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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.82.2018.tde-20082018-120359
Document
Author
Full name
Ma Hui Ling
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2016
Supervisor
Committee
Perussi, Janice Rodrigues (President)
Anibal, Fernanda de Freitas
Oliveira, Kleber Thiago de
Ribeiro, Anderson Orzari
Title in Portuguese
Estudo comparativo da eficiência fotodinâmica da hipericina e da curcumina em células tumorais
Keywords in Portuguese
Curcumina
Fotossensibilizadores
Hipericina
Terapia fotodinâmica
Abstract in Portuguese
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 (ε), 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.
Title in English
A comparative study on the photodynamic efficiency of Curcumin and Hypericin in tumor cells
Keywords in English
Curcumin
Hypericin
Photodynamic therapy
Photossensitizers
Abstract in English
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 (ε), 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.
 
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Publishing Date
2018-08-21
 
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