Volume 44 Number 4

Antimicrobial photodynamic therapy in the treatment of foot ulcers in people with diabetes mellitus: a randomised controlled trial protocol

Maria Girlane S A Brandão, Idevania G Costa, Mayra Gonçalves Menegueti, Roberto Bueno Filho, Soraia Assad Nasbine Rabeh

Keywords Wound care, wound healing, diabetic foot, photodynamic therapy, oxidative stress

For referencing Brandão MGSA, et al. Antimicrobial photodynamic therapy in the treatment of foot ulcers in people with diabetes mellitus: a randomised controlled trial protocol. WCET® Journal. 2024;44(4):28-38.

DOI 10.33235/wcet.44.4.28-38
Submitted 13 September 2024 Accepted 20 November 2024

PDF

Author(s)

References

Español

Abstract

Significance Diabetic foot ulcers are a major complication of diabetes and a significant public health issue, greatly impacting healthcare costs. These ulcers are commonly treated with conventional methods such as saline cleaning, debridement, antibiotics, and topical dressings. However, the rise in non-traumatic lower limb amputations related to diabetes, along with growing antimicrobial resistance, highlights the insufficiency of these standard treatments in achieving timely healing.

Recent advances New light source adjuvant therapies, such as antimicrobial photodynamic therapy, are being tested to aid the healing of foot ulcers. This therapy involves using light (LASER or LED) to irradiate the lesion in combination with a photosensitising agent and tissue oxygen. This process promotes oxidative stress and reduces the microorganisms present in the ulcer.

Critical issues A significant challenge in applying photodynamic therapy is the lack of comprehensive clinical studies and complete treatment protocols. Although there is growing evidence supporting this therapy’s effectiveness in various conditions, the scarcity of well-documented clinical trials, and reliable replication of these studies, represents a major obstacle for other researchers seeking to replicate the results.

Future directions This article provides a detailed and transparent protocol, which can be easily reproduced by other researchers, making significant step towards consolidating and expanding the use of photodynamic therapy in the treatment of diabetic ulcers. It is hoped that this study and the presented protocol will serve as a foundation for future research and innovations in photodynamic therapy, opening up new therapeutic possibilities and contributing to improving quality of clinical practice.

Introduction

Diabetes mellitus (DM) is a chronic disease often leading to complications, including diabetic foot ulcers (DFU). Annually, 18.6 million people develop DFUs, which precede 80% of lower limb amputations in DM patients. Infections affect 50–60% of DFUs, with around 20% of severe cases resulting in lower limb amputations (LLA).1

From 2010 to 2020, there were more than 240,000 hospitalisations in Brazil related to lower limb amputation due to DM.2 Furthermore, even after surgical intervention in patients with minor amputations, there is a high probability of readmission due to infections. Patients with major amputations have a high probability of readmission for treatment of sepsis.3

The conventional DFU care includes cleaning, debridement, circulation, moisture and infection control. 4 However, this is often insufficient for timely tissue repair, as DM impairs all healing phases.5 Delays occur in inflammation, cytokine persistence disrupts proliferation and myofibroblast changes hinder collagen deposition and remodeling. Most DFUs are also colonised by multiple bacteria.6,7

These microorganisms form colonies and group together, creating a self-protective film on the ulcer bed. This film promotes inflammation and stagnation of healing, blocking the action of conventional treatments and dressings and the host’s defence responses, potentially leading to the progression and chronicity of the lesion.8

Therefore, providing adequate treatment to manage microbial communities of bacteria is vital to preventing serious outcomes in people with DFU, such as LLA or death.8 An adjuvant therapy that can help treat foot ulcers in people with DM is photodynamic therapy (PDT).9,10

PDT involves using a light source (LASER or LED) to irradiate non-toxic photosensitive agents that interact with tissue oxygen, generating reactive oxygen species. These reactive oxygen species have a lethal effect on infectious agents, without causing tissue damage.11,12 The most used photosensitive agent is methylene blue, as it has good market availability, low cost and a low risk of adverse reactions.13 Cost-benefit research in Italy showed that using PDT in DFU had a positive budgetary impact, reducing the time to reach the outpatient healing goal by 50%.14 A recent systematic review on the effectiveness of PDT revealed only a limited set of four clinical trials on the topic.15 None of these studies made their protocols (with essential methodological details) available, representing a significant barrier to the accurate and reliable replication of their investigations. Additionally, these studies have limitations, such as using swabs for microbiological assessment and a wide variation in PDT application parameters and clinical outcomes.

For the diagnosis and evaluation of infection in foot ulcers, a sample must be obtained for culture by collecting a tissue fragment through curettage or biopsy, which is considered best practice.16,17 Many studies on PDT for treating DFU use varied light parameters, doses and wavelengths. To establish best practices and standardise its application, it is essential to conduct studies that systematically test and apply these parameters.18

Therefore, this study aims to fill critical gaps in the literature by making the complete clinical trial protocol transparently available. This includes the publication of the Standard Operating Protocol (SOP) for PDT and biopsy of foot ulcers for a more precise microbial assessment. This protocol is constructed based on scientific evidence, promoting its reproducibility for the development of a clinical trial to evaluate the effectiveness of antimicrobial PDT in the treatment of DFU.

Method

Study design

This is a pragmatic, longitudinal Randomised Clinical Trial (RCT) protocol. In this study, we intend to analyse the effectiveness of PDT treatment for DFU, in two groups: the intervention group (IG) and control group (CG). The research protocol is outlined following the precepts of Standard Protocol Items: Recommendations for Interventional Trials (SPIRIT).19

Search scenario

The research will be conducted in the outpatient service of two tertiary hospitals located in Ribeirão Preto, São Paulo, Brazil. The first is the Endocrinology and Metabolism Outpatient Clinic of the Hospital das Clínicas of the Faculty of Medicine of Ribeirão Preto of the University of São Paulo. The second site is the Vascular Surgery outpatient clinic at the Beneficência Portuguesa hospital in Ribeirão Preto.

Study participants and eligibility criteria

Participants will be selected through convenience sampling and randomly allocated to the intervention and control groups.  The study will include: patients of both sexes; aged 18 years or over; who have DFU; who agree to undergo a biopsy of the lesion; and are available to attend the outpatient clinic weekly, for seven weeks (six weeks of treatment and a following week for assessment of outcomes and repeat biopsy).

The exclusion criteria are patients who have: a diagnosis or are undergoing treatment of neoplasms; chronic renal insufficiency or peripheral vascular insufficiency; suspected or confirmed osteomyelitis; a lesion with an area greater than 5cm by 5cm; or Ankle-Brachial Index (ABI) less than 0.7; absence of pulses with ischemia, as oxygen must reach the treatment site for PDT to work.20 Patients using immunosuppressive medications, with a score greater than 12 in the Tardivo Algorithm21 will also be excluded. The justification for excluding patients with these characteristics is the low probability that the treatment will be effective for them. Therefore, it is permissible to exclude them from the research.22

Participants who miss two consecutive appointments or experience skin irritation resulting from the use of methylene blue will be discontinued from the study and this data will be computed.

