biocompatibility of the DNA-PFs produced. After incorporation of AlClPc to the DNA-PFs, the new one of the delivery system applied to PDT was used. The increase in cell death was evident in the several doses applied. Given the reduction of cell viability presented by the treatment of DNA-PFs-AlClPc, the type of cell death induced by the treatment was also showing, as the preferential route of cell death caused by apoptosis. These results allow new opportunities for potential use DNA-PFs DNA applied as a drug delivery system for PDT.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2016-08-05T10:23:01Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Taise Maria dos Anjos Oliveira - 2016.pdf: 1420716 bytes, checksum: 75628b01c19c9db89c0e4ed2e9469284 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2016-08-05T15:03:14Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Taise Maria dos Anjos Oliveira - 2016.pdf: 1420716 bytes, checksum: 75628b01c19c9db89c0e4ed2e9469284 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-05T15:03:14Z (GMT). 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In order to develop new alternatives and /or therapeutic approaches that are effective in viral clearance, we evaluated two photosensitizers, zinc phthalocyanine and aluminum phthalocyanine, the photoinactivation bovine herpesvirus 1. As a control we used irradiated virus without the presence of photosensitizer (light control) viruses incubated with photosensitizers without radiating (photosensitizer control) and viruses without any treatment. The light control showed that the use of light without the presence of photosensitizer does not have phototoxic effect on the virus; control showed that the photosensitizer zinc and aluminum phthalocyanines have no cytotoxicity in the absence of light. Both controls were compared to the virus that received no treatment. To better evaluate the irradiation time and the optimal concentration of the two photosensitizers, viral suspension aliquots containing 105.75 TCID50/mL were used, incubated with photosensitizers at concentrations of 5 and 10 μM and irradiated at 0, 15, 30, 45, 60, 75, and 90 minutes. After irradiation, the sample was added in permissive cell cultures virus, which was analyzed for the presence of cytopathic effect and the results were expressed as viral titers. The zinc phthalocyanine showed better efficiency in photoinactivation bovine herpesvirus 1, wherein the concentration of 10 μM with 30 minutes of irradiation was the most effective. The phthalocyanine aluminum inactivated virus completely after 60 minutes of irradiation, but there was no significant difference between concentrations. These results indicate that both phthalocyanines have a good applicability in photodynamic viral inactivation, but the zinc phthalocyanine has a better efficiency. / A inativação fotodinâmica é uma técnica baseada na combinação sinérgica de um fotossensibilizador, oxigênio e luz, que resulta na geração de espécies reativas do oxigênio, que são citotóxicas e causam a morte celular por apoptose ou necrose. O herpesvírus bovino 1 é responsável por enfermidades no sistema respiratório e reprodutivo, estima-se que ocorra uma perda econômica de um bilhões de dólares por ano, devido à ação do vírus no rebanho. Visando novas alternativas e/ou abordagens terapêuticas que sejam eficazes na eliminação viral, avaliamos dois fotossensibilizadores, ftalocianina zinco e ftalocianina alumínio, na fotoinativação do herpesvírus bovino 1. Como controle foram utilizados vírus irradiado sem a presença do fotossensibilizador (controle da luz), vírus incubado com os fotossensibilizadores sem irradiar (controle do fotossensibilizador) e vírus sem nenhum tratamento. O controle da luz mostrou que o emprego da luz sem a presença do fotossensibilizador não possui efeito fototóxico sobre o vírus, o controle do fotossensibilizador mostrou que as ftalocianinas zinco e alumínio não possuem citotoxidade na ausência da luz. Ambos os controles foram comparados ao vírus que não recebeu nenhum tratamento. Para avaliar o melhor tempo de irradiação e a melhor concentração dos dois fotossensibilizadores, foram utilizadas alíquotas de suspensão viral contendo 105,75 TCID50/mL, incubadas com os fotossensibilizadores nas concentrações de 5 e 10 μM e irradiadas nos tempos 0, 15, 30, 45, 60, 75 e 90 minutos. Após a irradiação a amostra foi adicionada em culturas de células permissíveis ao vírus, onde foi analisada a presença de efeito citopático e os resultados foram expressos em títulos virais. A ftalocianina zinco apresentou melhor eficiência na fotoinativação do herpesvírus bovino 1, sendo a concentração de 10 μM com 30 minutos de irradiação a mais eficaz. A ftalocianina alumínio inativou o vírus totalmente após 60 minutos de irradiação, mas não apresentou diferença significativa entre as concentrações. Estes resultados indicam que ambas ftalocianinas possuem uma boa aplicabilidade na inativação fotodinâmica viral, porém a ftalocianina zinco possui uma melhor eficiência.

