O tratamento da Periodontite Agressiva (PA) representa um desafio para os clínicos, pois não existem protocolos padronizados para um controle eficiente da doença. Este estudo clínico controlado, aleatório e duplo-cego avaliou o efeito de múltiplas aplicações da Terapia Fotodinâmica antimicrobiana (TFDa) como adjuvante ao tratamento periodontal não cirúrgico (TPnc) em pacientes diagnosticados com PA. Utilizando um modelo de estudo do tipo boca dividida, 20 pacientes com diagnóstico clínico de PA foram tratados com TFDa (Grupo Teste) associada à raspagem e alisamento radicular (RAR) ou apenas RAR (Grupo Controle). As aplicações da TFDa foram realizadas em 4 episódios (dias 0, 2, 7 e 14). Todos os pacientes foram acompanhados por 90 dias. Os seguintes parâmetros clínicos, microbiológicos e imunológicos foram analisados: i) profundidade de bolsa à sondagem (PS) e nível de inserção clínico (NCI); ii) contagem de 40 espécies subgengivais em amostras de placa bacteriana (checkerboard DNA-DNA hybridization); iii) avaliação dos níveis de Interleucina (IL)-1&beta;, IL-10 e Fator de Necrose Tumoral alfa (TNF-&alpha;) no fluido crevicular gengival (Luminex). Os dados obtidos foram estatisticamente analisados. Na análise de bolsas periodontais profundas (PS inicial &ge; 7mm), o Grupo Teste apresentou, aos 90 dias, redução de PS (-3,96 mm ± 0,83) e ganho de inserção clínica (2,77 mm ± 1,05) significativamente maiores (p < 0,05) que aqueles do Grupo Controle (PS = - 2,56 ± 0,72; NCI = 1,75 ± 1,07). Foi constatado, também, um número significativamente menor de bolsas periodontais residuais (PS &ge; 5mm) no Grupo Teste quando comparado ao Grupo Controle aos 90 dias (p < 0,05). Na análise microbiológica, o Grupo Teste apresentou proporções significativamente menores de espécies microbianas dos complexos vermelho e laranja, bem como maiores proporções de espécies do complexo azul quando comparado ao Grupo Controle aos 90 dias (p < 0,05). Na análise imunológica, observou-se níveis de IL-1&beta; no Grupo Controle significativamente maiores que aqueles do Grupo Teste aos 14, 30 e 90 dias (p < 0,05). Em relação aos níveis de IL-10, apenas o Grupo Teste apresentou valores significativamente maiores (p < 0,05) que aqueles do baseline aos 30 dias. Para TNF-&alpha;, não foi possível observar diferenças significativas nas comparações inter e intragrupos em todos os períodos experimentais. O Grupo Teste apresentou razão IL-1&beta;/IL-10 significativamente menor que aquela do Grupo Controle aos 90 dias (p < 0,05). Pode-se concluir que a utilização de aplicações múltiplas da TFDa como recurso adjuvante à TPnc de pacientes com PA: i) melhora significativamente os parâmetros clínicos periodontais, reduzindo a necessidade de tratamentos periodontais adicionais aos 90 dias; ii) elimina de forma mais eficaz periodontopatógenos dos complexos vermelho e laranja; iii) melhora os parâmetros imunoinflamatórios, reduzindo a concentração de citocinas proinflamatórias e aumentando os níveis de citocinas anti-inflamatórias. / Treatment of Aggressive Periodontitis (AP) is challenging for clinicians because there are no standardized protocols for effective disease control. This double-blind randomized controlled clinical trial evaluated the effects of multiple applications of antimicrobial Photodynamic Therapy (aPDT) as an adjunct to scaling and root planning (SRP) on patients diagnosed with AP. Using a split-mouth model, 20 patients with clinical diagnosis of AP were treated with aPDT associated with SRP (Test Group) or SRP alone (Control Group). aPDT applications were performed along with SRP and 2, 7 and 14 days after SRP. All patients were monitored during 90 days. The following clinical, microbiological and immunological parameters were analyzed: i) probing pocket depth (PPD) and clinical attachment level (CAL), ii) counts of 40 subgingival species in plaque samples (checkerboard DNA-DNA hybridization) and iii) levels of interleukin (IL)-1&beta;, IL-10 and tumor necrosis factor (TNF)-&alpha; in gingival crevicular fluid (Luminex). Data were statistically analyzed. In deep periodontal pockets (initial PPD &ge; 7 mm), the Test Group presented a decrease in PPD (-3.96 ± 0.83 mm) and a clinical attachment gain (2.77 ± 1.05 mm) significantly higher than the Control Group (PPD = - 2.56 ± 0.72 mm; CAL = 1.75 ± 1.07 mm) at 90 days (p < 0.05). It was also observed significantly fewer residual periodontal pockets (PPD &ge; 5 mm) in the Test Group when compared to the Control Group at 90 days (p < 0.05). Regarding microbiological analysis, the Test Group presented proportions of red and orange complexes significantly lower and proportions of blue complex significantly higher than the Control Group at 90 days (p < 0.05). Immunological analysis demonstrated significantly lower levels of IL-1&beta; in the Control Group when compared to the Test Group at 14, 30 and 90 days (p < 0.05). Only the Test Group presented significantly higher IL-10 levels in relation to baseline values at 30 days (p < 0.05). Intra and inter-groups comparisons of the mean levels of TNF-&alpha; did not demonstrate significantly differences. IL-1&beta;/IL-10 ratio was significantly lower in the Test Group than in the Control Group at 90 days (p < 0.05). It can be concluded that repeated aPDT as an adjunct to SRP in the nonsurgical treatment of AP: i) significantly improves clinical periodontal parameters, reducing the need for further treatments at 90 days; ii) eliminates periodontal pathogens of red and orange complexes more effectively and iii) enhances the host immunoinflammatory response, decreasing the levels of proinflammatory cytokines and increasing the levels of anti-inflammatory cytokines.