Recruitment

Hospital das Clínicas of the Faculty of Medicine of Ribeirão Preto: patients will be selected through the Endocrinology and Metabolism Outpatient Clinic and according to the eligibility criteria. During the nursing consultation and DFU assessment, the researcher, who is authorised to accompany the nursing consultations, will assess whether the patient meets eligibility requirements. If the person qualifies, the researcher will provide an invitation and explain the research process including risks and benefits, follow-up time and the need to voluntarily sign the Research Ethics Board approved informed consent form. Following this, the biopsy procedure will be carried out by a dermatologist and the patient will then be randomised.

Beneficência Portuguesa Hospital of Ribeirão Preto: patients will be selected through the Vascular Surgery Outpatient Clinic. During the consultation with the vascular surgeon, the researcher, who is authorised to attend medical consultations, will assess whether the patient meets the eligibility requirements. If the patient meets the inclusion criteria, the researcher will provide an invitation and explain all details about the study including the risks and benefits, follow-up time and the need to voluntarily voluntarily sign the Research Ethics Board approved informed consent form. Subsequently, the biopsy procedure will be scheduled by a vascular surgeon and the patient will then be randomised.

Randomisation

Patients will be randomised into two groups:

  • IG:  Cleaning with 0.9% saline solution, instrumental/sharp debridement (as needed), methylene blue plus activated PDT and application of secondary dressing (calcium alginate without silver).
  • CG: Cleaning with 0.9% saline solution, instrumental/sharp debridement (as needed), methylene blue plus inactivated PDT and application of secondary dressing (calcium alginate without silver).

The random allocation will be carried out using individual, sealed, opaque, non-translucent and tamper-proof envelopes, provided to the research team by a person unrelated to the study (an individual with no involvement in the research and opening of the envelopes) and without external notes.22,23 The envelopes will be opened sequentially as the trial processes, ensuring that each patient has an equal chance of being allocated to the IG or CG. For each eligible participant, an envelope will be opened containing the treatment group assignment and the procedure will be recorded in writing in a field diary.24

Blinding

When discussing blinding, the term double-blind is still widely used. However, this term is falling into disuse due to its ambiguity, in favour of clear specifications about who will be masked and who will know the allocation of participants.24 Therefore, the blinding plan is explained in Table 1.

Therefore, only one researcher, responsible for applying the PDT, will have knowledge about the allocation of participants. In this case, it would not be technically possible for the researcher not to know what they are doing when using the light source and the photosensitiser. However, care has been taken to mask the other participants involved in the study.

 

Table 1. Distribution of those involved in the study and their blinding condition.

brandao table 1.png

 

Research team

To meet the specifications of the study design, a team of researchers was organised, consisting of four nurses (two are specialised in enterostomal therapy nursing), a dermatologist, a vascular doctor and three nursing students.

Data collection and measurement of baseline variables

Data collection and baseline variables will be conducted using a semi-structured instrument that includes sociodemographic and clinical data of the participants and assessment of DFU. The following sociodemographic and clinical data will be collected:

  • General information: age, sex, occupation, place of birth, skin colour, marital status and education
  • Assessment of risk factors: associated systemic diseases, duration of DM, smoking, alcohol consumption, nutrition, hygiene, mobility and medications.

The assessment of ulcers will be conducted using the Bates-Jensen Wound Assessment Tool (BWAT) validated for Brazilian Portuguese, which provides a practical, objective and conclusive method for monitoring the healing evolution.25 The scale contains 13 items that evaluate the lesion including size, depth, edges, detachment type and amount of necrotic tissue, characteristics and amount of exudate, edema and periwound induration, periwound skin colour, quality of granulation tissue and epithelialisation. Each item is classified into scores ranging from 1 to 5, where 1 indicates the best condition and 5 the worst condition of the wound.

In each assessment, the lesion will be measured with a disposable measuring ruler, placed next to the edge of the DFU. In addition, at the initial stage, blood collection will be scheduled (within 7 days) to assess glycated hemoglobin at the beginning of treatment; and the assessment of the Ankle-Arm Index (ABI) will be conducted on the same day as the first treatment session.

The ABI will be performed on all patients by the same nurse, using Portable Vascular Doppler equipment DV610 MegaMED, to locate arterial pulses, using a transducer at a frequency of 10Mhz with a very high level of sensitivity; and a sphygmomanometer to measure systolic pressure. With the participant in the supine position, after 10 minutes of rest, systolic pressure measurements will be collected from the dorsal artery of the foot and brachial artery, bilaterally. The result will be obtained through the ratio between the highest pressure of the dorsal artery of the foot at the ankle and the highest pressure of the brachial artery of the upper limb, thus obtaining the ABI. Normal values for ABI between 0.9 and 1.3 will be considered.26

Definition of treatment procedures

Protocol for applying photodynamic therapy treatment, intervention group (Appendix 1)

To perform PDT, a photosensitive compound and a light source are necessary to generate oxidative stress with tissue oxygen. Thus, the methylene blue solution (1%) will be used as the photosensitising agent. This solution will be formulated upon request by Imbralab – Química e Farmacêutica Ltda (CNPJ-05.123.544/0001-64), located in the city of Ribeirão Preto, São Paulo. Methylene blue was chosen because it has low toxicity, good market availability and is often used in combination with PDT in clinical research.13,27

This photosensitiser will be applied to the lesion (covering a 0.5cm edge and central portion) using a disposable 3ml pipette. The amount used will depend on the size of each lesion, for example, 0.5ml for lesions up to 4cm2 and 1ml for lesions larger than 4cm2. After application, a five-minute absorption into the tissue will be timed using a smartphone.

Following absorption, light irradiation will be performed using Therapy EC equipment from the company DMC (regulated by ANVISA Registration 80030819013). The irradiation will use a wavelength of 660nm, a dose of 9Joules and an irradiation time of 90 seconds per point.28 The application will use a point contact technique, maintaining a standardised distance of 1cm between one point and another around the lesion and 0.5cm from the lesion edge, ensuring the entire ulcer area receives light irradiation.  This procedure is safe and painless for the patient.10

To minimise the risk of contamination of the LASER tip with the ulcer, the tip will be covered with plastic film and re-covered for each patient, after cleaning the device with 70% alcohol liquid. All PDT applications will be carried out by a nurse qualified in LASER therapy. After applying PDT, with a secondary dressing of calcium alginate without silver will be used to cover the lesion. Each patient will receive the indicated coverage to be able to change the dressing at home. These changes will occur according to the assessment of the level of exudation and both patients and companions will be duly informed about this. Calcium alginate without silver was chosen because it has a moderate to high capacity of exudate absorption and the ability to maintain a physiologically moist environment, favouring autolytic debridement without having antimicrobial activity that could interfere with PDT results.