Estudos com tratamento hipertérmico de tumores utilizando nanopartículas metálicas têm sido realizados durante as últimas décadas e mostram resultados bons quanto à remissão de tumores, por vezes chegando à cura completa. O mesmo acontece em relação aos tratamentos baseados em ação fotodinâmica de fotossensibilizadores. Tratamentos aliando a terapia hipertérmica com nanopartículas de ouro e a terapia fotodinâmica com diversos fotossensibilizadores tem efeito sinérgico e apresenta excelente potencial terapêutico, em que pese serem necessários mais estudos para que uma nova terapia conjunta possa ser implementada. A proposta deste trabalho foi investigar esse efeito sinérgico utilizando nanobastões de ouro complexados com fotossensibilizadores. Após a síntese dos nanobastões pelo método de seeding, a eficácia do tratamento fotodinâmico e da terapia hipertérmica, separadamente, foi investigada. A metodologia do recobrimento dos nanobastões por fotossensibilizador, em um primeiro momento, não logrou êxito com a porfirina, porém com a ftalocianina tetracarboxilada se mostrou mais eficaz. A taxa de fotodegradação da ftalocianina em solução foi investigada como parâmetro para a eficiência em geração de oxigênio singlete. Após centrifugação e lavagem das nanopartículas, no entanto, evidenciou-se por espectrofotometria que o fotossensibilizador não permaneceu aderido aos nanobastões. Em um segundo momento, optamos por recobrir os nanobastões por porfirinas tetrassulfonadas, com ou sem grupamentos metil-glucamina. Após o processo de recobrimento, essas ftalocianinas formaram complexos iônicos com o CTAB que recobre os nanobastões. Os complexos nanobastões-ftalocianinas foram analisados por microscopia eletrônica de transmissão e as taxas de geração de oxigênio singlete e de radical hidroxil foram investigadas. Além disso, foram utilizadas para testes in vivo e in vitro com células de melanoma melanótico (B16F10) ou amelanótico (B16G4F). As células tumorais em cultura ou os tumores em camundongos C57BL6 foram irradiados com luz em 635 nm e os tumores foram observados por 15 dias após o tratamento. Houve evidente aumento na geração de oxigênio singlete por ambos fotossensibilizadores, e maior geração de radicais livres por parte do fotossensibilizador metilglucaminado. O oposto ocorre com o fotossensibilizador sem metilglucamina. Houve, também, moderada citotoxicidade no escuro quando células foram incubadas com nanopartículas recobertas por ftalocianinas ou não. Quando ativados pela luz, os complexos ftalocianinas-nanobastões desencadearam um aumento de 5ºC no meio de cultura das células, e a morte celular observada foi extensa (91% para a linhagem B16G4F e 95% para a linhagem B16F10). Tanto os resultados in vitro quanto os in vivo indicam que as propriedades das ftalocianinas testadas são melhoradas significativamente quando elas estão complexadas aos nanobastões. Este é um estudo pioneiro por utilizar duas porfirinas tetrassulfonadas específicas e por utilizar o mesmo comprimento de onda para a ativação dos fotossensibilizadores e nanobastões. / Studies with hyperthermic tumor ablation using metallic nanoparticles have been performed on the last decades, and show promising results on tumor remission, sometimes achieving the complete cancer elimination. The same occurs regarding on treatments based on photodynamic activity of photosensitizer compounds. Studies indicate that those therapeutic interventions - hyperthermic therapy using gold nanorods and photodynamic activity with many photosensitizers - together can present a synergistic effect, and offer a great therapeutic potential, although more investigation needs to be performed before such approach could be implemented. We proposed to investigate the effect of the attachment of photosensitizers onto the surface of gold nanorods (well-characterized devices for hyperthermia generation). After nanorods synthesis through a seed-mediated method, the PDT and hyperthermia\'s efficacy was assessed separately. The method used for covering the gold nanorods with photosensitizers did not permit, in a first approach, the attachment of porphyrins onto the nanoparticles surface, but the attachment of tetrasulfonated phthalocyanines was more successful. The phthalocyanine\'s degradation