Photodynamic therapy (PDT) is an emerging therapy for the treatment of cancer and various other human disorders. 5-Aminolaevulinic acid (ALA) is a simple natural product that is of great interest for PDT because it can be converted within cells via the haem biosynthetic pathway to the photosensitiser, protoporphyrin IX (PpIX). ALA-PDT has become a first line clinical approach for the treatment of cancerous and precancerous skin lesions (e.g Bowen’s disease, basal skin carcinomas, and actinic keratosis) that would otherwise require significant conventional surgery. However, ALA being a zwitterion suffers from poor lipid solubility and at the same time has stability issues at physiological or alkaline pH. The work herein describes some novel strategies to enhance the delivery of ALA to specific cell types using targeted ALA dendrimeric prodrugs. Specifically, it describes the synthesis of molecules consisting of branched units with 3 or more copies of ALA attached to a central core structure (e.g. gallic acid) using copper-catalysed azide-alkyne click chemistry (CuAAC). Selective delivery of the dendrimeric ALA cargo was achieved by attachment of a homing peptide to an independently addressable functional group on the prodrug core. As proof of concept of this approach, systems were prepared containing a peptide that allows selective targeting of the epidermal growth factor receptor (EGFR) which is overexpressed in a variety of tumours. Targeted ALA delivery and PpIX production was studied with these prodrugs in EGFR-expressing breast adenocarcinoma cells (MDA-MB-231 cells) and a peptide-targeted derivative with 9 ALA units was found to have enhanced PDT efficacy compared to an equimolar dose of ALA. Other targeting units that have been attached to these dendrimeric ALA prodrugs include biomolecules such as vitamin E, thymidine (a nucleoside) and a glucose derivative. Additionally, strain-promoted azide-alkyne cycloadditions (SPAAC) of the same EGFR-targeting peptide with some classical photosensitisers were also investigated and biological studies in EGFR-overexpressing cell lines were carried out. Lastly, a group of cell penetrating peptide-ALA conjugates have been synthesised via CuAAC as a novel approach for targeted ALA delivery.

Indivíduos fumantes apresentam maior prevalência, severidade e recidivas de doença periodontal, constituindo-se um desafio terapêutico. O objetivo deste estudo foi verificar a eficácia da Terapia Fotodinâmica (PDT), como terapia complementar ao tratamento não-cirúrgico de pacientes fumantes, portadores de periodontite crônica, por meio de avaliação de parâmetros clínicos periodontais. Um ensaio clínico aleatório controlado de boca dividida foi conduzido para avaliar 35 pacientes com periodontite crônica que foram submetidos ao tratamento periodontal convencional. Dois sítios contra-laterais em cada indivíduo receberam PDT ou procedimento controle (sham). A intervenção foi feita no início do estudo, 3, 6 e 12 meses. Os parâmetros clínicos foram avaliados no início, 3, 6 e 12 meses após o tratamento.Todos os parâmetros clínicos avaliados apresentaram diferenças significativas ao longo do tempo de estudo, porém não foram apresentadas diferenças entre os grupos. Dentro da metodologia utilizada neste estudo, não foi possível afirmar que a terapia fotodinâmica foi eficaz na complementação do tratamento periodontal convencional em indivíduos fumantes. / Tobacco smokers patients present higher prevalence, severity and reincidence of destructive periodontal diseases. The aim of this study is to verify the effectiveness of the Photodynamic Therapy (PDT) as complementary therapy to non-surgical treatment of chronic periodontitis in tobacco-smoker patients by assessing clinical periodontal parameters. A controlled randomized double-blind split-mouth clinical trial was performed to assess 35 periodontal patients with chronic periodontitis will be who received conventional periodontal treatment.Two bilateral sites in each individual received the application of PDT or the control procedure (sham). The intervention was performed at baseline, 3, 6 and 12 months. The clinical parameters was evaluated at baseline, 3, 6,and 12 months after treatment. All clinical parameters showed significant improvement during the study, but there was no significant difference between groups. Considering the methodology that was used, it was not possible to conclude that PDT was efficient as adjunctive for conventional periodontal treatment in smokers individuals.

