Compreensão dos mecanismos básicos da interação do ultrassom com sensibilizadores e tecidos biológicos para o aperfeiçoamento de terapia sonodinâmica.

• Processo: 23/14868-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2024
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física Geral
• Pesquisador responsável: Sebastião Pratavieira
• Beneficiário: Sebastião Pratavieira
• Instituição Sede: Instituto de Física de São Carlos (IFSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Acústica Cavitação Ultrassom
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Acústica | cavitação | ultrassom | Física Médica, Acústica

Resumo

Técnicas de tratamento de câncer baseadas em reações dinâmicas, ou seja, baseadas na produção de espécies reativas de oxigênio (ERO) estão se tornando cada vez mais uma opção eficiente, segura e com poucos efeitos colaterais. A produção de ERO dentro de uma lesão resultam em processos de morte celular, principalmente por apoptose e necrose. A terapia fotodinâmica (TFD), é a técnica mais difundida e produz ERO através da combinação de luz e uma molécula fotossensível. Todavia, outras formas de geração ERO também estão se mostrando promissoras para algumas situações, tais como a terapia sonodinâmica (TSD), ou seja, geração de ERO pela interação de ultrassom (US) de baixa intensidade com algum agente sonosensível. A TSD consiste em um procedimento não invasivo que pode ser utilizado no combate de células cancerígenas.As ondas ultrassônicas podem ser utilizadas para as mais diversas terapias e diagnóstico de doenças humanas. Dentre as vantagens da utilização de terapias com US, pode- se citar a fácil penetração no tecido biológico e sua não absorção por tumores pigmentados, o que pode torná-lo eficaz no combate às células do tipo melanoma. A propagação do US no tecido pode desencadear uma série de efeitos capazes de causar danos às células, como a nucleação e cavitação acústicas, ou seja, a formação e oscilação de bolhas de gás e vapor no meio.Apesar de diversos estudos in vitro, in vivo e clínicos publicados de TSD, ainda não há uma total compreensão dos fenômenos físicos envolvidos nessa técnica. Existem três mecanismos propostos que podem resultar em morte celular por TSD, os quais estão baseados no fenômeno da cavitação acústica. O primeiro mecanismo envolve a ação das forças mecânicas severas (i.e., ondas de choque, microstreaming e microjatos) sobre a membrana celular induzindo a lise celular. O segundo mecanismo proposto é baseado no fenômeno da sonoluminescência. Dessa forma, a emissão de luz sonoluminescente fotoativa o sonosensibilizador seguindo o mesmo mecanismo da TFD, gerando ERO. O terceiro mecanismo envolve a ação das microrregiões de alta temperatura e pressão gerados durante a cavitação inercial. Essas condições extremas geram a pirólise do SS e a formação de ERO altamente citotóxicos e de curta duração. Nesse projeto, buscamos consolidar as bases físicas da TSD, desenvolvendo a área de acústica de interação com tecidos biológicos. Para isso, inicialmente vamos modelar a propagação do US em tecidos biológicos e prever regiões de nucleação e cavitação estável e inercial. E com isso, quantificar e melhor controlar a ocorrência de cada um dos mecanismos propostos de ação da TSD. Em seguida, estudar a interação do US com diversas moléculas a fim de determinar quais as características químicas que resultam em um eficiente sonosensibilizador. (AU)

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

PONCE AYALA, ERIKA TONETH; ALVES, FERNANDA; SILVA E CARVALHO, IAGO; SOUZA, MURILO DE OLIVEIRA; BAGNATO, VANDERLEI SALVADOR; PRATAVIEIRA, SEBASTIAO. Assessing reactive oxygen species generation during sonophotodynamic activity using chemical probes. OPTICAL METHODS FOR TUMOR TREATMENT AND DETECTION: MECHANISMS AND TECHNIQUES IN PHOTODYNAMIC THERAPY XXXII, v. 12823, p. 10-pg., 2024-01-01. (13/07276-1, 14/50857-8, 23/14868-4)

ROCHA, MATHEUS B.; PRATAVIEIRA, SEBASTIAO; VIEIRA, RENAN SOUZA; GELLER, JULIANA DUARTE; STEIN, AMANDA LIMA MUTZ; DE OLIVEIRA, FERNANDA SALES SOARES; CANUTO, TANIA R. P.; VIEIRA, LUCIANA DE PAULA; ROSSONI, RENAN; SANTOS, MARIA C. S.; et al. Fluorescence images of skin lesions and automated diagnosis using convolutional neural networks. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy, v. 52, p. 15-pg., 2025-04-01. (23/14868-4)

PONCE AYALA, ERIKA TONETH; REQUENA, MICHELLE BARRETO; BAGNATO, VANDERLEI SALVADOR; PRATAVICIRA, SEBASTIAO. Quantification of Protoporphyrin IX in Murine Pigmented Melanoma Induced by Systemic and Topical ALA Administration Protocols. OPTICAL METHODS FOR TUMOR TREATMENT AND DETECTION: MECHANISMS AND TECHNIQUES IN PHOTODYNAMIC THERAPY XXXII, v. 12823, p. 8-pg., 2024-01-01. (13/07276-1, 22/10860-6, 14/50857-8, 23/14868-4)

ANTUNES, CAMILA A.; TOVAR, JOHAN S. D.; PRATAVIEIRA, SEBASTIAO. Theoretical study of the conditions for acoustic nucleation and cavitation in biological tissue for its application in sono-photodynamic therapy. CLINICAL BIOPHOTONICS III, v. 13009, p. 10-pg., 2024-01-01. (13/07276-1, 14/50857-8, 23/14868-4)