Hemoporfin-mediated photodynamic therapy for the treatment of port-wine stain birthmarks in pediatric patients

Abstract: Port-wine stain is a type of common congenital superficial telangiectasia in the dermal layer mostly occurring on the forehead, face, and neck. The affected skin shows abnormal red or purple lesions, which darken and thicken. Nodular changes may develop with advancing age. If untreated, port-wine stains scarcely regress, which can have serious lifelong psychological impact on patients and affect their quality of life. In this report, we focused on two cases of port-wine stain in pediatric patients; the youngest patient was only 1.5 years old. During and after treatment, Hemoporfin-mediated photodynamic therapy features fewer adverse reactions, short light protection period, easy nursing, and good efficacy.

Photodynamic inactivation of four Candida species induced by photogem®

This study evaluated the in vitro susceptibility of C. albicans, C. dubliniensis, C. tropicalis and C. krusei to photodynamic therapy (PDT) induced by Photogem® and light emitting diode (LED). Suspensions of each Candida strain were treated with three photosensitizer (PS) concentrations (10, 25 and 50 mg/L) and exposed to 18.0, 25.5 and 37.5 J/cm² LED light fluences (λ ~ 455 nm). Control suspensions were treated only with PS concentrations, only exposed to the LED light fluences or not exposed to LED light or PS. Sixteen experimental conditions were obtained and each condition was repeated three times. From each sample, serial dilutions were obtained and aliquots were plated on Sabouraud Dextrose Agar. After incubation of plates (37 ºC for 48 hours), colonies were counted (cfu/mL) and the data were statistically analyzed by ANOVA and the Tukey test (α=0.05). Complete killing of C. albicans was observed after 18.0 J/cm² in association with 50 mg/L of PS. C. dubliniensis were inactivated after 18.0 J/cm² using 25 mg/L of PS. The inactivation of C. tropicalis was observed after photosensitization with 25 mg/L and subsequent illumination at 25.5 J/cm². For C. krusei, none of the associations between PS and light resulted in complete killing of this species. PDT proved to be effective for the inactivation of C. albicans, C. dubliniensis and C. tropicalis. In addition, reduction in the viability of C. krusei was achieved with some of the PS and light associations.

Avaliação do efeito citotóxico da terapia fotodinâmica associada ao LED e ao Photogem® sobre a mucosa bucal de rato / Toxicity of the photodynamics therapy with LED associated to Photogem®: an in vivo study

A utilização da PDT para tratamento de diferentes tipos de infecções, tal como a candidose bucal, tem sido estudada. Entretanto, poucos são os dados científicos que relatam os possíveis efeitos tóxicos dessa terapia. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos da irradiação na mucosa bucal de ratos com LED azul (de 460 nm e potência de 200 mW/cm2) em presença do fotossensibilizador (FS) Photogem®, em duas diferentes concentrações (500 mg/L e 1000 mg/L). Para isso, foram utilizados 101 ratos (Rattus Norvegicus Albinus Holtzman) distribuídos em 6 grupos, de acordo com os seguintes tratamentos: Grupo 1 ­ controle; Grupo 2 ­ aplicação do FS (500 mg/L); Grupo 3 ­ aplicação do FS (500 mg/L) e irradiação com LED; Grupo 4 - aplicação do FS (1000 mg/L); Grupo 5 ­ aplicação do FS (1000 mg/L) e irradiação com LED; e Grupo 6 ­ irradiação com LED. O FS foi aplicado por 30 minutos (tempo de pré-incubação) e o tempo de irradiação da mucosa foi de 20 minutos (dose de 144 J/cm2 ). Decorridos os 4 períodos de avaliação propostos (0 dia, 1dia, 3 dias e 7 dias), os animais tiveram a mucosa palatina fotografada para análise macroscópica, sendo então imediatamente sacrificados para remoção cirúrgica do palato e posterior análise em microscopia de luz e de fluorescência. Um mapeamento térmico foi realizado a fim de avaliar a variação de temperatura ocorrida no tecido durante a irradiação com LED. Macroscopicamente, em todos os grupos experimentais e para todos os períodos de avaliação propostos na presente pesquisa, observou-se que a mucosa apresentava-se intacta, com aspecto de normalidade semelhante ao do Grupo 1 (controle). Microscopicamente, alterações teciduais, caracterizadas especialmente por discreta inflamação, puderam ser observadas na mucosa palatina de apenas 4 de um total de 80 animais submetidos a PDT. A penetração do fotossensibilizador na mucosa tratada pôde ser observada por meio da emissão de fluorescência do Photogem® , tendo este FS se mantido presente apenas no tecido epitelial. O mapeamento térmico revelou que a temperatura aumentou de 35ºC para 41ºC durante 20 minutos de irradiação. Dentro das condições experimentais avaliadas, foi possível concluir que a PDT, utilizando Photogem® nas concentrações de 500 mg/L e 1000 mg/L associado ou não à irradiação com LED (dose de 144 J/cm2), não foi tóxica para a mucosa palatina de ratos