O tratamento da Periodontite Agressiva (PA) representa um desafio para os clínicos, pois não existem protocolos padronizados para um controle eficiente da doença. Este estudo clínico controlado, aleatório e duplo-cego avaliou o efeito de múltiplas aplicações da Terapia Fotodinâmica antimicrobiana (TFDa) como adjuvante ao tratamento periodontal não cirúrgico (TPnc) em pacientes diagnosticados com PA. Utilizando um modelo de estudo do tipo boca dividida, 20 pacientes com diagnóstico clínico de PA foram tratados com TFDa (Grupo Teste) associada à raspagem e alisamento radicular (RAR) ou apenas RAR (Grupo Controle). As aplicações da TFDa foram realizadas em 4 episódios (dias 0, 2, 7 e 14). Todos os pacientes foram acompanhados por 90 dias. Os seguintes parâmetros clínicos, microbiológicos e imunológicos foram analisados: i) profundidade de bolsa à sondagem (PS) e nível de inserção clínico (NCI); ii) contagem de 40 espécies subgengivais em amostras de placa bacteriana (checkerboard DNA-DNA hybridization); iii) avaliação dos níveis de Interleucina (IL)-1&beta;, IL-10 e Fator de Necrose Tumoral alfa (TNF-&alpha;) no fluido crevicular gengival (Luminex). Os dados obtidos foram estatisticamente analisados. Na análise de bolsas periodontais profundas (PS inicial &ge; 7mm), o Grupo Teste apresentou, aos 90 dias, redução de PS (-3,96 mm ± 0,83) e ganho de inserção clínica (2,77 mm ± 1,05) significativamente maiores (p < 0,05) que aqueles do Grupo Controle (PS = - 2,56 ± 0,72; NCI = 1,75 ± 1,07). Foi constatado, também, um número significativamente menor de bolsas periodontais residuais (PS &ge; 5mm) no Grupo Teste quando comparado ao Grupo Controle aos 90 dias (p < 0,05). Na análise microbiológica, o Grupo Teste apresentou proporções significativamente menores de espécies microbianas dos complexos vermelho e laranja, bem como maiores proporções de espécies do complexo azul quando comparado ao Grupo Controle aos 90 dias (p < 0,05). Na análise imunológica, observou-se níveis de IL-1&beta; no Grupo Controle significativamente maiores que aqueles do Grupo Teste aos 14, 30 e 90 dias (p < 0,05). Em relação aos níveis de IL-10, apenas o Grupo Teste apresentou valores significativamente maiores (p < 0,05) que aqueles do baseline aos 30 dias. Para TNF-&alpha;, não foi possível observar diferenças significativas nas comparações inter e intragrupos em todos os períodos experimentais. O Grupo Teste apresentou razão IL-1&beta;/IL-10 significativamente menor que aquela do Grupo Controle aos 90 dias (p < 0,05). Pode-se concluir que a utilização de aplicações múltiplas da TFDa como recurso adjuvante à TPnc de pacientes com PA: i) melhora significativamente os parâmetros clínicos periodontais, reduzindo a necessidade de tratamentos periodontais adicionais aos 90 dias; ii) elimina de forma mais eficaz periodontopatógenos dos complexos vermelho e laranja; iii) melhora os parâmetros imunoinflamatórios, reduzindo a concentração de citocinas proinflamatórias e aumentando os níveis de citocinas anti-inflamatórias. / Treatment of Aggressive Periodontitis (AP) is challenging for clinicians because there are no standardized protocols for effective disease control. This double-blind randomized controlled clinical trial evaluated the effects of multiple applications of antimicrobial Photodynamic Therapy (aPDT) as an adjunct to scaling and root planning (SRP) on patients diagnosed with AP. Using a split-mouth model, 20 patients with clinical diagnosis of AP were treated with aPDT associated with SRP (Test Group) or SRP alone (Control Group). aPDT applications were performed along with SRP and 2, 7 and 14 days after SRP. All patients were monitored during 90 days. The following clinical, microbiological and immunological parameters were analyzed: i) probing pocket depth (PPD) and clinical attachment level (CAL), ii) counts of 40 subgingival species in plaque samples (checkerboard DNA-DNA hybridization) and iii) levels of interleukin (IL)-1&beta;, IL-10 and tumor necrosis factor (TNF)-&alpha; in gingival crevicular fluid (Luminex). Data were statistically analyzed. In deep periodontal pockets (initial PPD &ge; 7 mm), the Test Group presented a decrease in PPD (-3.96 ± 0.83 mm) and a clinical attachment gain (2.77 ± 1.05 mm) significantly higher than the Control Group (PPD = - 2.56 ± 0.72 mm; CAL = 1.75 ± 1.07 mm) at 90 days (p < 0.05). It was also observed significantly fewer residual periodontal pockets (PPD &ge; 5 mm) in the Test Group when compared to the Control Group at 90 days (p < 0.05). Regarding microbiological analysis, the Test Group presented proportions of red and orange complexes significantly lower and proportions of blue complex significantly higher than the Control Group at 90 days (p < 0.05). Immunological analysis demonstrated significantly lower levels of IL-1&beta; in the Control Group when compared to the Test Group at 14, 30 and 90 days (p < 0.05). Only the Test Group presented significantly higher IL-10 levels in relation to baseline values at 30 days (p < 0.05). Intra and inter-groups comparisons of the mean levels of TNF-&alpha; did not demonstrate significantly differences. IL-1&beta;/IL-10 ratio was significantly lower in the Test Group than in the Control Group at 90 days (p < 0.05). It can be concluded that repeated aPDT as an adjunct to SRP in the nonsurgical treatment of AP: i) significantly improves clinical periodontal parameters, reducing the need for further treatments at 90 days; ii) eliminates periodontal pathogens of red and orange complexes more effectively and iii) enhances the host immunoinflammatory response, decreasing the levels of proinflammatory cytokines and increasing the levels of anti-inflammatory cytokines.