Treatment application protocol, control group (Appendix 2)

After cleansing of the ulcer as described previously and performing conventional treatment, methylene blue will be used as a pseudo-intervention under the same conditions and concentration as that used in the IG. Methylene blue was chosen because it leaves the ulcer bed dark blue even after removing the excess. This ensures that participants, who might exchange information in the waiting room and other study collaborators cannot determine where the active intervention is allocated.

After applying methylene blue and after the rest time, LASER light will be irradiated with the same device and the same application techniques as for the IG. However, the device’s tip will be inactivated by blocking it with silicone rubber to prevent actual irradiation of PDT on the lesion, as shown in Figure 1.

 

brandao fig 1.png

Figure 1. Illustration of the light-blocking technique, while maintaining the sounds of the LASER device.    
A: LASER Tip with silicone rubber, blocking the light output and also the therapeutic action.
B: The LASER device is turned on, and the device tip has no blockages and emits light normally.
C: The LASER device is turned on, but the tip of the device has a silicone rubber to block the light.

 

Measuring outcomes

In this study, the reduction of bacteria through tissue biopsy was selected as the primary outcome, while the clinical evolution, described by signs of improvement of the lesion and healing rate are secondary outcomes.

  • Assessment of bacteria

A recent study that compared the aspiration technique with biopsy concluded that biopsy is the most effective and sensitive method for identifying microorganisms in skin lesions.29 Therefore, a biopsy procedure will be performed by a physician collaborating with the study, following the procedure protocol in Appendix 3.

To perform the procedure, the periphery of the ulcer will receive anaesthesia by injecting 2–2.5 mL of 2% lidocaine into the deep dermis using a sterile, disposable 3mL syringe and a 21g needle (0.8 x 25mm); 30G needle (0.3 x 13mm. A disposable punch, consisting of a handle and a circular cutting edge with a diameter of 3mm will be used to remove the material. The biopsied fragment will be lifted with forceps and its base will be sectioned in the deepest portion with a number 15 scalpel, followed by mechanical compression with sterile cotton.

The fragment will be stored in a sterile plastic collection bottle, labeled and promptly sent to the hospital’s microbiology laboratory for identification of the microorganisms present in the tissue and antibiogram. The analysis will be conducted according to BrCAST standardisation rules in the outpatient clinics of both hospitals.

  • Clinical assessment of the injury

All ulcers will be thoroughly evaluated to provide a clinical analysis of the lesions, including a qualitative description of data related to type of tissue, exudate, edges, odour and appearance of the periwound skin. For statistical analysis, assessments taken in the first and last treatment sessions in both groups will be considered.

  • Ulcer Healing Index

An image database of research patients will be built. At each treatment session, the ulcer areas will be photographed with the iPhone 7 smartphone camera, with a 12MP wide-angle lens and ƒ/1.8 aperture, with the aid of a light ring (Mini Ring Light LED). The images will be recorded at a standardised distance of 10cm from the lesion area. Additionally, the Imito Measure®️ smartphone application will be used to calculate the measurements of length, width and wound area at each treatment session. The measurement taken in the first and last treatment sessions will be considered for statistical analysis. Subsequently, the Ulcer Healing Index (UHC) will be calculated10 as shown in Figure 2.

 

brandao fig 2.png

Figure 2. Formula for calculating the Ulcer Healing Index.

 

Diabetic Foot Ulcer Classification System (SINBAD)

The Classification System and Score in Comparing Outcome of Foot Ulcer Management (SINBAD) will be used to classify the diabetic foot at the final moment and on the last day of treatment (week 7). The SINBAD system evaluates six categories including site, ischemia, neuropathy, bacterial infection, ulcer area and depth. The score varies between zero and one in each category. Therefore, the closer to six the total score is, the worse the healing and the lower the probability of cure.30

The Figure 3 presents a flowchart that summarises the procedures and interventions that will be performed in the study.

 

brandao fig 3.png

Figure 3. Flowchart illustrating the study steps and procedures.

 

Organisation and analysis of data

The data will be stored in spreadsheets coded in Microsoft Excel, using the technique of double entry for the responses and subsequent validation of the data. After validation, the spreadsheets will be transferred to the SPSS statistical program.

A statistician will conduct simple frequency descriptive analyses for categorical variables and calculate measures of central tendency (mean or median) and dispersion (standard deviation or minimum and maximum) for quantitative variables, depending on the distribution of the variables. The Kolmogorov-Smirnov normality test will be performed to analyse the distribution of the data.

For the analysis of numerical variables, the Student’s t-test will be used for independent samples if data with normal distribution, or the Mann-Whitney test if the distribution is not normal. For the analysis of categorical variables, the Chi-Square test will be used. The significance level of 5% will be adopted in the analytical procedures.

Protection of research participants

The research will adhere to the principles of the Declaration of Helsinki and the ethical guidelines for research involving human beings as outlined in Resolution 466/2012 of the National Health Council, Brazil.

This trial has been authorised by the manager of the Hospital’s endocrinology outpatient clinic and approved by the Research Ethics Board (REB) of both School of Nursing of Ribeirão Preto (5.802.182/2022) and Hospital das Clínicas of the Faculty of Medicine of Ribeirão Preto (6.071.033/2023). Additionally, it obtained the Universal Test Number (UTN) from the World Health Organisation (U1111-1286-7818) and the Brazilian Clinical Trials Registry (REBEC) under number RBR-2dm7t97.

Patients’ participation will be voluntary and upon agreement with the terms expressed in the informed consent form, which allows them to withdraw from the research any time without affecting their treatment or suffering judgments or penalties.

Expected results

It is anticipated that the defined PDT protocol will promote clinical improvement of the DFU in participants in the intervention group compared to the control group. Additionally, the study aims to to raise awareness about two important topics:

1) Implementation of biopsy in health services: Emphasising the importance of using biopsy to follow up on DFU cases based on the microorganisms present in the wound bed, considering its polymicrobial etiology.

2) Investment in nurse training and qualification: Highlighting the need to invest in the training and qualification of nurses to develop new care protocols and therapies focused on innovative and more cost-effective adjuvant technologies.

Moreover, the PDT protocol presented here, built considering scientific evidence, could serve as a guideline for researchers and clinicians to replicate it in different geographic locations and wound care settings.