The use of PDT has been investigated for the treatment of different types of infection, like oral candidosis. There are, however, few research-based data that report the possible toxic effects of this therapy. Therefore, this study evaluated the effects of irradiating the palatal mucosa of rats with blue LED (460 nm; 200 mW/cm²) in the presence of the photosensitizer Photogem® at two concentrations (500 and 1000 mg/L). Then, 101 rats (Rattus norvegicus albinus Holtzman) were randomly distributed in six groups, according to the treatment performed on the palatal mucosa: Group 1: control; Group 2: Photogem® (500 mg/L); Group 3: Photogem® (500 mg/L) + blue LED; Group 4 - Photogem® (1000 mg/L); Group 5: (1000 mg/L) + blue LED; and Group 6: blue LED. The exposure times to the photosensitizing agent and to the light source were 30 min (pre-incubation time) and 20 min (144 J/cm2 energy density), respectively. At 0, 1, 3 and 7 days posttreatment, the animals had their palatal mucosa photographed for macroscopic analysis and were immediately sacrificed. The palate was removed for further analysis by light and fluorescence microscopy. Thermal mapping was made to evaluate the temperature change occurred in the tissue during LED irradiation. In all experimental groups and periods, the macroscopic analysis revealed intact mucosa with normal aspect similar to that of Group 1 (control). Tissue alterations, characterized primarily by a mild inflammation, were observed microscopically on the mucosa of only 4 out of 80 animals subjected to PDT. Photosensitizer penetration into the treated mucosa was identified by the fluorescence emitted by Photogem® and was limited to the epithelial layer. The thermal mapping revealed a temperature increase from 35 to 41ºC during the 20-min irradiation. In conclusion, under the tested conditions, PDT using Photogem® at 500 and 1000 mg/L concentrations associated or not to LED irradiation (144 J/cm2) was not toxic to the rat palatal mucosa

Efetividade da terapia fotodinâmica na inativação de Candida spp / Effectiveness of photodynamic therapy on the inactivation for Candida spp

O surgimento da resistência antifúngica aos tratamentos convencionais tem proporcionado o desenvolvimento de novas modalidades terapêuticas para o tratamento da candidose bucal. Nesse contexto, a utilização da PDT vem sendo sugerida como método alternativo para a inativação de microrganismos patogênicos. Este estudo avaliou a efetividade da PDT na inativação de C. albicans e C. glabrata, ATCC e resistente a fluconazol, por meio da utilização do agente fotossensibilizador Photogem® e da iluminação com LEDs de comprimento de onda azul. Inicialmente, os microrganismos avaliados foram inoculados em tubos de ensaio contendo meio de cultura líquido e incubados overnight a 37ºC. Em seguida, foram obtidas suspensões celulares das espécies de Candida avaliadas. Essas suspensões foram transferidas para placas de 96 orifícios, tratadas com cinco diferentes concentrações de Photogem® (2,5; 5; 10; 25 e 50mg/L) e expostas a quatro doses de luz (10,5; 18; 25,5 e 37,5J/cm2). Suspensões adicionais foram tratadas somente com as cinco concentrações do fotossensibilizador ou apenas com as quatro doses de luz. Cada condição experimental foi realizada três vezes. Após a realização desses experimentos, foram obtidas diluições seriadas de cada amostra (10-1 a 10-3), e alíquotas de 25 µL dessas diluições foram plaqueadas, em triplicatas, em Sabouraud Dextrose Agar. Adicionalmente, alíquotas de 25 µL foram removidas das cavidades das placas de orifícios e transferidas diretamente para um quadrante da placa de Petri, sem a realização de diluição. As placas foram incubadas a 37ºC por 48 horas. Após a incubação, foi realizada a contagem das colônias viáveis (ufc/mL), e os valores obtidos foram analisados com o teste t de Student (p < 0,05). Os 16 resultados demonstraram que a inativação de Candida spp. ocorreu de forma concentração/dose dependente, que resultou na completa inativação desses microrganismos em determinadas condições experimentais. A dose de luz mínima que promoveu a completa inativação das duas origens de C. albicans foi 18 J/cm2, em associação com 50mg/L de Photogem® . Após a aplicação de 25,5 e 37,5 J/cm2, baixas concentrações de fotossensibilizador foram requeridas para a inativação total dessa espécie, sendo que diferenças estatisticamente significantes foram apontadas entre os valores obtidos para as duas origens de C. albicans. Também foram observadas diferenças estatisticamente significantes na obtenção da inativação total das duas origens de C. glabrata. Para a ATCC, não houve crescimento de colônias viáveis após o tratamento com 10, 25 e 50 mg/L de Photogem® seguido de iluminação a 37,5 J/cm2 . No entanto, somente as concentrações de 25 e 50 mg/L foram capazes de eliminar a C. glabrata resistente a fluconazol, nas doses de 25,5 e 37,5 J/cm2. Assim, a fotoativação do Photogem® pela luz do LED demonstrou efetividade na inativação das duas espécies de Candida avaliadas, ATCC e resistente a fluconazol