A periodontite é uma doença multifatorial iniciada pela presença de biofilme bacteriano que interage com os mecanismos de defesa do hospedeiro e ocasiona intensa resposta inflamatória e destruição tecidual. A Terapia Fotodinâmica Antimicrobiana (TFDa) proporciona uma ação antibacteriana de maneira localizada, utilizando uma fonte de luz e um fármaco fotossensível. O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito da TFDa, utilizando o fotopolimerizador LED como fonte de luz e a eritrosina como fotossensibilizador, no tratamento de periodontite induzida por ligadura, em ratos, por meio das análises histomorfométrica, imunohistoquímica e imunoenzimática. Em 60 ratos, a doença periodontal foi induzida pela colocação de ligaduras nos primeiros molares inferiores e segundos molares superiores, durante 14 dias. Os animais foram então divididos em seis grupos experimentais: G1 (n=9) - Sem tratamento; G2 (n=9) - Raspagem e alisamento radicular (RAR); G3 (n=9) - Light Emitting Diode (LED), com um comprimento de onda de 450nm e intensidade de luz de 67mW/cm², 10 segundos/sítio (totalizando 1 minuto/dente); G4 (n=9) - RAR + TFDa (Eritrosina 1,0mg/mL + LED); G5 (n=9) TFDa. G6 (n=9) - Eritrosina. O estudo também teve 2 controles internos: sem doença (SDP) (n=3) e máxima doença (DP+) (n=3). Os animais foram eutanasiados nos períodos de 3, 7 e 15 dias após a remoção das ligaduras (18 animais para cada tempo, 3 de cada um dos grupos experimentais), havendo preparo de material para avaliações histomorfométrica, imunohistoquímica (molares inferiores), e imunoenzimática (molares superiores). Na análise histomorfométrica da perda óssea linear, o G4 apresentou diferença significante no tempo de 3 e 15 dias em relação a todos os grupos experimentais e aos 7 dias em relação ao G1, G2, G3. Na análise imunohistoquímica, os menores níveis absolutos de osteopontina estão relacionados ao G4. A marcação das células TRAP positivas demonstrou diferenças significantes no tempo de 3 dias entre o G4(34) quando comparado com o G2(57) e DP+(67). Na avaliação imunoenzimática dos níveis de RANKL, o G4 (3.69 pg/ml) apresentou diferenças significantes em relação ao G1 (6.44 pg/ml), G2 (5.84 pg/ml), G3 (6.19 pg/ml), G5 (5.94 pg/ml) e DP+ (6.87 pg/ml). A quantificação de OPG mostrou diferenças significantes nos períodos de 3 e 7 dias entre o G4 e todos os grupos. Aos 15 dias, essas diferenças foram: G4 versus G3, G5, G6 e DP+. A relação RANKL/OPG apresentou, aos 3 dias, diferenças significantes entre o grupo G4 e todos os grupos experimentais (para todas as análises, p<0,05). Concluiu-se que o uso coadjuvante da TFDa, utilizando eritrosina e fonte de luz LED, em associação à raspagem e alisamento radicular apresentou os melhores resultados terapêuticos no tratamento da doença periodontal induzida por ligaduras em ratos. / Periodontal disease (PD) is an inflammatory destructive disease that targets tooth-supporting structures through complex and multifactorial processes. Scaling and root planing (SRP) may not be always affective in preventing disease progression. Therefore, adjunctive methods have been proposed to improve clinical outcomes after periodontal therapy, such as the antimicrobial photodynamic therapy (aPDT). aPDT for human infections is based on the concept that an agent (a photosensitizer), which absorbs light, can be preferentially taken up by bacteria and subsequently activated by light of the appropriate wavelength in the presence of oxygen to generate singlet oxygen and free radicals that are cytotoxic to microorganisms. The aim of this study was to evaluate the adjunctive effect of aPDT to SRP on induced PD in rats, analysing histomorphometrical, immunohistochemical and immunoenzymatic parameters. Ligatures were placed around the mandibular first molars and maxillary second molars of 60 rats to induce PD. After 14 days of PD induction, the ligatures were removed and the animals were divided in six groups, which received the following treatments: G1(n=09): no treatment was done; G2(n=09): SRP; G3(n=09): Light Emitting Diode (LED), with a wavelength of 450nm and a maximum power of 67 mW/cm², 10 seconds/site (totaling 1 minute/tooth); G4(n=09): SRP + aPDT (Erythrosine dye 1,0 mg/mL + LED as described for G3); G5(n=9): aPDT; G6(n=9): Erythrosine. The animals were euthanized 3, 7 and 15 days after treatment (18 animals for each time, 3 of each experimental group). In addition to the six experimental groups, there were two internal control groups: Group without PD (WPD) induction (n=3); and Group with maximum bone loss (MBL), euthanized immediately after ligature removal (n=3). In the histomorphometrical analysis of linear bone loss, G4 showed statistically significant differences to other experimental groups after 3 and 15 days, and to G1, G2 and G3 after 7 days. Immunohistochemically, counting of TRAP positive cells was significantly lower in G4 (34) when compared to G2 (57) and MBL (67) groups after 3 days. The immunoenzymatic assay (Luminex