Discussion

The present protocol involves a randomised study that will analyse the effectiveness of PDT in treating DFU. The strengths of this research include:

  • A study method with a team of physicians and nurses, using double-blind method with controlled randomisation,
  • The use of tissue biopsy technique with sterile management before and after six weeks of treatment, totalling seven weeks, with follow-up. This approach will allow for reliable assessment of the types of bacteria present in the ulcer, and;
  • A PDT treatment protocol developed based on scientific evidence, such as systematic review with meta-analysis, to understand the main parameters used in PDT.15

The choice to conduct a clinical trial is due to the lack of clinical studies comparing PDT with a control group, despite the presence of case series and review studies with converging results for PDT.9,15,31 Furthermore, there is considerable variation in the ideal light parameters, such as dose in joules and irradiation time, which are crucial for the effectiveness of therapy.32

In the present study, the treatment protocol was developed based on a previously published systematic review and meta-analysis, which sought to establish the best parameters for conducting PDT.15 Subsequently, we performed a scoping review (currently in the post-processing review phase, approved in the journal Photobiomodulation, Photomedicine, and Laser Surgery), which corroborated the selected parameters: 660 nm, 9 J, in point and contact mode.

Another determining factor in choosing these parameters was the recommendation of the manufacturer of the equipment used. The Therapy EC device, from DMC, has automation for the application of red light, which operates at 660 nm (± 10 nm).33 When selecting the 9 J energy, the device automatically adjusts the application time to 90 seconds, emitting an audible signal at the end of each cycle to indicate the need to change the point on the wound. This protocol is supported by DMC’s research center, NUPEN, which recommends the use of methylene blue as a photosensitizer and the weekly application of red light at the power and parameters mentioned above.34

It is worth noting that, in the context of PDT, the energy in Joules (J) is the product of the power (W) by the irradiation time (s), according to the formula: E(J)=P(W)×t(s). In the case of the protocol used, a dose of 9 J distributed in 90 seconds implies that the device operates with an average power of 0.1 W (100 mW). The factory default of Therapy EC states that the useful power of the emitter is 100 mW, corresponding to the energy-time relationship automatically adjusted by the device.33

Additionally, the chosen parameters were also based on the best interaction with the photosensitizer used, methylene blue. This is a second-generation phenothiazine photosensitizer widely used in PDT, due to its high efficiency in generating singlet oxygen (¹O₂). A study conducted indicates that methylene blue presents the best quantum yield between the wavelengths of 600–900 nm.35 However, wavelengths above 760 nm fall into the infrared spectrum, which reaches deeper tissues, while application to wounds requires light in the red range near 600 nm for greatest effectiveness.36

Through literature surveys, it was also identified that methylene blue is the most widely used photosensitizing agent due to its good availability on the market and low record of adverse events reported after application to the wound bed. Although a higher concentration of methylene blue (1%) was chosen compared to the literature, previous studies of patients with DFU in Brazil used a concentration of 2% and recorded no adverse events.33

Therefore, the adopted parameters not only follow scientific evidence, but also consider the technical characteristics of the equipment and the ideal interaction with the photosensitive agent, ensuring greater safety and efficacy in the application of PDT in the treatment of foot ulcers in people with DM.

For the clinical applications of PDT to evolve, studies comparing PDT directly with standard techniques and a placebo/pseudo-intervention PDT are needed, along with more objective clinical assessment methods, to provide useful data for clinically relevant PDT protocols.34

A more objective method for clinical evaluation of therapy is the biopsy of the lesion for microbiological analysis. A recent study that compared the aspiration technique with biopsy concluded that biopsy is the most effective and sensitive method for identifying the causative microorganisms in skin lesions.29 Therefore, in this study a biopsy procedure will be performed by a physician to identify microorganisms before and after treatment with PDT.

In addition to the microbiological analysis, weekly monitoring of the clinical evolution of the lesion is relevant. Recent research on DFU cases that used the Bates-Jensen Wound Assessment Tool which demonstrated that PDT promoted improvements in the size of the lesion.35 This can be related to the fact that the reduction of microorganisms present in the lesion provides a moisture balance and less friable and hemorrhagic environment, favorable for granulation tissue and healing progress.

In addition to these clinical benefits, the mechanism of action of PDT extends beyond antimicrobial action. The interaction of red light with the photosensitizer methylene blue generates reactive oxygen species, such as singlet oxygen, which contribute to microbial destruction and modulation of the inflammatory response. However, red light at 660 nm can additionally influence cellular components, such as mitochondria, stimulating ATP production and improving cellular repair processes. A systematic review study conducted by Nesi-Reis et al. (2018)40 suggests that red light can also impact leukocytes and macrophages, which are crucial for controlling inflammation and promoting tissue repair. These combined effects—microbial reduction and biostimulation—create a favorable environment for the formation of granulation tissue and the progression of healing.

However, it is important to consider that PDT should not be performed in isolation. It is essential to implement basic measures to progress healing, such as wearing appropriate footwear to relieve plantar pressure, glycemic control, adherence to hygiene measures and strategies to strengthen self-care and self-management of the underlying disease.

The limitation of the study is the lack of assessment of the microbial load of DFU. Therefore, future studies should consider the possibility of applying PDT, with biopsy analysis, in partnership with a microbiological analysis laboratory that can support not only the identification of microorganisms but also counting of the microbial load.

Acknowledgments

I, the first author, would like to express my gratitude to the Coordination for the Improvement of Higher Education Personnel (CAPES) for the funding granted to postgraduate programs in Brazil, which are free of charge and allow the development of academic research in the country. I would like to thank the National Council for Scientific and Technological Development (CNPq) for supporting the productivity grant (process no. 140675/2021-3).

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interest.

Ethical approval

Research Ethics Committee of the Ribeirão Preto School of Nursing and Hospital das Clínicas of the Ribeirão Preto School of Medicine, São Paulo, Brazil.

Funding

The authors received no funding for this research.

Terapia fotodinámica antimicrobiana en el tratamiento de las úlceras del pie en personas con diabetes mellitus: protocolo de ensayo controlado aleatorio

Maria Girlane S A Brandão, Idevania G Costa, Mayra Gonçalves Menegueti, Roberto Bueno Filho, Soraia Assad Nasbine Rabeh

DOI: 10.33235/wcet.44.4.28-38

Author(s)

References

PDF

Resumen

Importancia Las úlceras del pie diabético son una de las principales complicaciones de la diabetes y un importante problema de salud pública, que repercute enormemente en los costes sanitarios. Estas úlceras suelen tratarse con métodos convencionales como la limpieza con suero salino, el desbridamiento, los antibióticos y los apósitos tópicos. Sin embargo, el aumento de las amputaciones no traumáticas de miembros inferiores relacionadas con la diabetes, junto con la creciente resistencia a los antimicrobianos, pone de manifiesto la insuficiencia de estos tratamientos estándar para lograr una curación a tiempo.

Avances recientes Se están probando nuevas terapias coadyuvantes con fuentes de luz, como la terapia fotodinámica antimicrobiana, para ayudar a la curación de las úlceras del pie. Esta terapia consiste en utilizar luz (LASER o LED) para irradiar la lesión en combinación con un agente fotosensibilizante y oxígeno tisular. Este proceso favorece el estrés oxidativo y reduce los microorganismos presentes en la úlcera.

