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Tipo: TCC
Título : Desenvolvimento e validação preliminar de um sistema de irradiação por LED para aplicação em terapia fotodinâmica e ensaios in vitro
Título en inglés: Development and preliminary validation of an LED irradiation system for application in photodynamic therapy and in vitro assays
Autor : Bessa, Caio Alves Rodrigues
Tutor: Teixeira, Edson Holanda
Co-asesor: Pinheiro, Aryane de Azevedo
Palabras clave en portugués brasileño: Terapia fotodinâmica;Sistemas de irradiação por LED;Fotoativação
Palabras clave en inglés: Photodynamic therapy;LED irradiation systems;Photoactivation
Áreas de Conocimiento - CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Fecha de publicación : 2026
Citación : BESSA, Caio Alves Rodrigues. Desenvolvimento e validação preliminar de um sistema de irradiação por LED para aplicação em terapia fotodinâmica e ensaios in vitro. 2026. 59 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ciências Biológicas) — Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2026.
Resumen en portugués brasileño: A Terapia Fotodinâmica (TFD) baseia-se na ativação luminosa de um fotossensibilizador na presença de oxigênio molecular, resultando na geração de espécies reativas com efeito citotóxico localizado. A reprodutibilidade dos ensaios em TFD depende do controle da dose luminosa, da homogeneidade da irradiação e da estabilidade da fonte de luz, fatores frequentemente limitados em sistemas convencionais. Diante disso, este trabalho teve como objetivo desenvolver e validar um sistema de irradiação por LED, com controle de intensidade luminosa e tempo de exposição, para aplicação em ensaios in vitro envolvendo TFD. O sistema foi desenvolvido utilizando um microcontrolador Arduino Nano V3 associado a um Metal- Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor (MOSFET), matriz de LEDs com emissão na faixa de 460–465 nm e estrutura de suporte confeccionada por impressão 3D, possibilitando alinhamento preciso com placas de 96 poços. A calibração da fonte luminosa foi realizada por actinometria química utilizando ferrioxalato de potássio, permitindo a determinação da intensidade radiante, da dose fotônica e da densidade de energia luminosa. Os resultados actinométricos demonstraram aumento dose-dependente da intensidade luminosa, com valores variando de 5,47 × 10−9 a 1,79 × 10−8 einstein·s−1 para intensidades de 20 a 100%. As densidades de energia obtidas variaram de 0,85 a 16,63 J/cm2, conforme a combinação entre intensidade e tempo de irradiação (10 min, 30 min e 1 h). Ensaios de fotodegradação da fluoresceína sódica mostram redução progressiva da absorbância e da fluorescência em função do aumento da intensidade luminosa e do tempo de exposição, confirmando a resposta fotoquímica reprodutível do sistema. A avaliação biológica incluiu ensaios de fototoxicidade da luz sobre linhagens celulares L929 (fibroblastos murinos) e A549 (adenocarcinoma pulmonar humano), nos quais o método colorimétrico Brometo de 3-(4,5-dimetiltiazol-2-yl)-2,5-difeniltetrazólio (MTT) indicou diferenças de sensibilidade entre as linhagens, possivelmente associadas à tolerância ao estresse térmico. Adicionalmente, o sistema mostrou-se aplicável à TFD por meio da fotoativação in vitro do complexo Ru(phen)2(4Bzpy)NO2, resultando em atividade antimicrobiana frente a Staphylococcus epidermidis ATCC 12228, com Concentração Inibitória Mínima (CIM) de 64 μg/mL e Concentração Bactericida Mínima (CBM) de 128 μg/mL sob dose de 6,28 J·cm−2. Conclui-se que o sistema desenvolvido apresenta controle reprodutível da dose luminosa, homogeneidade de irradiação e desempenho promissor para aplicações em ensaios in vitro de terapia fotodinâmica.
Abstract: Photodynamic Therapy (PDT) is based on the light activation of a photosensitizer in the presence of molecular oxygen, resulting in the generation of reactive species with localized cytotoxic effects. The reproducibility of PDT assays depends on accurate control of the light dose, irradiation homogeneity, and light source stability, which are often limited in conventional systems. Therefore, this study aimed to develop and validate an LED-based irradiation system with controlled light intensity and exposure time for in vitro PDT applications. The system was developed using an Arduino Nano V3 microcontroller coupled to a Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor (MOSFET), an LED array emitting in the 460–465 nm range, and a 3D-printed support structure that enables precise alignment with 96-well plates. Calibration of the light source was performed by chemical actinometry using potassium ferrioxalate, allowing the determination of radiant intensity, photon dose, and energy density. Actinometric results demonstrated a dose-dependent increase in light intensity, with values ranging from 5.47 × 10−9 to 1.79 × 10−8 einstein·s−1 at intensities from 20 to 100%. The corresponding energy densities ranged from 0.85 to 16.63 J·cm−2, depending on the combination of light intensity and irradiation time (10 min, 30 min, and 1 h). Photodegradation assays using sodium fluorescein showed a progressive decrease in absorbance and fluorescence with increasing light intensity and exposure time, confirming the reproducible photochemical response of the system. Biological evaluation included light-induced phototoxicity assays on L929 (murine fibroblasts) and A549 (human lung adenocarcinoma) cell lines, in which the MTT colorimetric assay revealed differences in cellular sensitivity, possibly associated with tolerance to thermal stress. Additionally, the system proved applicable to PDT through in vitro photoactivation of the Ru(phen)2(4Bzpy)NO2 complex, resulting in antimicrobial activity against Staphylococcus epidermidis ATCC 12228, with a minimum inhibitory concentration (MIC) of 64 μg·mL−1 and a minimum bactericidal concentration (MBC) of 128 μg·mL−1 under a light dose of 6.28 J·cm−2. In conclusion, the developed system provides reproducible control of light dose, homogeneous irradiation, and promising performance for in vitro photodynamic therapy applications.
URI : http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/84797
ORCID del autor: 0009-0008-7711-4715
Lattes del autor: https://lattes.cnpq.br/7425764513371357
ORCID del tutor: https://orcid.org/0000-0001-9564-3276
Lattes del tutor: http://lattes.cnpq.br/8800103074322967
ORCID del co-asesor: https://orcid.org/0000-0003-1814-4216
Lattes del co-asesor: http://lattes.cnpq.br/0272124410737341
Derechos de acceso: Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: CIÊNCIAS BIOLÓGICAS - BACHARELADO - Monografias

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