xMAP) showed significantly lower levels of receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand (RANKL) for G4 (3.69 pg/ml) when compared to G1 (6.44 pg/ml), G2 (5.84 pg/ml), G3 (6.19 pg/ml), G5 (5.94 pg/ml) and MBL (6.87 pg/ml) after 3 days. Osteoprotegerin (OPG) quantification showed statistically significant differences between G4 and all other experimental groups after 3 and 7 days. The RANKL/OPG ratio, after 3 days, showed statistically significant differences between G4 and all other experimental groups (for all analysis, ANOVA one way + Tukey´s post-hoc test, p < 0.05). It was concluded that the adjunctive use of aPDT (Erythrosine dye + LED) in combination with scaling and root planing showed the best therapeutic results in the treatment of ligature-induced periodontal disease in rats.

O conceito de PDT é a fotoindução da citotoxicidade das células proliferativas envolvendo um agente fotossensibilizador, uma fonte de luz e oxigênio. Apesar de ser uma terapia eficiente no tratamento de várias neoplasias, a PDT apresenta algumas limitações dentre as quais a não seletividade em células do tecido hepático.O presente trabalho avaliou a correlação entre penetração luminosa e necrose, assim como a extensão da mesma em função da concentração do fotossensibilizador utilizado (Photogem&#61666;) e de três diferentes doses de energia. A transição do epitélio necrosado e do epitélio sadio, foi realizada após a irradiação de fígados normais de ratos previamente fotossensibilizados. O acúmulo do Photogem, administrado via endovenosa, no fígado, foi investigado através da espectroscopia de fluorescência. As fontes de luz utilizadas para irradiação foram um laser de diodo de 630nm e um dispositivo a base de LEDs (diodos emissores de luz). Observamos que o tecido hepático normal, fotossensibilizado, apresenta suas características ópticas alteradas, evidenciadas nos estudos de penetração da luz e alteração térmica durante a irradiação, refletindo na profundidade da necrose. Verificamos que a presença do FS no tecido alvo diminui a penetração da luz, levando a um aumento da temperatura, devido à grande quantidade de energia absorvida pelo FS, a qual é dissipada na forma de calor. Notamos uma abrupta delineação da necrose correspondendo à queda de intensidade luminosa no tecido iluminado. A profundidade de necrose obtida com o uso do LED apresentou uma pequena variação, devido à linha espectral do mesmo ser mais larga, quando comparado ao laser. Histologicamente o tecido hepático e irradiado apresentou necrose coagulativa, infiltrado inflamatório neutrofílico e necrose da veia centrolobular em todos os grupos experimentais; também observamos uma nítida delimitação entre o tecido epitelial normal e o tecido epitelial fotossensibilizado. Estes resultados serão importantes para o desenvolvimento de estratégias para um possível protocolo para aplicação da PDT em tumores malignos hepáticos. / The PDT concept is the photo induction of the citotoxicity of proliferating cells involving a photosensitizer agent, a light source and oxygen. Despite being an efficient therapy on the treatment of several neoplasias, PDT presents some restrictions including the non-selectivity in hepatic tissue cells. This work evaluated the correlation between light penetration and necrosis, as well as the extension of such as function of the concentration of the photosensitizer used (Photogem) and three different doses of energy. The necrosed epithelium and healthy epithelium transition was performed after the irradiation of normal livers of previously photosensitized rats. The Photogem accumulation, intravenously administrated, on the liver was investigated through fluorescence spectroscopy. The light sources used for irradiation were: diode laser operating at 630 nm and a LEDs (Light Emitting Diode) device. We observe that the photosensitized normal hepatic tissue presents its optical characteristics altered, which was previously evidenced on the studies of light penetration and thermal alteration during the irradiation, altering the necrosis depth. We checked that the photosensitizer presence on the target tissue decreases the light penetration leading to a temperature increase, due to a large amount of energy absorbed by the photosensitizer, which is dissipated by means of heat. We noticed an abrupt necrosis delineation corresponding to the drop of the light intensity on the irradiated tissue. When the LED was used, the necrosis depth presented little variation, due to its spectral line being larger when compared to the laser’s spectral line. Histological, the irradiated hepatic tissue presented coagulative necrosis, inflammatory infiltration neutrophilic and centrilobular vein necrosis in all experimental groups, we also observed a clear delimitation between normal epithelial tissue and photosensitized tissue. These results will be important to the development of strategies for a possible protocol for the PDT application on hepatic malign tumors.