Cuestiones críticas Un reto importante en la aplicación de la terapia fotodinámica es la falta de estudios clínicos exhaustivos y de protocolos de tratamiento completos. Aunque cada vez hay más pruebas que respaldan la eficacia de esta terapia en diversas afecciones, la escasez de ensayos clínicos bien documentados y de réplicas fiables de estos estudios representa un obstáculo importante para otros investigadores que pretendan replicar los resultados.

Orientaciones futuras Este artículo proporciona un protocolo detallado y transparente, que puede ser fácilmente reproducido por otros investigadores, dando un paso significativo hacia la consolidación y expansión del uso de la terapia fotodinámica en el tratamiento de las úlceras diabéticas. Se espera que este estudio y el protocolo presentado sirvan de base para futuras investigaciones e innovaciones en terapia fotodinámica, abriendo nuevas posibilidades terapéuticas y contribuyendo a mejorar la calidad de la práctica clínica.

Introducción

La diabetes mellitus (DM) es una enfermedad crónica que a menudo conlleva complicaciones, entre ellas las úlceras del pie diabético (DFU). Anualmente, 18,6 millones de personas desarrollan DFU, que preceden al 80% de las amputaciones de miembros inferiores en pacientes con DM. Las infecciones afectan al 50-60% de las DFU, y alrededor del 20% de los casos graves acaban en amputaciones de miembros inferiores (LLA).1

De 2010 a 2020, hubo más de 240 000 hospitalizaciones en Brasil relacionadas con la amputación de miembros inferiores debido a la DM.2 Además, incluso después de la intervención quirúrgica en pacientes con amputaciones menores, hay una alta probabilidad de readmisión debido a infecciones. Los pacientes con amputaciones importantes tienen una alta probabilidad de reingreso para el tratamiento de la sepsis.3

Los cuidados convencionales de la DFU incluyen limpieza, desbridamiento, circulación, hidratación y control de infecciones. 4 Sin embargo, esto suele ser insuficiente para una reparación tisular oportuna, ya que la DM altera todas las fases de curación.5 Se producen retrasos en la inflamación, la persistencia de citoquinas altera la proliferación y los cambios en los miofibroblastos dificultan la deposición de colágeno y la remodelación. La mayoría de las DFU también están colonizadas por múltiples bacterias.6,7

Estos microorganismos forman colonias y se agrupan, creando una película autoprotectora en el lecho de la úlcera. Esta película favorece la inflamación y el estancamiento de la curación, bloqueando la acción de los tratamientos y apósitos convencionales y las respuestas de defensa del huésped, lo que puede conducir a la progresión y cronicidad de la lesión.8

Por lo tanto, proporcionar un tratamiento adecuado para gestionar las comunidades microbianas de bacterias es vital para prevenir desenlaces graves en personas con DFU, como LLA o muerte.8 Una terapia adyuvante que puede ayudar a tratar las úlceras del pie en personas con DM es la terapia fotodinámica (PDT).9,10

La PDT consiste en utilizar una fuente de luz (láser o LED) para irradiar agentes fotosensibles no tóxicos que interactúan con el oxígeno tisular, generando especies reactivas de oxígeno. Estas especies reactivas del oxígeno tienen un efecto letal sobre los agentes infecciosos, sin causar daños tisulares.11,12 El agente fotosensible más utilizado es el azul de metileno, ya que tiene una buena disponibilidad en el mercado, un bajo coste y un escaso riesgo de reacciones adversas.13 Una investigación coste-beneficio realizada en Italia demostró que el uso de la PDT en la DFU tenía un impacto presupuestario positivo, ya que reducía en un 50% el tiempo necesario para alcanzar el objetivo de curación ambulatoria.14 Una revisión sistemática reciente sobre la eficacia de la PDT reveló sólo un conjunto limitado de cuatro ensayos clínicos sobre el tema.15 Ninguno de estos estudios puso a disposición sus protocolos (con detalles metodológicos esenciales), lo que representa una barrera significativa para la replicación precisa y fiable de sus investigaciones. Además, estos estudios tienen limitaciones, como el uso de hisopos para la evaluación microbiológica y una amplia variación en los parámetros de aplicación de la PDT y los resultados clínicos.

Para el diagnóstico y la evaluación de la infección en las úlceras del pie, debe obtenerse una muestra para cultivo recogiendo un fragmento de tejido mediante legrado o biopsia, lo que se considera la mejor práctica.16,17 Muchos estudios sobre la PDT para el tratamiento de las DFU utilizan parámetros de luz, dosis y longitudes de onda variados. Para establecer las mejores prácticas y normalizar su aplicación, es esencial realizar estudios que prueben y apliquen sistemáticamente estos parámetros.18

Por lo tanto, este estudio pretende llenar lagunas críticas en la literatura poniendo a disposición de forma transparente el protocolo completo del ensayo clínico. Esto incluye la publicación del Protocolo Operativo Estándar (SOP) para la PDT y la biopsia de las úlceras del pie para una evaluación microbiana más precisa. Este protocolo se construye sobre la base de la evidencia científica, promoviendo su reproducibilidad para el desarrollo de un ensayo clínico para evaluar la eficacia de la PDT antimicrobiana en el tratamiento de DFU.

Método

Diseño del estudio

Se trata de un protocolo de ensayo clínico aleatorizado (RCT) pragmático y longitudinal. En este estudio, pretendemos analizar la eficacia del tratamiento con PDT para la DFU, en dos grupos: el grupo de intervención (IG) y el grupo de control (CG). El protocolo de investigación se esboza siguiendo los preceptos de los Elementos Estándar de Protocolo: Recomendaciones para ensayos de intervención (SPIRIT).19

Escenario de búsqueda

La investigación se llevará a cabo en el servicio de consultas externas de dos hospitales terciarios situados en Ribeirão Preto, São Paulo, Brasil. El primero es el Ambulatorio de Endocrinología y Metabolismo del Hospital das Clínicas de la Facultad de Medicina de Ribeirão Preto de la Universidad de São Paulo. El segundo centro es el ambulatorio de Cirugía Vascular del hospital Beneficência Portuguesa de Ribeirão Preto.

Estudio participantes y criterios de elegibilidad

Los participantes se seleccionarán mediante muestreo de conveniencia y se asignarán aleatoriamente a los grupos de intervención y control.  El estudio incluirá: pacientes de ambos sexos; mayores de 18 años; que presenten DFU; que acepten someterse a una biopsia de la lesión; y que estén disponibles para asistir semanalmente a la consulta externa, durante siete semanas (seis semanas de tratamiento y una semana siguiente para la evaluación de los resultados y la repetición de la biopsia).

