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.

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.

A protoporfirina IX (PpIX) é uma substância fotodinâmicamente ativa, entretanto, devido a sua alta lipofilia apresenta dificuldades para penetrar nas camadas mais profundas da pele, não sendo administrada topicamente. Assim, o objetivo deste trabalho é estudar a influência de diferentes tipos de dendrímeros de poliamidoamina (PAMAM) na solubilidade, penetração cutânea e penetração celular da PpIX com o intuito de melhorar a terapia fotodinâmica tópica (TFD) com esta substância. Os estudos de solubilidade da PpIX na presença dos dendrímeros PAMAM G4, G4.5 e G4-OH mostraram que o dendrímero PAMAM G4.5, foi o que solubilizou a maior quantidade de PpIX seguido do PAMAM-OH G4> PAMAM G4 > tampão HEPES. A partir dos estudos de solubilidade foi possível identificar que a PpIX na presença dos dendrímeros PAMAM G-4.5 e G4-OH apresentam diagramas de solubilidade tipo BS, e BI quando na presença do PAMAM G4. Os estudos de varredura em espectroscopia UV-VIS e fluorescência indicaram a presença de agregados principalmente nos complexos PpIX-PAMAM G-4.5 obtidos. Os complexos solúveis PpIX-PAMAM G4-OH apresentaram tamanho médio de 13,2 nm, e potencial zeta de -3,41. Já os complexos com o dendrímero PAMAM G-4.5 apresentaram uma população bidispersa, com tamanhos de 31 e 391 nm e um potencial zeta de -17,3. A análise de DSC e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourrier mostraram alterações nas características da PpIX em solução e quando complexada com os dendrímeros. Nos estudos de permeação e retenção cutânea passiva com os complexos contendo 0,006 mg/mL de PpIX, estes não aumentaram a penetração cutânea do fármaco. No entanto, a complexação permitiu que maiores quantidades de PpIX ficassem disponíveis na solução doadora, e um aumento significativo na penetração da PpIX foi observado quando experimentos com 1 mg/mL de PpIX complexada foram conduzidos; ademais notou-se uma possível ação promotora do dendrímero PAMAM G4-OH. Nos estudos de iontoforese verificou-se que a corrente elétrica não aumentou a penetração da PpIX em relação aos experimentos passivos quando o complexo PpIX-PAMAM G4.5 foi estudado, provavelmente devido a maior liberação da PpIX do complexo na presença da corrente elétrica, aumentando os agregados que são grandes o suficientes para não penetrar na pele. Por outro lado, a iontoforese anódica aumentou a penetração do complexo PpIX-PAMAM G4-OH por eletrosmose até as camadas mais profundas da pele, levando a PpIX inclusive até a solução receptora. Os estudos de cultura de células tumorais confirmaram a capacidade dos dendrímeros em aumentar a penetração da PpIX através de membrana. A complexação melhorou a distribuição da PpIX no interior das células e aumentou significativamente a fotocitotoxicidade desta porfirina. / Protoporphyrin IX (PpIX) is a photodynamic active drug that is not topically administered due to its high lipophilicity and consequent low penetration in deep skin layers. The aim of this work is to study the influence of different types of polyamidoamine dendrimers (PAMAM) in PpIX solubility, skin and cell penetration to enhance topical photodynamic therapy (PDT). The solubility studies of PpIX in the presence of PAMAM dendrimers G4, G4.5 and G4-OH demonstrated that the G4.5 solubilized the greatest amount of PpIX, followed by PAMAM G4-OH> PAMAM G4> HEPES buffer. Solubility studies showed that the PpIX in the presence of PAMAM dendrimers G-4.5 and G4-OH presented solubility diagrams of BS type, and BI type in the presence of PAMAM G4. Studies of scanning UV-VIS and fluorescence indicated the presence of aggregates mainly in PpIX-PAMAM G-4.5 solution. The PpIX-PAMAM G4-OH complexes showed a mean size of 13.2 nm and zeta potential of -3.41; the complexes with PAMAM dendrimer G-4.5 had a bi-dispersed population, with sizes of 31 and 391 nm and a zeta potential of -17.3. The analysis of DSC and Fourier transform infrared Fourier showed changes in the characteristics of PpIX when it was complexed with the dendrimers. Passive skin permeation and retention studies with the complexes containing 0.006 mg/ml PpIX had not increased PpIX penetration, however, the complexation allowed greater amounts of PpIX to become available in the donor solution, and experiments with 1 mg/mL of PpIX increased significantly the penetration of the drug. Moreover, dendrimer PAMAM G4-OH seemed to act as a penetration enhancer. Iontophoresis did not increase skin penetration of PpIX compared to passive studies when the PpIX-PAMAM G4.5 was studied, likely because the electric current increased PpIX release from the complexes, forming aggregates large enough to not penetrate through the skin. On the other hand, anodic iontophoresis increased significantly the penetration of the PpIX-PAMAM G4-OH by eletrosmosis, spreading the drug to deep skins layers, also reaching the receiver solution. Studies in cell culture confirmed the ability of dendrimers to increase the penetration of PpIX through the membrane. The complexation improved the distribution of PpIX within the cells and significantly increased photocytotoxic of the porphyrin.