rate was assessed as an indirect parameter of singlet oxygen generation. After centrifuging and washing the nanoparticles, we saw that the photosensitizers do not keep attached to the nanorods. On a second approach, we chose to recover the nanorods with two zinc phthalocyanines - with or without methyl-glucamine groups. After the recovering process, the phthalocyanines formed ionic complexes with the CTAB that is previously recovering the nanoparticles. The nanorod-phthalocyanines complexes were analyzed by TEM, and their singlet oxygen and hydroxyl radical generation yield were assessed. Furthermore, they were tested in vitro in melanoticB16F10 and amelanotic B16G4F melanoma cells, and in vivo. The tumor cells (in vitro) and the tumor tissue (in vivo) with nanoparticles were irradiated with laser (at 635 nm), and the tumor growth in mice was observed for 15 days after the laser irradiation. It is evident the increase in the singlet oxygen generation, and higher HPF activation for the glucaminated Pc, but the inverse for the other photosensitizer. It seems like there is a type I to type II switch on the action mechanism of the latter Pc. A mild cytoxocity was observed with the nanorods conjugated with photosensitizer in the dark, but when they are activated by light (and taken into account a 5ºC rise in the temperature because of the surface plasmon resonance from the gold nanorods), the cell killing is intense (91% for B16G4F cell line, and 95% for B16F10 cell line). Both in vitro and in vivo results indicate that the photodynamic properties of the phthalocyanines tested are enhanced when they are attached onto the nanorods surface. This is a novel study because we used two tetrasulfonated phthalocyanines and because we used the same wavelength to activate both the nanorods and the photosensitizers.

O processo de cicatrização cutânea pode ser favorecido pela aplicação de laser de baixa potência, sendo a matriz de colágeno e elastina um substituto dérmico no tratamento de feridas descrita como um sistema adequado na engenharia tecidual em sistemas tridimensionais da pele. Com este intuito, foi elaborado um estudo utilizando o sistema nanoemulsão contendo cloro alumínio ftalocianina (ClAlPc) como o agente fotossensibilizante em biópsias de explants de pele de pacientes saudáveis irradiadas por luz proveniente de laser de baixa potência, visando estabelecer a melhor dose de luz para a bioestimulação de colágeno tipo I e elastina neste tecido. O sistema de liberação de fármacos foi sintetizado utilizando protocolos já conhecidos, cujas propriedades fotoquímicas e fotofísicas foram confirmadas por espectrofotometria de absorção e fluorescência, além de estudos de estabilidade medindo-se o tamanho das partículas, potencial Zeta e índice de polidispersão. Uma vez caracterizado este sistema e conhecendo-se a sua faixa de absorção, elaborou-se um protocolo para avaliar a ação do fármaco nos principais componentes da matriz extracelular, como colágeno e elastina, e a sua ação combinada com luz laser de baixa potência em três doses conhecidas distintas: 70, 140 e 700 mJ/cm2. Foi avaliada também a ação somente da irradiação sobre as biópsias, nas mesmas doses, podendo-se assim observar os seus efeitos. As estruturas morfológicas da pele foram estudadas por histologia, e posteriormente foram comparadas quantitativamente as porções de colágeno e elastina da pele tratada e irradiada com as amostras do controle, as quais não receberam nenhum tipo de tratamento. Tanto a análise para colágeno tipo I quanto a análise para elastina apontaram um aumento de quase 20% em relação às amostras não tratadas, utilizando a dose intermediária de 140 mJ/cm2 nas amostras tratadas com o fármaco de ftalocianina, durante um período de 14 dias após a irradiação. Este efeito foi bastante significativo, ao ser comparado com a ação somente da irradiação, que apresentou desempenho inferior. Outra técnica explorada neste trabalho e utilizada na detecção da expressão das enzimas MMP-2 e MMP-9, participantes do processo cicatricial, foi a zimografia de gelatina, utilizando o meio de cultivo de cada amostra. As bandas relacionadas à degradação da gelatina para cada amostra no zimograma foram quantificadas e os níveis de expressão de MMP-2 e MMP-9 