Aspectos ópticos e histopatológicos do uso combinado de técnicas cirúrgicas com terapia fotodinâmica

• Main Author: Rego Filho, Francisco de Assis Martins Gomes
• Other Authors: Araújo, Maria Tereza de
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Alagoas 2017
• Subjects: Terapia fotodinâmica; Bisturis eletrônicos; Lasers cirúrgicos; Biofotônica; Photodynamic therapy; Electronic scalpels; Surgical lasers; Biophotonics; CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
• Online Access: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/1692

Photodynamic therapy (PDT) is an alternative technique for treatment of tumors and other lesions. It results from the combination of three factors: a photosensitizer (PS), molecular oxygen and light. This combination triggers photochemical reactions that result in the destruction of cells and their neighborhoods. Because the FS presents preferential retention in tumors, its effect becomes localized, selectively destroying the tumor parenchyma and stroma only. However, the penetration of light during PDT is limited due to attenuation of the possible excitation wavelengths by the biological tissue itself. Thus, the depth of treatment is not sufficient to ensure the treatment of extensive lesions. To overcome this difficulty, one strategy is to surgically remove the bulk of the lesion, and then applying the PDT on the surgical bed. However, it is unknown how the alterations caused by surgical techniques (bleeding, coagulation, inflammatory processes, etc.) influence the optical properties of biological tissues as to compromise a subsequent PDT protocol. This work aims to study the influence of using surgical techniques prior to a PDT protocol in an animal model. It was applied four surgical tools (electrocautery, ultrasonic scalpel, long-pulsed Er:YAG laser and ultrashort-pulsed Ti: Sapphire laser) in order to verify the most recommended for a surgery + PDT combined protocol, using Photogem ® as the photosensitizer. Surface and subsurface changes were performed to simulate the remaining tissue properties treated with such techniques. The order of application between photosensitization and surgery was one of the study variables. In vivo fluorescence spectroscopy, confocal fluorescence microscopy of the necrotic tissue (ex vivo) and histopathology were used as analysis techniques of the tissue response. The analysis of ex vivo necrosis fluorescence made possible to assess the damage to biological tissues, supporting the histopathological analysis. Analyzing the depth of necrosis was important to confirm the generation of photodynamic effect in tissues previously modified by the use of surgery. Testing a surgical excision protocol, the same success was obtained. Through in vivo fluorescence it was possible to detect the concentration of the PS in all steps of the protocols. A hypothesis of increased electrical conductivity of photosensitized tissue is proposed to explain the decrease in thermal damage observed during excision. Finally, the full feasibility of the combination between surgery and PDT was verified, with space to suggest guidelines for the implementation of future protocols involving combined use of the studied techniques. === Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico === A Terapia Fotodinâmica (TFD) é uma técnica alternativa para o tratamento de tumores e outras lesões. Ela é fruto da combinação de três fatores: um fotossensibilizador (FS), o oxigênio molecular e luz. Esta junção desencadeia reações fotoquímicas que resultam na destruição de células e suas vizinhanças. Pelo fato de o FS apresentar retenção preferencial em tumores, seu efeito torna-se localizado, destruindo seletivamente apenas o parênquima e o estroma tumorais. Contudo, a penetração de luz durante a TFD é limitada, devido à atenuação dos possíveis comprimentos de onda de excitação pelo próprio tecido biológico. Assim, a profundidade de tratamento não é suficiente para garantir o tratamento de lesões extensas. Para superar esta dificuldade, uma estratégia é remover cirurgicamente a maior parte da lesão, aplicando a TFD em seguida no leito cirúrgico. No entanto, desconhecem-se como as alterações provocadas por técnicas cirúrgicas (hemorragia, coagulação, processos inflamatórios, etc.) influenciam nas propriedades ópticas dos tecidos biológicos a ponto de comprometer um subsequente protocolo de TFD. O presente trabalho se propõe a estudar a influência do uso de cirurgia anterior ao protocolo de TFD em um modelo animal. Foram aplicadas quatro ferramentas cirúrgicas (bisturi elétrico, bisturi ultrassônico, laser de Er: YAG de pulsos longos e laser de Ti: Safira de pulsos ultracurtos) com o fim de verificar a mais recomendável para o protocolo combinado de cirurgia + TFD, utilizando o Photogem® como fotossensibilizador. Simularam-se alterações de superfície e sub-superfície no tecido remanescente tratado com tais técnicas. A ordem de aplicação cirurgia-fotossensibilização foi uma das variáveis do estudo. Como técnicas de análise da resposta tecidual foram utilizadas: espectroscopia de fluorescência in vivo, microscopia confocal de fluorescência do tecido necrosado (ex vivo) e histopatologia. A análise da fluorescência da necrose ex vivo tornou possível avaliar os danos provocados nos tecidos biológicos, corroborando com a análise histopatológica. A análise da profundidade de necrose foi determinante para confirmar a geração de efeito fotodinâmico em tecidos anteriormente alterados pelo uso de cirurgia. Testando um protocolo de excisão cirúrgica propriamente dita, verificou-se o mesmo sucesso. Através da fluorescência in vivo foi possível detectar a concentração do FS em todas as etapas dos protocolos. Uma hipótese de aumento da condutividade elétrica do tecido fotossensibilizado é proposta para explicar a diminuição do dano térmico observado na excisão. Por fim, foi verificada a viabilidade total da combinação entre cirurgia e TFD, com espaço para sugerir diretrizes para a execução de futuros protocolos que envolvam uso combinado das técnicas estudadas.