O câncer é uma doença que causa grande número de mortes a cada ano e os tratamentos convencionais normalmente ocasionam efeitos colaterais indesejados além do que nem sempre são eficazes. A terapia fotodinâmica (TFD) é uma modalidade alternativa de tratamento, que se baseia na combinação de um fotossensibilizador (FS), luz e oxigênio, e tem mostrado resultados promissores em vários tipos de câncer. No entanto, existem alguns desafios para o desenvolvimento de fotossensibilizadores que cumprem os requisitos para uso clínico. Os compostos, hipericina (HY) e curcumina (CUR), estão presentes em plantas medicinais, possuem altos rendimentos quânticos e podem ser usados como FS em TFD. O objetivo deste trabalho foi comparar a eficiência fotodinâmica da HY e CUR através de suas propriedades físico-químicas e biológicas, tais como coeficiente de absortividade molar (&#949), coeficiente de partição (Log P), fotodegradação, atividade fotodinâmica de geração de oxigênio singlete e a resposta biológica usando ensaios citotóxicos e microscopia de fluorescência para avaliar o tipo de morte celular. A HY apresenta propriedade anfifílica, enquanto a CUR, hidrofóbica. A HY é mais fotoestável, enquanto a CUR fotodegrada facilmente sob irradiação em 455 nm levando à formação de fotoprodutos que possuem menor citotoxicidade que a CUR íntegra, o que sugere que a eficiência da TFD diminui conforme este corante é irradiado. Além disso, a alta eficiência de geração de oxigênio singlete de HY corrobora com a sua fototoxicidade mais elevada em comparação com a CUR. A concentração inibitória média (IC50) da HY em células de carcinoma epidermóide de laringe humana (HEp-2) é 256 vezes menor para CUR sob a mesma dose de luz. A investigação do tipo de morte celular foi realizada por microscopia de fluorescência após TFD utilizando os FSs em concentração equivalente a duas vezes o valor de IC50. HY-TFD promoveu cerca de 1,5 vezes mais apoptose nas células HEp-2 do que a CUR. Além disso, a acumulação intracelular dos FSs analisada por Microscopia Confocal de fluorescência mostrou que a CUR apresenta uma velocidade de acumulação menor que a HY. Em conclusão, os resultados obtidos sugerem que a HY é um FS mais eficiente que a CUR para TFD, porém como a CUR e a HY apresentam baixa toxicidade na ausência de luz, são compostos seguros para serem utilizados clinicamente. / Cancer is a disease that causes several deaths each year and the treatment modalities are not quite selective and usually bring about intensive side effect besides not very effective sometimes. Photodynamic therapy (PDT) is an alternative treatment, which is based on the combination of a photosensitive molecule, light activation and oxygen. Many studies have shown promising results with PDT in diverse types of cancer. However, there are some challenges for the development of photosensitizers to comply the requisites for clinical use. The compounds hypericin (HY) and curcumin (CUR), are present in medicinal plants, have high fluorescence quantum yields and can be used as PS in PDT. In this study, we compare HY and CUR through the study of theirs physic-chemical and biological properties, as well as photo degradation, determination of the partition coefficient (Log P) and the molar absorptivity coefficient (&#949), the photodynamic activity as an indirect estimation of singlet oxygen generation potential and the biological response using cytotoxicity assays as well as fluorescence microscopy. The results suggested that HY presents amphiphilic property while CUR is hydrophobic. HY is more photostable than CUR, which is easily photodegradated at 455 nm leading to the formation of photoproducts. The cytotoxicity of these photoproducts was investigated being lower than that of CUR, which suggests that the efficiency of CUR-PDT decreases while this dye is irradiated. Furthermore, the elevated oxygen singlet generation of HY corroborates with its higher phototoxicity compared to CUR. The median inhibitory concentration (IC50) of HY in human epidermoid cancer cells (HEp-2) is 256 times lower than the IC50 for CUR at equal light irradiance. The investigation on the type of cell death was carried out by fluorescence microscopy after PDT using the photosensitizers at concentration equivalent to 2x IC50 values. HY-PDT induced around more 1.5 times apoptosis cell death than CUR-PDT. Besides, the intracellular accumulation of PS analyzed by fluorescence Confocal Microscopy has demonstrated that the accumulation of CUR is slower than HY. In conclusion, our findings suggest that HY is a more efficient PS than CUR for PDT, however, as CUR and HY present low toxicity in the absence of light, they are safe compounds to be clinically used.

