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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Carolina de Paula Campos
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2019
Supervisor
Committee
Kurachi, Cristina (President)
Bachmann, Luciano
Bernardi, Juliana Cancino
Cominetti, Márcia Regina
Itri, Rosangela
Title in Portuguese
Investigação da terapia fotodinâmica em culturas 3D de tumor de mama crescidas pelo método de levitação magnética
Keywords in Portuguese
Câncer de mama
Microespectroscopia raman
Modelo 3D
Terapia fotodinâmica
Abstract in Portuguese
O câncer de mama é a segunda maior causa de morte em mulheres em todo o mundo. Nas últimas décadas, a terapia fotodinâmica (TFD) tem sido investigada em estudos clínicos como uma alternativa minimamente invasiva para recidivas em pele na parede torácica após mastectomia. Para entender os efeitos da TFD em tumores sólidos, estudos in vitro em modelos que mimetizem a morfologia e ambiente natural de ocorrência do tumor são essenciais. Nesse contexto, existem modelos de cultura tridimensional (3D), como o método de levitação magnética (MLM) que permite a formação de esferoides da ordem de milímetros em poucos dias. Os objetivos deste trabalho foram caracterizar o crescimento dos tumores no MLM com MCF-7, uma linhagem de células de câncer de mama, investigar citotoxicidade e distribuição dos fotossensibilizadores (FS) nesse modelo, avaliar os efeitos da TFD nas culturas 3D milimétricas in vitro e em modelo de membrana corioalantóica (CAM). A protoporfirina IX (PpIX) e um derivado de clorina e6 (PDZ) foram utilizados nas investigações de citotoxicidade e distribuição. Os protocolos de TFD foram realizados com PDZ ativado por baixas fluências de luz (1, 3 e 4 J/cm2), para obtenção de tumor remanescente, entregues por uma fonte de luz emitindo em 660 nm. Nossos resultados mostraram que com o MLM foi possível gerar tumores do tamanho de interesse (2,39 ± 0,04 mm de diâmetro aparente médio) e foi observado que a PpIX não foi distribuída por todo tumor nos parâmetros analisados. Já o PDZ se distribuiu homogeneamente por todo tumor na concentração de 100 μg/mL e com 50 μg/mL foi possível reproduzir uma distribuição heterogênea do FS como ocorre in vivo. Protocolos de TFD com baixa fluência de luz foram padronizados para gerar baixa taxa de morte e destruição parcial dos tumores. Nos protocolos de uma sessão de 3 J/cm2 e 3 sessões de 1 J/cm2, a microspectroscopia Raman identificou sinais de apoptose a curto prazo e dano na matriz extracelular a longo prazo. Nossos resultados demonstraram possíveis efeitos da TFD em tumores sólidos quando há presença de tumor remanescente. Acreditamos que esses resultados podem auxiliar futuros estudos referentes à resistência de tumores à TFD, aumento de agressividade e metástase. Os testes em CAM foram inconclusivos, mas sugerem a possibilidade de interação do tumor com a membrana.
Title in English
Investigation of photodynamic therapy in 3D cultures of breast tumor grown by the magnetic levitation method
Keywords in English
3D model
Breast cancer
Photodynamic therapy
Raman microspectroscopy
Abstract in English
Breast cancer is the second leading cause of death in women around the world. In the last decades, Photodynamic Therapy (PDT) has been investigated in clinical studies as a minimally invasive alternative for chest wall recurrence after mastectomy. To understand the effects of PDT on solid tumors, in vitro studies on models that mimic the morphology and natural environment of the tumor are essential. In this context, there are three-dimensional (3D) culture models, such as the magnetic levitation method (MLM) that allows formation of milimetric tumors in few days. The purpose of this work were to characterize the growth of MLM tumors with MCF-7, a breast cancer cell line, to investigate cytotoxicity and distribution of the photosensitizer (PS) in the model, to evaluate the effects of PDT on millimetric 3D cultures in vitro and in a model of chorioallantoic membrane (CAM). Protoporphyrin IX (PpIX) and a chlorin e6 derivative (PDZ) were used for the cytotoxicity assay and distribution investigations. The PDT protocols were performed with PDZ activated by low fluences of light (1, 3 e 4 J/cm2), aiming to obtain a remaining tumor, delivered by a light source emitting at 660 nm. Our results showed that with the MLM it was possible to generate tumors of interest size (2.39 ± 0.04 mm of mean diameter). PDZ was homogeneously distributed throughout the tumor at a concentration of 100 μg/mL, and at 50 μg/mL it was possible to reproduce a heterogeneous distribution of the PS as seen in vivo. Low-fluence PDT protocols were standardized to generate death rate and partial destruction of tumors. After the protocols of one session of 3 J/cm2 and 3 sessions of 1 J/cm2, Raman microspectroscopy identified signs of apoptosis in short-term and extracellular matrix damage in long-term. Our results demonstrated some possible effects of PDT on solid tumors when there is presence of tumor remaining. We believe that these results may support future studies regarding tumor resistance to PDT, increase of aggressiveness and metastasis. The CAM tests were inconclusive, but there is a possibility of tumor-to-membrane interaction.
 
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Publishing Date
2019-10-18
 
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