Los criterios de exclusión son pacientes con: diagnóstico o en tratamiento de neoplasias; insuficiencia renal crónica o insuficiencia vascular periférica; sospecha o confirmación de osteomielitis; una lesión con una superficie superior a 5 cm por 5 cm; o índice tobillo-Braquial (ABI) inferior a 0,7; ausencia de pulsos con isquemia, ya que el oxígeno debe llegar al lugar de tratamiento para que la PDT funcione.20 También se excluirá a los pacientes que utilicen medicaciones inmunosupresoras, con una puntuación superior a 12 en el Algoritmo de Tardivo21. La justificación para excluir a los pacientes con estas características es la baja probabilidad de que el tratamiento sea eficaz para ellos. Por lo tanto, está permitido excluirlos de la investigación.22

Los participantes que falten a dos citas consecutivas o experimenten irritación cutánea como consecuencia del uso de azul de metileno serán excluidos del estudio y se computarán estos datos.

Reclutamiento

Hospital das Clínicas de la Facultad de Medicina de Ribeirão Preto: los pacientes serán seleccionados a través del Ambulatorio de Endocrinología y Metabolismo y de acuerdo con los criterios de elegibilidad. Durante la consulta de enfermería y la evaluación de la DFU, el investigador, que está autorizado a acompañar en las consultas de enfermería, evaluará si el paciente cumple los requisitos de elegibilidad. Si la persona reúne los requisitos, el investigador le proporcionará una invitación y le explicará el proceso de investigación, incluidos los riesgos y beneficios, el tiempo de seguimiento y la necesidad de firmar voluntariamente el formulario de consentimiento informado aprobado por la Junta de Ética de la Investigación. A continuación, un dermatólogo realizará la biopsia y se asignará al paciente al azar.

Beneficência Portuguesa Hospital de Ribeirão Preto: los pacientes serán seleccionados a través de la Clínica Ambulatoria de Cirugía Vascular. Durante la consulta con el cirujano vascular, el investigador, que está autorizado a asistir a las consultas médicas, evaluará si el paciente cumple los requisitos de elegibilidad. Si el paciente cumple los criterios de inclusión, el investigador le proporcionará una invitación y le explicará todos los detalles sobre el estudio, incluidos los riesgos y beneficios, el tiempo de seguimiento y la necesidad de firmar voluntariamente el formulario de consentimiento informado aprobado por la Junta de Ética de la Investigación. Posteriormente, un cirujano vascular programará el procedimiento de biopsia y el paciente será aleatorizado.

Aleatorización

Los pacientes se distribuirán aleatoriamente en dos grupos:

IG:  Limpieza con solución salina al 0,9%, desbridamiento instrumental/agudo (según necesidad), azul de metileno más PDT activado y aplicación de apósito secundario (alginato cálcico sin plata).

CG: Limpieza con solución salina al 0,9%, desbridamiento instrumental/agudo (según necesidad), azul de metileno más PDT inactivado y aplicación de apósito secundario (alginato cálcico sin plata).

La asignación aleatoria se llevará a cabo utilizando sobres individuales, sellados, opacos, no translúcidos y a prueba de manipulaciones , proporcionados al equipo de investigación por una persona no relacionada con el estudio (una persona sin implicación en la investigación ni en la apertura de los sobres) y sin notas externas.22,23 Los sobres se abrirán secuencialmente a medida que se desarrolle el ensayo, garantizando que cada paciente tenga las mismas posibilidades de ser asignado al IG o al CG. Para cada participante elegible, se abrirá un sobre que contendrá la asignación al grupo de tratamiento y el procedimiento se registrará por escrito en un diario de campo.24

Cegamiento

Cuando se habla de cegamiento, el término doble ciego se sigue utilizando ampliamente. Sin embargo, este término está cayendo en desuso debido a su ambigüedad, en favor de especificaciones claras sobre quién estará enmascarado y quién conocerá la asignación de los participantes24. Por lo tanto, el plan de cegamiento se explica en la Tabla 1.

 

Tabla 1. Distribución de los participantes en el estudio y su condición de cegamiento.

brandao table 1 - es.png

 

Por lo tanto, sólo un investigador, responsable de aplicar la PDT, tendrá conocimiento de la asignación de los participantes. En este caso, no sería técnicamente posible que el investigador no supiera lo que está haciendo cuando utiliza la fuente de luz y el fotosensibilizador. No obstante, se ha procurado enmascarar a los demás participantes en el estudio.

Equipo de investigación

Para cumplir las especificaciones del diseño del estudio, se organizó un equipo de investigadores formado por cuatro enfermeras (dos de ellas especializadas en enfermería de terapia enterostomal), un dermatólogo, un médico vascular y tres estudiantes de enfermería.

Recogida de datos y medición de variables de referencia

La recogida de datos y las variables de referencia se llevarán a cabo mediante un instrumento semiestructurado que incluye datos sociodemográficos y clínicos de los participantes y la evaluación de la DFU. Se recopilarán los siguientes datos sociodemográficos y clínicos:

  • Información general: edad, sexo, ocupación, lugar de nacimiento, color de piel, estado civil y educación
  • Evaluación de los factores de riesgo: enfermedades sistémicas asociadas, duración de la DM, tabaquismo, consumo de alcohol, nutrición, higiene, movilidad y medicación.

La evaluación de las úlceras se realizará utilizando la Herramienta de Evaluación de Heridas de Bates-Jensen (BWAT) validada para el portugués brasileño, que proporciona un método práctico, objetivo y concluyente para el seguimiento de la evolución de la curación.25 La escala contiene 13 ítems que evalúan la lesión, incluyendo tamaño, profundidad, bordes, tipo de desprendimiento y cantidad de tejido necrótico, características y cantidad de exudado, edema e induración periherida, color de la piel periherida, calidad del tejido de granulación y epitelización. Cada elemento se clasifica en puntuaciones que van de 1 a 5, donde 1 indica el mejor estado y 5 el peor estado de la herida.

En cada ensayo se medirá la lesión con una regla de medición desechable, colocada junto al borde de la DFU. Además, en la fase inicial, se programará una extracción de sangre (en un plazo de 7 días) para evaluar la hemoglobina glicosilada al comienzo del tratamiento; y la evaluación del índice tobillo-brazo (ABI) se realizará el mismo día de la primera sesión de tratamiento.