comparados. Os resultados obtidos confirmaram a análise histológica, apontando um maior nível de expressão dessas enzimas nos grupos tratados com o fármaco fotossensibilizante e luz na dose intermediária (140 mJ/cm2) sendo esta combinação a mais promissora para um estudo mais aprofundado. / Wound healing process can be favored by Low Level Laser Therapy, with the collagen and elastin matrix a dermic substitute described as an appropriate system in tissue engineering and in tridimensional skin systems. With this purpose, a study was elaborated using the system nanoemulsion of aluminium-chloride phthalocyanine (ClAlPc) as photosensitizer in skin biopsies obtained after plastic surgery and irradiated by a low level laser, to establish the most appropriate dose of light for biostimulation of type I collagen and elastin fibers. The drug delivering system was synthesized using a well-known protocol and its photophysical and photochemical properties were confirmed by absorption and fluorescence spectrophotometry, besides stability studies measuring particle size, zeta potential and polidispersion index. Once characterized this system and known its absorption range in the UV-Vis region of light spectrum, a protocol was elaborated for evaluating the effect of the photosensitizer direct into extracellular matrix components, collagen and elastin, and the combined effect with low level laser therapy using three different doses: 70, 140 and 700 mJ/cm2. Also, only the effect of irradiation was evaluated using the same doses. Morphological structures of the skin were analyzed by histology, and portions of collagen and elastin of skin biopsies after the photosensitizer and light treatment were quantified and compared to the non-treated samples. The analysis for type I collagen and elastin pointed an increase of more than 20% compared to the non-treated samples, for the samples treated with the combination phosensitizer/light140 mJ/cm2 after 14 days of treatment. This effect was significant when compared to the effect of the irradiation only. Another technique was used in this work to detect the expression of MMP-2 and MMP-9, participant enzymes in various processes including tumoral progression and wound healing. Samples of biopsies culture medium were collected and analyzed by gelatin zymography, the bands related to gelatin degradation were quantified and MMP-2 and MMP-9 expression levels compared. The obtained results confirmed histological analysis, pointing a higher expression level of these enzymes for the group treated with the photosensitizer and the intermediate dose of light (140 mJ/cm2), leading to a promising combination of treatment for future studies.

A Terapia Fotodinâmica (TFD) contra o melanoma cutâneo tem encontrado várias limitações devido à interferência de cromóforos endógenos (melanina) na irradiação deste tipo de cancêr de pele. Agentes fotossensibilizantes que absorverem em comprimentos de onda superiores a 650 nm evitam a competição com a melanina (absorção máxima 530 nm). Neste cenário, surge a ftalocianina de cloroalumínio com forte absorção entre 670-680 nm. Entretanto, esta molécula é lipofílica, o que impede sua aplicação na terapêutica. Para superar este problema, esforços têm sido direcionados para o desenvolvimento de sistemas de veiculação de fármacos hidrofóbicos. Portanto, o objetivo deste trabalho foi desenvolver, caracterizar e avaliar o efeito fotodinâmico de ClAlPc encapsulada em nanocápsulas e nanopartículas de organogel. As nanocápsulas contendo ClAlPc foram obtidas pelo método de nanoprecipitação por meio de um planejamento fatorial 23 e as nanopartículas de organogel contendo ClAlPc foram preparadas pela dispersão a quente do organogel em solução aquosa. Ambas as formulações coloidais foram caracterizadas com relação ao diâmetro médio, índice de polidispersão (IPd), potencial zeta, eficiência de encapsulação (E.E.) e estabilidade física. Os ensaios in vitro de toxicidade e fotocitotoxicidade de ClAlPc nanoencapsulada e/ou livre foram realizados sobre as linhagens melanocíticas WM1552C, WM278, WM1617 e B16-F10. O método de nanoprecipitação foi capaz de produzir nanocápsulas em tamanho nanométrico (233,0 nm ±2,00), com uma distribuição de tamanho homogênea e monodispersa (0,309 ±0,0038), bem