A protoporfirina IX (PpIX) é uma substância fotodinâmicamente ativa, entretanto, devido a sua alta lipofilia apresenta dificuldades para penetrar nas camadas mais profundas da pele, não sendo administrada topicamente. Assim, o objetivo deste trabalho é estudar a influência de diferentes tipos de dendrímeros de poliamidoamina (PAMAM) na solubilidade, penetração cutânea e penetração celular da PpIX com o intuito de melhorar a terapia fotodinâmica tópica (TFD) com esta substância. Os estudos de solubilidade da PpIX na presença dos dendrímeros PAMAM G4, G4.5 e G4-OH mostraram que o dendrímero PAMAM G4.5, foi o que solubilizou a maior quantidade de PpIX seguido do PAMAM-OH G4> PAMAM G4 > tampão HEPES. A partir dos estudos de solubilidade foi possível identificar que a PpIX na presença dos dendrímeros PAMAM G-4.5 e G4-OH apresentam diagramas de solubilidade tipo BS, e BI quando na presença do PAMAM G4. Os estudos de varredura em espectroscopia UV-VIS e fluorescência indicaram a presença de agregados principalmente nos complexos PpIX-PAMAM G-4.5 obtidos. Os complexos solúveis PpIX-PAMAM G4-OH apresentaram tamanho médio de 13,2 nm, e potencial zeta de -3,41. Já os complexos com o dendrímero PAMAM G-4.5 apresentaram uma população bidispersa, com tamanhos de 31 e 391 nm e um potencial zeta de -17,3. A análise de DSC e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourrier mostraram alterações nas características da PpIX em solução e quando complexada com os dendrímeros. Nos estudos de permeação e retenção cutânea passiva com os complexos contendo 0,006 mg/mL de PpIX, estes não aumentaram a penetração cutânea do fármaco. No entanto, a complexação permitiu que maiores quantidades de PpIX ficassem disponíveis na solução doadora, e um aumento significativo na penetração da PpIX foi observado quando experimentos com 1 mg/mL de PpIX complexada foram conduzidos; ademais notou-se uma possível ação promotora do dendrímero PAMAM G4-OH. Nos estudos de iontoforese verificou-se que a corrente elétrica não aumentou a penetração da PpIX em relação aos experimentos passivos quando o complexo PpIX-PAMAM G4.5 foi estudado, provavelmente devido a maior liberação da PpIX do complexo na presença da corrente elétrica, aumentando os agregados que são grandes o suficientes para não penetrar na pele. Por outro lado, a iontoforese anódica aumentou a penetração do complexo PpIX-PAMAM G4-OH por eletrosmose até as camadas mais profundas da pele, levando a PpIX inclusive até a solução receptora. Os estudos de cultura de células tumorais confirmaram a capacidade dos dendrímeros em aumentar a penetração da PpIX através de membrana. A complexação melhorou a distribuição da PpIX no interior das células e aumentou significativamente a fotocitotoxicidade desta porfirina. / Protoporphyrin IX (PpIX) is a photodynamic active drug that is not topically administered due to its high lipophilicity and consequent low penetration in deep skin layers. The aim of this work is to study the influence of different types of polyamidoamine dendrimers (PAMAM) in PpIX solubility, skin and cell penetration to enhance topical photodynamic therapy (PDT). The solubility studies of PpIX in the presence of PAMAM dendrimers G4, G4.5 and G4-OH demonstrated that the G4.5 solubilized the greatest amount of PpIX, followed by PAMAM G4-OH> PAMAM G4> HEPES buffer. Solubility studies showed that the PpIX in the presence of PAMAM dendrimers G-4.5 and G4-OH presented solubility diagrams of BS type, and BI type in the presence of PAMAM G4. Studies of scanning UV-VIS and fluorescence indicated the presence of aggregates mainly in PpIX-PAMAM G-4.5 solution. The PpIX-PAMAM G4-OH complexes showed a mean size of 13.2 nm and zeta potential of -3.41; the complexes with PAMAM dendrimer G-4.5 had a bi-dispersed population, with sizes of 31 and 391 nm and a zeta potential of -17.3. The analysis of DSC and Fourier transform infrared Fourier showed changes in the characteristics of PpIX when it was complexed with the dendrimers. Passive skin permeation and retention studies with the complexes containing 0.006 mg/ml PpIX had not increased PpIX penetration, however, the complexation allowed greater amounts of PpIX to become available in the donor solution, and experiments with 1 mg/mL of PpIX increased significantly the penetration of the drug. Moreover, dendrimer PAMAM G4-OH seemed to act as a penetration enhancer. Iontophoresis did not increase skin penetration of PpIX compared to passive studies when the PpIX-PAMAM G4.5 was studied, likely because the electric current increased PpIX release from the complexes, forming aggregates large enough to not penetrate through the skin. On the other hand, anodic iontophoresis increased significantly the penetration of the PpIX-PAMAM G4-OH by eletrosmosis, spreading the drug to deep skins layers, also reaching the receiver solution. Studies in cell culture confirmed the ability of dendrimers to increase the penetration of PpIX through the membrane. The complexation improved the distribution of PpIX within the cells and significantly increased photocytotoxic of the porphyrin.