External illumination photonic therapies for pneumonia: experimental models and light propagation simulation (2024)
- Authors:
- Autor USP: TOVAR, JOHAN SEBASTIAN DIAZ - IFSC
- Unidade: IFSC
- Sigla do Departamento: FCM
- DOI: 10.11606/T.76.2024.tde-28112024-090333
- Subjects: TERAPIA FOTODINÂMICA; RADIAÇÃO INFRAVERMELHA; MÉTODO DE MONTE CARLO; DOSIMETRIA
- Keywords: Antimicrobial photodynamic therapy; Dosimetria pulmonar; Indocyanine green; Lung dosimetry; Luz infravermelha próxima (NIR); Monte Carlo simulations; Near-infrared (NIR) light; Simulações de Monte Carlo; Terapia fotodinâmica antimicrobiana; Verde de indocianina
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: As infecções respiratórias inferiores, pneumonia, continuam sendo um desafio global significativo para a saúde, exacerbado pela crescente resistência antimicrobiana, que limita a eficácia dos tratamentos antibióticos tradicionais. A terapia fotodinâmica antimicrobiana (TFDa) oferece uma alternativa promissora, usando luz para ativar fotossensibilizadores que geram espécies reativas de oxigênio, matando células microbianas. Este estudo explora o uso de luz de comprimento de onda de 808 nm para penetrar na parede torácica e ativar o indocianina verde (ICV) para uma resposta fotodinâmica nos pulmões. Um painel de laser personalizado, emitindo luz a uma irradiância de 78 ± 10 mW/cm^[2] e centralizado em 808 nm, foi desenvolvido para essa finalidade. Simulações de Monte Carlo foram realizadas para modelar a migração de fótons através dos tecidos da parede torácica, identificando a pele e a gordura subcutânea como os absorvedores primários. Em experimentos ex vivo usando uma caixa torácica de porco, 3% a 5% da irradiância emitida transmitida através da parede torácica. Apesar dessa baixa transmissão, uma redução de 99,9% de Streptococcus pneumoniae foi alcançada após 42,6 minutos de irradiação, demonstrando a eficácia potencial da aPDT. Experimentos in vivo em um porco de 34 kg apoiaram ainda mais essas descobertas, com 15% da irradiância emitida atingindo o tecido pulmonar. Esses resultados sugerem que a iluminação torácica externa com luz NIR pode atingir níveis de fluênciaterapêutica necessários para fotobiomodulação pulmonar e inativação fotodinâmica. Simulações complementares de Monte Carlo usando modelos anatômicos 3D derivados de tomografias computadorizadas humanas avaliaram a dosimetria de luz em diferentes condições pulmonares, incluindo pneumonia e COVID-19. Essas simulações revelaram variações significativas na deposição de energia e distribuição de fluência dentro dos lobos pulmonares sob diferentes condições patológicas e configurações de fonte de luz. Em resumo, este estudo destaca o potencial da luz NIR externa para penetrar efetivamente na parede torácica e atingir a inativação fotodinâmica dentro dos pulmões. A combinação de dados experimentais e modelagem anatômica detalhada é crucial para otimizar terapias baseadas em luz para doenças respiratórias
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2024
- Data da defesa: 04.10.2024
- Status:
- Artigo publicado em periódico de acesso aberto (Gold Open Access)
- Versão do Documento:
- Versão publicada (Published version)
- Acessar versão aberta:
-
ABNT
DIAZ TOVAR, Johan Sebastian. External illumination photonic therapies for pneumonia: experimental models and light propagation simulation. 2024. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2024. Disponível em: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-28112024-090333/. Acesso em: 07 abr. 2026. -
APA
Diaz Tovar, J. S. (2024). External illumination photonic therapies for pneumonia: experimental models and light propagation simulation (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-28112024-090333/ -
NLM
Diaz Tovar JS. External illumination photonic therapies for pneumonia: experimental models and light propagation simulation [Internet]. 2024 ;[citado 2026 abr. 07 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-28112024-090333/ -
Vancouver
Diaz Tovar JS. External illumination photonic therapies for pneumonia: experimental models and light propagation simulation [Internet]. 2024 ;[citado 2026 abr. 07 ] Available from: https://teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-28112024-090333/ - Study of the principles involved in the activation of indocyanine green by infrared radiation in the photodynamic inactivation of pneumonia
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