como potencial zeta significantemente negativo de 29,6 mV (±3,91). A formulação de nanocápsulas apresentou uma boa E.E. de 63,7% para a ClAlPc. O conteúdo de ClAlPc presente nas formulações de nanocápsulas foi determinado pelos métodos analíticos espectrofotométrico e espectrofluorimétrico validados, os quais foram capazes de quantificar a ClAlPc com precisão e exatidão. O estudo de estabilidade física das formulações de nanocápsulas revelou o caráter estável desta formulação por um período de até 12 meses. As nanopartículas de organogel contendo ClAlPc apresentaram diâmetro médio de 282,7 nm (±2,99), IPd de 0,343 (±0,0280) e potencial de superfície de + 49,3 mV (±1,84). A formulação de nanopartículas de organogel apresentou uma E.E.de ClAlPc de 60%. O estudo de estabilidade física também revelou um comportamento estável das nanopartículas de organogel por um período de 6 meses. Os estudos de toxicidade na ausência de luz demonstraram o caráter biocompatível das nanocápsulas desenvolvidas e foi possível comprovar o excelente efeito fototóxico da ClAlPc nanoencapsulada sobre todas as linhagens melanocíticas com combinação de 0,30 µg.mL-1 de ClAlPc nanoencapsulada e doses de luz de 150 ou 500 mJ.cm-2, nestas condições a fração de morte celular foi superior a 90%. Portanto, estes resultados confirmam o potencial de nanocarreadores contendo ClAlPc como sistema de veiculação de compostos hidrofóbicos aplicados à TFD. / Photodynamic Therapy (PDT) against melanoma has found several limitations due to interference from endogenous chromophores (melanin) in the irradiation of this skin cancer. Photosensitizer agents which absorb at wavelengths above 650 nm may avoid melanin competition. In this context, the chloroaluminum phthalocyanine is a promissor photosensitizer with strong absorption between 670-680 nm. However, this molecule is lipophilic difficulting its application in therapy. In order to overcome such problem, efforts have focused on development of drug delivery systems containing hydrophobic photosensitizers. Therefore, the aim of this study was to develop, characterize, and evaluate the photodynamic effect of ClAlPc encapsulated into nanocapsules and organogel nanoparticles. The nanocapsules containing ClAlPc were obtained by nanoprecipitation method using a factorial design 23, and organogel nanoparticles containing ClAlPc were prepared hot dispersion of organogel in aqueous solution. Both colloidal formulations were characterized with respect to average diameter, polydispersity index (PdI), zeta potential, encapsulation efficiency (EE), and physical stability. The in vitro tests for toxicity and photocytotoxicity of nanoencapsulated and free ClAlPc were performed on melanocytic cell lines (WM1552C, WM278, WM1617, and B16-F10). The nanoprecipitation method was able to produce nanocapsules with nanometer-size (233.0 nm ± 2.00), PdI of 0.309 (± 0.0038) indicating homogeneous and monodisperse formulations, as well as significantly negative zeta potential of 29.6 mV (± 3.91). The formulation of nanocapsules showed a good EE of 63.7% for ClAlPc. The ClAlPc content present in nanocapsules was determined by validated analytical spectrophotometric and spectrofluorimetric methods, which were reliably able to determine ClAlPc in nanocapsules. The study of physical stability for nanocapsules showed the stable character of this formulation for a period of 12 months. The nanoparticles of organogel containing ClAlPc had an average diameter of 282.7 nm (± 2.99), IPD of 0.343 (± 0.0280), and surface potential of + 49.3 mV (± 1.84). The formulation of organogel nanoparticles showed a ClAlPc EE of 60%. The physical stability study also revealed a behavior stable organogel nanoparticles for a period of 6 months. Toxicity studies in darkness conditions have been confirmed biocompatibility of nanocapsules. Besides that, the excellent photodynamic effect of ClAlPc nanoencapsulated was reached on all melanocytic cell lines using an arrangement of 0.30 g.mL-1 of ClAlPc encapsulated, and light doses of 150 or 500 mJ.cm-2, under these conditions the cell death fraction was more than 90%. Therefore, these results confirm the potential of nanocarriers containing ClAlPc as delivery system for hydrophobic photosensitizers applied to PDT.

