Modelo de irradiação e avaliação de degradação para descontaminação de líquidos de preservação de órgãos para transplante por inativação fotodinâmica

Abstract

A Terapia Fotodinâmica (TFD) é uma modalidade promissora no tratamento de variadas lesões, como câncer, que consiste na administração de um agente fotossensibilizador (FS), localizador do tumor, que será ativado por uma irradiação de luz visível. Essa terapia desencadeia uma sequência de processos fotoquímicos e fotobiológicos formando espécies reativas de oxigênio [EROs], que são de alta capacidade oxidativa. Estas espécies provocam a morte celular e subsequente necrose, causando danos irreversíveis aos tecidos tumorais. Tais aplicações podem ser utilizadas como ferramentas para a descontaminação de fluidos de preservação de órgãos através de um dispositivo envolvendo irradiação com luz no espectro visível da radiação eletromagnética, com a iluminação disposta perimetralmente à região iluminada. O processo deve baratear e acelerar o procedimento de desinfecção de órgãos a níveis aceitáveis para implante em pacientes, permitindo que o líquido de preservação utilizado possa ser descontaminado e recirculado através do órgão, ao invés de descartado e, com isso, aumentando a disponibilidade de órgãos para transplante. O dispositivo de descontaminação de fluidos possui quatro arranjos de diodos emissores de luz (LED) simetricamente dispostos em torno de um tubo de quartzo inseridas num suporte tubular que impede que a luz escape da cavidade iluminada. Ao estimar a fluência total entregue ao líquido irradiado e assim determinar a quantidade de energia depositada na solução circulante, é possível conhecer os parâmetros de irradiação e estimar um valor de fluência suficiente para que o tratamento seja efetivo. Assim, este trabalho tem por objetivo elaborar a modelagem do dispositivo que irradia o líquido de preservação através a fonte de luz à base de LED, utilizando o programa MATLAB, e a realização dos experimentos usando inativação fotodinâmica com azul de metileno, sendo assim possível determinar adequadamente as doses de luz entregues durante o protocolo de descontaminação comparando medidas teóricas e experimentais.

Photodynamic Therapy (PDT) is a promising modality in the treatment of various lesions, such as cancer, which consists of administering a photosensitizing agent (PS), tumor locator, which will be activated by visible light irradiation. This therapy triggers a sequence of photochemical and photobiological processes forming reactive oxygen species [ROS], which have a high oxidative capacity. These species cause cell death and subsequent necrosis, causing irreversible damage to tumor tissues. Such applications can be used as tools for the decontamination of organ preservation fluids through a device involving irradiation with light in the visible spectrum of electromagnetic radiation, with the illumination arranged perimeter to the illuminated region. The process should reduce the cost and speed up the organ disinfection procedure to acceptable levels for implantation in patients, allowing the preservation liquid used to be decontaminated and recirculated through the organ, instead of being discarded, thus increasing the availability of organs. for transplant. The fluid decontamination device has four arrangements of light emitting diodes (LED) symmetrically arranged around a quartz tube inserted in a tubular support that prevents light from escaping the illuminated cavity. By estimating the total fluence delivered to the irradiated liquid and thus determining the amount of energy deposited in the circulating solution, it is possible to know the irradiation parameters and estimate a sufficient fluence value for the treatment to be effective. Thus, this work aims to elaborate the modeling of the device that irradiates the preservation liquid through the LED-based light source, using the MATLAB program, and the realization of the experiments using photodynamic inactivation with methylene blue, thus being possible to determine adequately the light doses delivered during the decontamination protocol comparing theoretical and experimental measures.