O câncer de pele, no Brasil, é responsavel por 25% de todos os tipos de câncer. Uma alternativa aos tratamentos usuais é a Terapia Fotodinâmica (TFD). Os processos fotodinâmicos em geral dependem da retenção de um composto fotossensível nos tecidos alvos e posterior irradiação com luz visível em comprimento de onda adequado. Após ativação, o fármaco tranfere energia para outras moléculas do meio, podendo gerar espécies como o oxigênio singlete (1O2) , radicais livres (O2,OH) e outras espécies reativas de oxigênio (EROs), essas, são responsáveis pelo processo fotooxidativo e indução da morte celular. Neste trabalho, o fármaco fotossensível NzPc (uma ftalocianina) foi estudado para verificar se suas características fotofísicas e fotoquímicas são adequadas a TFD, e, em seguida, foi associado a nanotubos de carbono de parede múltipla (NTCPM) funcionalizados com o tensoativo Pluronic F-127. Esse sistema de liberação de fármaco desenvolvido, foi caracterizado através de ensaios in vitro nas linhagens de melanoma de rato B16-F10 e carcinoma humano OSCC . O sistema NzPc/NTCPM/PF-127 apresentou atividade fotodinâmica superior ao fármaco na forma livre, possibilitando, maior interiorização do fármaco nas linhagens celulares e maior morte celular após irradiação. / Skin cancer in Brazil are responsible for 25% of all cancers. An alternative to the usual treatments is photodynamic therapy (PDT). Photodynamic processes in general depend on the retention of a photosensitive compound in target tissues and subsequent irradiation with visible light at an appropriate wavelength. After activation, the drug, transfer energy to other molecules of the medium, which can generate species reactivate such as singlet oxygen (1O2), free radicals (O2 , OH) and other reactive oxygen species (ROS), these are responsible for photo-oxidative process and induction of cell death. In this work, NzPc photosensitive drug (a phthalocyanine) was studied to see if their photophysical and photochemical characteristics are suitable for PDT, and then was associated with multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) functionalized with surfactant Pluronic F-127. This drug delivery system developed was characterized by in vitro assay on strains of mouse melanoma B16-F10 and carcinoma human OSCC. The system presented NzPc/NTCPM/PF-127 photodynamic activity than the drug in the free form, enabling greater internalization of the drug in cell and increased cell death after irradiation.

A onicomicose é a mais frequente das doenças ungueais, pode ser causada por dermatófitos, leveduras e fungos não-dermatófitos. A infecção caracteriza-se por unhas quebradiças, espessadas e despigmentadas ou com excesso de pigmentação. O tratamento convencional consiste na administração sistêmica de antifúngicos e antibióticos por longos períodos, podendo ser o responsável pelo aumento de linhagens microbianas resistentes às drogas disponíveis. Esse fator associado a alta incidência deste tipo de infecção na população tornam importante o desenvolvimento de novas tecnologias e opções terapêuticas. Esta dissertação está composta por duas partes: pesquisa básica (estudos in vitro) e aplicada (estudo clínico), além do desenvolvimento de equipamento para o tratamento da onicomicose por Terapia Fotodinâmica (TFD). A TFD consiste no emprego do fotossensibilizador (FS) ativado por luz em comprimento de onda adequado que, na presença de oxigênio, produz espécies reativas de oxigênio tóxicas que inativam as células alvo (fungos e bactérias). Nos ensaios in vitro, utilizamos um dos principais fungos causadores da onicomicose, o Trychophyton mentagrophytes e dois fotossensibilizadores diferentes: Solução de curcuminóides (PDTPharma Ltda., Cravinhos-SP, Brasil) e Photogem&reg (Limited Liability Company Photogem, Moscou, Rússia), onde analisamos por microscopia confocal o tempo de incubação dos fotossensibilizadores nos fungos e a viabilidade celular dos micro-organismos para os diversos parâmetros avaliados. Para os estudos clínicos, foram desenvolvidos dois equipamentos emissores de luz em comprimentos de onda distintos: em 630 nm, para o Photogem&reg, e em 470 nm, para a curcumina. Estes foram desenvolvidos no IFSC (Grupo de Óptica, Laboratório de Apoio Tecnológico) e consiste em diodos emissores de luz (LED) acoplados em presilhas anatomicamente desenhadas para as unhas dos pés e das mãos. Foram tratados 90 pacientes divididos em dois grupos, diferenciados pelo fotossensibilizador tópico utilizado: Photogem&reg (1 mg/mL) ou curcumina (1.5 mg/mL). Após 1 hora a presença do fotossensibilizador foi confirmada por imagem de fluorescência e o local iluminado por 20 minutos (fluência de 120 J/cm2). Nova avaliação clínica foi realizada após sete dias e o acompanhamento do tratamento foi realizado tanto por imagens, quanto por exames laboratoriais. Observou-se a cura de 63 pacientes com uma média de seis meses de tratamento. Em comparação aos tratamentos convencionais, a TFD apresenta resultados mais rápidos, sem recidivas. Além disso, aspectos como o baixo custo da instrumentação envolvida, a possibilidade de tratamento local ao invés de sistêmico e a simplicidade de operação são fatores relevantes para a garantia da implantação dessa tecnologia no tratamento de um problema de saúde de ampla incidência. O protótipo utilizado durante o estudo resultou em patente que se tornou ainda alvo de interesse comercial por uma empresa nacional, juntamente com uma