O aparecimento de uma grande variedade de microrganismos patogênicos resistentes aos antimicrobianos tem resultado no aumento do índice de doenças e mortalidade provocadas por infecções que eram facilmente tratadas no passado. Muitas vezes essa resistência está relacionada à formação de biofilme pelos microrganismos, que produzem substâncias poliméricas extracelulares (EPS) dificultando a penetração de agentes antimicrobianos. A Terapia Fotodinâmica antimicrobiana (aPDT, do inglês antimicrobial photodynamic therapy) é uma alternativa promissora para combater infecções microbianas, principalmente aquelas em que apresentam biofilmes. Basicamente esse mecanismo envolve a combinação sinérgica de um fotossensibilizador (FS), oxigênio molecular e luz visível de comprimento de onda adequado para produzir espécies reativas de oxigênio (EROs) que causam oxidação dos componentes da célula levando-a à morte. Devido à natureza multifacetada e não-específica das EROs produzidos na aPDT, os microrganismos têm menos chance de desenvolver mecanismos de resistência. Apesar destas vantagens, a aPDT tem enfrentando o problema da hidrofobicidade que FSs como hipericina (Hy) e ftalocianina de zinco (FcZn) apresentam. Esta hidrofobicidade promove a agregação do FS em meio biológico, reduzindo a sua atividade fotodinâmica. Diante disso, este estudo teve o objetivo avaliar a ação fotodinâmica da Hy, FcZn e seus derivados hidrossolúveis (hipericina-glucamina - HyG, ftalocianina de zinco tetracarboxilada - FcZnTc e ftalocianina de zinco tetracarboxi-N-metilglucamina - FcZnTcG), para inativar as bactérias Staphylococcus aureus e Escherichia coli, tanto em cultura planctônica como em biofilme. Como a aPDT apresenta também a vantagem de seletividade, foi proposto que as condições para fotoinativação destas bactérias provocassem o mínimo de dano às células hospedeiras. Estudos físico-químicos dos novos FSs mostraram menor agregação dos FSs derivados em meio aquoso que seus compostos de origem, bem como um ligeiro aumento no coeficiente de atividade fotodinâmica. Além disso, a hidrofilicidade dos FSs aumentou a acumulação intracelular dos mesmos nas bactérias de estudo S. aureus e E. coli, tanto na forma de células planctônicas quanto em biofilme. Os ensaios de acumulação intracelular dos FSs determinaram os parâmetros de fotoinativação seletiva dos microrganismos, tanto em células planctônicas como em biofilme. Todos os FSs, com exceção de FcZn, foram capazes de promover a seletividade de S. aureus e E. coli na forma planctônica. Entretanto, devido a maior complexidade morfológica de E. coli, os parâmetros de fotoinativação utilizados para inibir esta bactéria foram cerca de duas vezes maiores que para inativar a mesma concentração celular de S. aureus. Dentre todos os FSs, a FcZnTcG apresentou as melhores condições de seletividade tanto para E. coli quanto para S. aureus, uma vez que inibiu aproximadamente 100% destes microrganismos e no máximo 15% de células epiteliais (Vero). A obtenção das condições de seletividade para os biofilmes bacterianos foi mais difícil, pois a acumulação dos FSs por S. aureus e E. coli foi menor, tornando-se assim necessário aumentar os parâmetros de fotoinativação, ou seja, concentração do FS, tempo de incubação e dose de luz, que consequentemente inibiram mais as células epiteliais. Apesar disso, HyG e FcZnTcG foram capazes de promover a seletividade do biofilme de S. aureus em todas as etapas de formação. Entretanto, a seletividade do biofilme de E. coli foi alcançada apenas nas