El ABI se realizará a todos los pacientes por la misma enfermera, utilizando un equipo Doppler Vascular Portátil DV610 MegaMED, para localizar los pulsos arteriales, utilizando un transductor a una frecuencia de 10Mhz con un nivel de sensibilidad muy alto; y un esfigmomanómetro para medir la presión sistólica. Con el participante en decúbito supino, tras 10 minutos de reposo, se recogerán mediciones de la presión sistólica de la arteria dorsal del pie y de la arteria braquial, bilateralmente. El resultado se obtendrá mediante la relación entre la presión más alta de la arteria dorsal del pie a la altura del tobillo y la presión más alta de la arteria braquial de la extremidad superior, obteniéndose así el ABI. Se considerarán valores normales para el ABI entre 0,9 y 1,3.26

Definición de procedimientos de tratamiento

Protocolo parar aplicar el tratamiento de terapia fotodinámica, grupo de intervención (Apéndice 1)

Para realizar la PDT, se necesita un compuesto fotosensible y una fuente de luz para generar estrés oxidativo con oxígeno tisular. Así, la solución de azul de metileno (1%) se utilizará como agente fotosensibilizante. Esta solución será formulada bajo pedido por Imbralab - Química e Farmacêutica Ltda (CNPJ-05.123.544/0001-64), ubicada en la ciudad de Ribeirão Preto, São Paulo. Se eligió el azul de metileno porque tiene baja toxicidad, buena disponibilidad en el mercado y se utiliza a menudo en combinación con la PDT en la investigación clínica.13,27

Este fotosensibilizante se aplicará sobre la lesión (cubriendo un borde de 0,5 cm y la porción central) utilizando una pipeta desechable de 3 ml. La cantidad utilizada dependerá del tamaño de cada lesión, por ejemplo, 0,5 ml para lesiones de hasta 4 cm2 y 1 ml para lesiones de más de 4cm2. Tras la aplicación, se cronometrarán cinco minutos de absorción en el tejido mediante un teléfono inteligente.

Tras la absorción, se procederá a la irradiación con luz utilizando el equipo Therapy EC de la empresa DMC (regulado por el registro de ANVISA 80030819013). La irradiación utilizará una longitud de onda de 660 nm, una dosis de 9 julios y un tiempo de irradiación de 90 segundos por punto.28 La aplicación utilizará una técnica de contacto puntual, manteniendo una distancia estandarizada de 1 cm entre un punto y otro alrededor de la lesión y de 0,5 cm desde el borde de la lesión, garantizando que toda la zona de la úlcera reciba la irradiación de la luz.  Este procedimiento es seguro e indoloro para el paciente.10

Para minimizar el riesgo de contaminación de la punta del LASER con la úlcera, la punta se cubrirá con una película de plástico y se volverá a cubrir para cada paciente, después de limpiar el dispositivo con alcohol líquido al 70%. Todas las aplicaciones de PDT serán realizadas por una enfermera cualificada en terapia LASER. Tras aplicar la PDT, se utilizará un apósito secundario de alginato cálcico sin plata para cubrir la lesión. Cada paciente recibirá la cobertura indicada para poder cambiar el apósito en casa. Estos cambios se producirán en función de la evaluación del nivel de exudación y tanto los pacientes como los acompañantes serán debidamente informados al respecto. Se eligió el alginato de calcio sin plata porque tiene una capacidad moderada a alta de absorción de exudado y la capacidad de mantener un entorno fisiológicamente húmedo, favoreciendo el desbridamiento autolítico sin tener actividad antimicrobiana que pudiera interferir con los resultados de la PDT.

Protocolo de aplicación del tratamiento, grupo de control (Apéndice 2)

Tras limpiar la úlcera como se ha descrito anteriormente y realizar el tratamiento convencional, se utilizará azul de metileno como una pseudointervención en las mismas condiciones y concentración que el utilizado en el IG. Se eligió el azul de metileno porque deja el lecho de la úlcera de color azul oscuro incluso después de eliminar el exceso. Esto garantiza que los participantes, que podrían intercambiar información en la sala de espera, y otros colaboradores del estudio no puedan determinar dónde está asignada la intervención activa.

Después de aplicar el azul de metileno y tras el tiempo de reposo, se irradiará luz LASER con el mismo dispositivo y las mismas técnicas de aplicación que para el IG. Sin embargo, la punta del dispositivo se inactivará bloqueándola con caucho de silicona para impedir la irradiación real de la PDT sobre la lesión, como se muestra en la Figura 1.

 

brandao fig 1.png

Figura 1. Ilustración de la técnica de bloqueo de la luz, manteniendo los sonidos del dispositivo LASER.
A: Punta LASER con goma de silicona, que bloquea la salida de luz y también la acción terapéutica.
B: El dispositivo LASER está encendido y la punta del dispositivo no presenta obstrucciones y emite luz con normalidad.
C: El dispositivo LASER está encendido, pero la punta del dispositivo tiene una goma de silicona para bloquear la luz.

 

Medición de resultados

En este estudio, la reducción de bacterias mediante biopsia de tejido se seleccionó como resultado primario, mientras que la evolución clínica, descrita por los signos de mejoría de la lesión y la tasa de curación son resultados secundarios.

• Evaluación de bacteria

Un estudio reciente que comparó la técnica de aspiración con la biopsia concluyó que la biopsia es el método más eficaz y sensible para identificar microorganismos en lesiones cutáneas.29 Por lo tanto, el procedimiento de biopsia será realizado por un médico que colabore con el estudio, siguiendo el protocolo de procedimiento del Apéndice 3.

Para realizar el procedimiento, se anestesiará la periferia de la úlcera inyectando 2-2,5 mL de lidocaína al 2% en la dermis profunda utilizando una jeringa estéril desechable de 3mL y una aguja de 21g (0,8 x 25mm); aguja de 30G (0,3 x 13mm. Para retirar el material se utilizará un punzón desechable, compuesto por un mango y un filo circular de 3 mm de diámetro. El fragmento biopsiado se levantará con unas pinzas y su base se seccionará en la porción más profunda con un bisturí del número 15, seguido de una compresión mecánica con algodón estéril.

El fragmento se guardará en un frasco de recogida de plástico estéril, se etiquetará y se enviará rápidamente al laboratorio de microbiología del hospital para la identificación de los microorganismos presentes en el tejido y el antibiograma. El análisis se realizará según las normas de estandarización BrCAST en las consultas externas de ambos hospitales.

• Evaluación clínica de la lesión

Todas las úlceras se evaluarán minuciosamente para proporcionar un análisis clínico de las lesiones, incluida una descripción cualitativa de los datos relacionados con el tipo de tejido, el exudado, los bordes, el olor y el aspecto de la piel periherida. Para el análisis estadístico, se tendrán en cuenta las evaluaciones realizadas en la primera y la última sesión de tratamiento en ambos grupos.

• Índice de curación de úlceras

Se creará una base de datos de imágenes de pacientes de investigación. En cada sesión de tratamiento, se fotografiarán las zonas ulceradas con la cámara del smartphone iPhone 7, con un objetivo gran angular de 12MP y apertura ƒ/1,8, con la ayuda de un anillo de luz (Mini Ring Light LED). Las imágenes se grabarán a una distancia normalizada de 10 cm de la zona de la lesión. Además, se utilizará la aplicación para smartphone Imito Measure para calcular las medidas de longitud, anchura y superficie de la herida en cada sesión de tratamiento. Para el análisis estadístico se tendrán en cuenta las mediciones realizadas en la primera y la última sesión de tratamiento. Posteriormente, se calculará el índice de curación de úlceras (UHC)10 como se muestra en la Figura 2.