das medicações testadas. Com os resultados obtidos, foi possível concluir que a TFD possui potencial para se tornar uma importante ferramenta no tratamento da onicomicose. / Onychomycosis is the most common nail diseases may be caused by dermatophytes, yeasts and non-dermatophyte fungi. The infection is characterized by brittle nails, thickened and pigmented or pigmented with excess. Conventional treatment consists of systemic administration of antifungals and antibiotics for long periods and may be responsible for the increased microbial strains resistant to available drugs. This factor associated with high incidence of this type of infection in the population become important to develop new technologies and treatment options. This dissertation is composed of two parts: basic research (in vitro studies) and applied (clinical study), and the development of equipment for the treatment of onychomycosis Photodynamic Therapy (PDT). The PDT is the use of photosensitizer (FS) activated by light at a wavelength appropriate that, in the presence of oxygen, produces reactive oxygen species that inactivate toxic target cells (fungi and bacteria). In vitro, we used one of the main causative fungi of onychomycosis, Trichophyton mentagrophytes and the two different photosensitizers: Solution of curcuminoids (PDTPharma Ltda., Cravinhos-SP, Brazil) and Photogem&reg (Photogem Limited Liability Company, Moscow, Russia) where analyzed by confocal microscopy incubation time of photosensitizers in fungi and cell viability of micro-organisms for the various parameters. For clinical studies, we developed two light emitting devices in distinct wavelengths: 630 nm, for Photogem&reg, and 470 nm for curcumin. These were developed in the IFSC (Optics Group, Laboratory Technology Support) and consists of light emitting diodes (LED) coupled cleats anatomically designed for toenails and hands. Were treated 90 patients divided into two groups differentiated by topical photosensitizer used: Photogem&reg (1 mg/ml) or curcumin (1.5 mg/mL). After 1 hour the presence of the photosensitizer was confirmed by fluorescence image and bright place for 20 minutes (fluence of 120 J/cm2). New clinical evaluation was performed after seven days of treatment and follow-up was conducted by both images, as per laboratory. It was observed healing of 63 patients with an average of six months of treatment. Compared to conventional treatments, PDT offers faster results without recurrence. Moreover, aspects such as the low cost of instrumentation involved, the possibility of local treatment rather than systemic and simplicity of operation are important factors for ensuring the implementation of this technology in the treatment of a health problem of widespread impact. The prototype used during the study resulted in patent that became even target of interest for a national company, along with one of the drugs tested. With these results, we concluded that PDT has the potential to become an important tool in the treatment of onychomycosis.

According to the American Heart Association about 795,000 people suffer a stroke each year. Of those strokes almost 140,000 are fatal; this makes Stroke the third leading cause of death in the United States behind coronary heart disease and cancer. Hemorrhagic strokes are caused when an artery in the brain ruptures, such as a ruptured aneurysm. One possible treatment for cerebral aneurysm is a porous tubular structure, similar to a stent, called a flow diverter. A flow diverter can be placed across the neck of a cerebral aneurysm to induce the cessation of flow and initiate the formation of an intra-aneurysmal thrombosis. This excludes the aneurysm from the parent artery and returns the flow of blood to normal. The process of flow diversion alone has been shown to take months to fully exclude the aneurysm. It is possible however with an adjuvant therapy called photothrombosis to accelerate this process so that the aneurysm is excluded within minutes. Previous flow diverting devices have been analyzed to determine optimal characteristics, such as braiding angle and wire diameter. From this information a new optimized device was designed and is now in the process of being tested. In order to evaluate the effect of the device, a model must be created. One such model is the rabbit elastase induced aneurysm, which was characterized so that elastomer models could be created for in vitro studies. Particle Image Velocimetry (PIV) is a method of analysis that utilizes very small glass spheres (between 8 mu m and 12 mu m in diameter) to determine the velocity vectors of fluid flow in an in vitro model. These velocities can be used to calculate hydrodynamic circulation and kinetic energy inside an elastomer model of the elastase induced aneurysm. By comparing these values inside the aneurysm with values for previously developed diverters and a control without a diverter, it can be shown that despite changes in the braiding angle and individual wire thickness that the behavior of the devices is not significantly different (P > 0.05). Flow diversion is also being used in concert with photothrombosis. A flow diverter is used to exclude the neck remnant from the parent vessel and to provide a scaffold for the remodeling of the neck. This combination of techniques allows for very fast and near complete occlusion of the aneurysm thereby excluding the aneurysm from the parent vessel and eliminating the risk of a rupture.