etapas de adesão reversível e irreversível e somente por FcZnTcG. Isso pode ser justificado pela maior concentração de EPS sintetizado por E. coli que por S. aureus, dificultando a acumulação dos FSs nas últimas etapas do biofilme de E. coli (biofilme maduro e dispersão). Portanto, os resultados desse estudo permitem sugerir que a hidrofilicidade é uma característica importante para os FSs fotoinativarem seletivamente os microrganismos S. aureus e E. coli, mesmo na forma de biofilme. Além disso, foi observado que a ação de aPDT no EPS do biofilme bacteriano desempenha um papel fundamental para inibição tanto de S. aureus quanto de E. coli. / The appearance of a large variety of antimicrobial-resistant pathogenic microorganisms has led to increased rates of disease and mortality caused by infections that were easily treated in the past. It has become clear that the biofilm-grown cells increase the bacteria resistance to antibiotics. Antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) is a promising alternative way to fight microbial infections, especially the biofilm ones. This technique, basically, involves the synergistic combination of a photosensitizer, molecular oxygen and visible light of an appropriate wavelength to produce highly reactive oxygen species that lead to the oxidation of several cell components and to cell inactivation. The main advantage of the technique is that, given the existence of multiple targets, there is no development of resistance. The hidrophobicity of photosensitizers (PSs) like hypericin (Hy) and zinc phthalocyanine (ZnPc), reduces their photodynamic activity once they form aggregates in biological media. For this reason, was evaluated the effectivenes of Hy, ZnPc and its water-soluble derivatives (glucamine-hypericin-HyG, zinc tetracarboxylated phthalocyanine-ZnTcPc and zinc tetracarboxy-N-metylglucamine phthalocyanine-ZnTcGPc) to photoinactivate S. aureus and E. coli with minimal damage to a model of host cells. Physicochemical studies showed that hidrophilic PSs suffer less aggregation in aqueous media, as well as present a slight increase in photodynamic activity compared to Hy and ZnPC. Furthermore, the hydrophilicity of PSs increased the PS intracellular accumulation in bacteria, either in planktonic culture or biofilms. The accumulation study allowed to determine the parameters of selective photoinactivation of microorganisms. Due the morphologic complexity of E. coli the photodynamic parameters (incubation time, PS concentration and light dose) were twice that used against S. aureus. As a consequence, some more epithelial cells were affected by the process. Despite that, only the ZnPc could not promote the selective inactivation for planktonic cells. By the other hand, HyG and FcZnTcG were able to seletively photoinactivate the biofilm of S. aureus in all its formation stages. However, the selective inactivation of E. coli biofilm was achieved only in the reversible and irreversible adhesion and just for FcZnTcG. This fact can be explained by the higher concentration of exopolysaccharide (1,9 \'mü\'g/mL) synthesized by E. coli compared with S. aureus, making difficult the accumulation of the PSs in the last stages of the E. coli biofilm formation (mature biofilm and dispersion). So, we can suggest that hidrophilicity is an important characteristic for the PSs, improving the selective photoinactivation of S. aureus and E. coli, even as biofilm. Moreover, the effectiveness of aPDT agains EPS plays a key role for inhibition of bacterial biofilms.