Oral candidosis is an opportunistic infection that affects a significant percentage of the population. The oral infection caused by Candida spp. is usually treated with topical and systemic antifungal drugs. However, the widespread use of these agents has resulted in an alarming increase in the rate of antifungal resistance. Recently, the photodynamic therapy (PDT) has been studied as an alternative modality of killing microorganisms, including viruses, fungi and bacteria. The aim of this study was to determine whether Candida albicans and C. glabrata, ATCC and fluconazole-resistant strains, could be photosensitized by Photogem® in combination with blue Light Emitted Diode (LED). Suspensions of each Candida strain, containing viable cells per milliliter, were treated with five concentrations of Photogem® (2.5, 5, 10, 25 and 50 mg/l), followed by LED irradiation in four light doses (10.5, 18, 25.5 and 37.5 J/cm2). Each experimental condition was carried out in triplicate and repeated tree times. From each sample, serial dilutions were obtained and aliquots of 25 µl of each dilution were plated on Sabouraud Dextrose Agar. All plates were incubated at 37°C for 48 hours. After incubation, colonies were counted (CFU/ml) and the data were statistically analyzed by the Student's t test (p < 0.05). The results demonstrated a concentration/dose-dependent pattern of inactivation, that resulted in complete elimination of all Candida evaluated. The minimal light dose for the complete inactivation of both C. albicans source was 18 J/cm2 , in conjunction with 50 mg/l of Photogem®. After 25.5 and 37.5 J/cm2 , a lower concentration of Photogem® was required to totally inactivate C. albicans ATCC (5 and 2.5 mg/l) in comparison with C. albicans fluconazole-resistant (10 and 5 mg/l). There were statistically significant differences in the log (CFU/ml) for the minimal light dose to complete inactivation of both C. glabrata sources. For C. glabrata ATCC, no viable cells were detected after treatment with 10, 25.5 or 50 mg/l of Photogem® followed by 37.5 J/cm2 , while the association of 25 mg/l with 25.5 J/cm2 was sufficient to totally inactivate the C. glabrata fluconazole-resistant. The photoactivation of Photogem® by blue LED light proved to be effective for the inactivation of fluconazole-resistant and ATCC strains of C. albicans and C. glabrata

Terapia fotodinâmica em hiperoxigenaçäo hiperbárica / Photodynamic therapy in hyperbaric hyperoxia

A Terapia Fotodinâmica (PDT) tem-se mostrado uma técnica seletiva promissora no tratamento do câncer. Após injeção intravenosa de um sensibilizador, que é retido por várias horas em células neoplásias, o tecido é irradiado por um laser, e devido a um mecanismo de transferência de energia não radiativa, agentes citotóxicos são produzidos, induzindo as células tumorais à morte. A técnica de hiperoxigenação hiperbárica (HBO) permite elevar o suprimento de oxigênio molecular, nos tecidos tumorais permitindo potencializar a PDT. Para avaliar o efeito combinado (PDT+HBO), desenvolvemos um modelo experimental que consiste na irradiação de tumores sólidos subcutâneos em dorso de ratos.

Photodynamic Therapy (PDT) have been demonstrated a very promising selectivity potential in cancer treatment. After an intravenous infusion of sensitizes, which is retained for severa! hours inside the neoplasic cells, the tissue is irradiated with a laser beam, and due a non-radiactive transfer mechanism, cytotoxic agents are produced, inducing death of the tumor cells. Hyperbaric hyperoxia (HBO) allows the tissues to achieve high supply of molecular oxygen. ln order to evaluate this combined effect of both therapies an experimental model was developed, creating a tumor mass in the dorsal subcutaneous tissue of rats.