Síntese, aspectos estruturais, propriedades fotoquímicas, fotofísicas e fotoindução para avaliação citotóxica in vitro de derivados de [Ru (Pc)] (PC = ftalocianina) são descritos neste trabalho. O desenvolvimento ftalocianinas utilizando anéis macrocíclicos, substituídos e não substituídos simetricamente, coordenados com o centro metálico de rutênio permitiu a obtenção de diferentes compostos. Coordenação de ligantes derivados de óxido nítrico (NO) na posição axial do rutênio (II) permitiu obter [Ru(NO)(Pc)(NO2)], um complexo liberador de NO quando submetido ao processo de redução. Os complexos foram caracterizados por FTIR, UV-Vis, 1H RMN e espectrometria de massas. As propriedades fotoquímicas de complexos como ftalocianinas de rutênio (II) têm sido investigadas por fotólise a laser em diferentes comprimentos de onda. Na irradiação de luz em 660 nm em solução aquosa aerada, observamos o fotoprocesso com a produção de oxigênio singleto. Pode-se observar a relação do rendimento quântico de oxigênio singleto e dos fotossensibilizadores utilizados para sua produção. O oxigênio singleto para [Ru (Pc-R)] segue a ordem [Ru(Pc)]> [Ru (Pc-DCBz)]> [Ru(Pc-DMX)] com DCBz = ácido 4-(3,4-dicianofenoxi) benzóico e DMX = 4,5-bis (2,5-dimetilfenoxi) ftalonitrilo. Estudos fotobiológicos são destacados com particular enfoque na irradiação de luz em 660 nm com interesse para aplicações de terapia fotodinâmica (TFD). Neste contexto, temos também a avaliação citotóxica em linhagens de células B16F10 do efeito sinérgico entre NO e oxigênio singleto quando comparado ao complexo [Ru(Pc)], um composto que é apenas produtor de oxigênio singleto. O NO parece potencializar a ação de oxigênio singleto uma vez que em ensaios de viabilidade celular, o complexo [Ru(NO)(Pc)(NO2)] é pelo menos 40% mais ativo que [Ru(Pc)], considerando 8,93 J / cm2 como uma potência. Considerando apenas a produção de oxigênio singleto encontramos a espécie [Ru(Pc-DCBz)] mais citotóxica nas linhagens B16F10 e MCF-7, sob irradiação em 660nm. Com base em todos os estudos, concluímos que citotoxicidade é dependente tanto da localização subcelular quanto do rendimento quântico de oxigênio singleto. A citotoxicidade pode ser reforçada pela produção de NO, seguido por irradiação de luz na janela terapêutica. / Synthesis, structural aspects, photochemistry, photophysical and in vitro photoinduced cytotoxic properties of [Ru(Pc)] (pc = phthalocyanine) derivatives are described in this work. Use of an unsubstituted or symmetrically substituted phthalocyanine ring coordinated to the central ruthenium allowed to obtain different compounds. Coordination of nitric oxide (NO) derivative ligands on axial position of ruthenium(II) ion permitted to obtain [Ru(NO)(Pc)(NO2)] a NO deliver agent under reduction process. The complexes were characterized by FTIR, UV-Vis, 1H NMR and mass spectrometry. The photochemical properties of (phthalocyanine)ruthenium(II) like complexes have been investigated by laser photolysis at different wavelengths. At 660 nm light irradiation in aerated aqueous solution we observed photoprocesses with singlet oxygen production. We have addressed the relationship of the singlet oxygen quantum yield and the photosensitizers used in its generation. The singlet oxygen for [Ru(Pc-R)] follows the order [Ru(Pc)] > [Ru(Pc-DCBz)] > [Ru(Pc-DMX)] with DCBz = 4-(3,4-dicianofenoxy)benzoic acid and DMX = 4,5-bis (2,5-dimethylfenoxy)ftalonitrile. Photobiological studies are highlighted with particular focus on light irradiation on 660 nm with interest for photodynamic therapy (PDT) applications. In this way we also have compared the synergism effect of NO and singlet oxygen production with [Ru(Pc)] as a compound producer of singlet oxygen only by means of cytotoxicity in B16F10 cell line. The NO seems to leverage the singlet oxygen action once [Ru(NO)(NO2)(Pc)] cell viability is at least 40 % more active than [Ru(Pc)] considering 8.93 J/cm2 as a potency. Considering only singlet oxygen production we found [Ru(Pc-DCBz)] more cytotoxic specie in B16F10 and MCF7 cell lines, under irradiation in 660 nm. Based on all studies, we have concluded that citotoxycity is dependent on subcellular localization as well singlet oxygen quantum yield. The cytotoxicity could be enhanced by NO production followed by light irradiation on the therapeutic window.