 

brandao fig 2.png

Figura 2. Fórmula para calcular el índice de curación de úlceras.

 

Sistema de clasificación de las úlceras del pie diabético (SINBAD)

Se utilizará el Sistema de Clasificación y Puntuación en la Comparación de Resultados del Tratamiento de las Úlceras del Pie (SINBAD) para clasificar el pie diabético en el momento final y en el último día de tratamiento (semana 7). El sistema SINBAD evalúa seis categorías: localización, isquemia, neuropatía, infección bacteriana, superficie y profundidad de la úlcera. La puntuación varía entre cero y uno en cada categoría. Por tanto, cuanto más se acerque a seis la puntuación total, peor será la curación y menor la probabilidad de curación.30

La Figura 3 presenta un diagrama de flujo que resume los procedimientos e intervenciones que se llevarán a cabo en el estudio.

 

brandao fig 3.png

Figura 3. Diagrama de flujo que ilustra los pasos y procedimientos del estudio.

 

Organización y análisis de datos

Los datos se almacenarán en hojas de cálculo codificadas en Microsoft Excel, utilizando la técnica de la doble entrada para las respuestas y la posterior validación de los datos. Tras la validación, las hojas de cálculo se transferirán al programa estadístico SPSS.

Un estadístico realizará análisis descriptivos de frecuencias simples para variables categóricas y calculará medidas de tendencia central (media o mediana) y de dispersión (desviación típica o mínimo y máximo) para variables cuantitativas, en función de la distribución de las variables. Se realizará la prueba de normalidad de Kolmogorov-Smirnov para analizar la distribución de los datos.

Para el análisis de variables numéricas, se utilizará la prueba de la t de Student para muestras independientes si los datos tienen una distribución normal, o la prueba de Mann-Whitney si la distribución no es normal. Para el análisis de las variables categóricas se utilizará la prueba Chi-cuadrado. En los procedimientos analíticos se adoptará un nivel de significación del 5%.

Protección de los participantes en la investigación

La investigación se adherirá a los principios de la Declaración de Helsinki y las directrices éticas para la investigación con seres humanos como se indica en la Resolución 466/2012 del Consejo Nacional de Salud, Brasil.

Este ensayo ha sido autorizado por el gerente del ambulatorio de endocrinología del Hospital y aprobado por la Junta de Ética de la Investigación (REB) tanto de la Escuela de Enfermería de Ribeirão Preto (5.802.182/2022) como del Hospital das Clínicas de la Facultad de Medicina de Ribeirão Preto (6.071.033/2023). Además, obtuvo el Número Universal de Ensayo (UTN) de la Organización Mundial de la Salud (U1111-1286-7818) y del Registro Brasileño de Ensayos Clínicos (REBEC) con el número RBR-2dm7t97.

La participación de los pacientes será voluntaria y previo acuerdo con los términos expresados en el formulario de consentimiento informado, que les permite retirarse de la investigación en cualquier momento sin que ello afecte a su tratamiento ni sufra juicios o penalizaciones.

Resultados esperados

Se prevé que el protocolo de PDT definido promoverá la mejora clínica de la DFU en los participantes del grupo de intervención en comparación con el grupo de control. Además, el estudio pretende concienciar sobre dos temas importantes:

1) Implantación de la biopsia en los servicios sanitarios: Hacer hincapié en la importancia de utilizar la biopsia para el seguimiento de los casos de DFU en función de los microorganismos presentes en el lecho de la herida, teniendo en cuenta su etiología polimicrobiana.

2) Inversión en formación y cualificación de enfermeras: Destacar la necesidad de invertir en la formación y cualificación de las enfermeras para desarrollar nuevos protocolos de cuidados y terapias centradas en tecnologías adyuvantes innovadoras y más rentables.

Además, el protocolo de PDT aquí presentado, construido teniendo en cuenta la evidencia científica, podría servir de pauta a investigadores y clínicos para replicarlo en diferentes ubicaciones geográficas y entornos de cuidado de heridas.

Discusion

El presente protocolo incluye un estudio aleatorizado que analizará la eficacia de la PDT en el tratamiento de la DFU. Entre los puntos fuertes de esta investigación figuran:

  • Método de estudio con un equipo de médicos y enfermeras, utilizando el método doble ciego con aleatorización controlada,
  • Técnica de biopsia tisular con manejo estéril antes y después de seis semanas de tratamiento, en total siete semanas, con seguimiento. Este enfoque permitirá una evaluación fiable de los tipos de bacterias presentes en la úlcera, y;
  • Un protocolo de tratamiento con PDT desarrollado a partir de pruebas científicas, como una revisión sistemática con metaanálisis, para comprender los principales parámetros utilizados en la PDT.15

La elección de realizar un ensayo clínico se debe a la falta de estudios clínicos que comparen la PDT con un grupo de control, a pesar de la presencia de series de casos y estudios de revisión con resultados convergentes para la PDT.9,15,31 Además, existe una variación considerable en los parámetros de luz ideales, como la dosis en julios y el tiempo de irradiación, que son cruciales para la eficacia de la terapia.32

En el presente estudio, el protocolo de tratamiento se elaboró a partir de una revisión sistemática y un metaanálisis publicados previamente, que pretendían establecer los mejores parámetros para llevar a cabo la PDT.15 Posteriormente, realizamos una revisión de alcance (actualmente en fase de revisión post-proceso, aprobada en la revista Photobiomodulation, Photomedicine, and Laser Surgery), que corroboró los parámetros seleccionados: 660 nm, 9 J, en modo puntual y de contacto.

Otro factor determinante en la elección de estos parámetros fue la recomendación del fabricante del equipo utilizado. El dispositivo Therapy EC, de DMC, dispone de automatización para la aplicación de luz roja, que funciona a 660 nm
(± 10 nm).33 Al seleccionar la energía de 9 J, el dispositivo ajusta automáticamente el tiempo de aplicación a 90 segundos, emitiendo una señal acústica al final de cada ciclo para indicar la necesidad de cambiar el punto de la herida. Este protocolo está respaldado por el centro de investigación de la DMC, NUPEN, que recomienda el uso de azul de metileno como fotosensibilizador y la aplicación semanal de luz roja a la potencia y con los parámetros mencionados anteriormente.34

Cabe señalar que, en el contexto de la PDT, la energía en julios (J) es el producto de la potencia (W) por el tiempo de irradiación (s), según la fórmula: E(J)=P(W)×t(s). En el caso del protocolo utilizado, una dosis de 9 J distribuida en 90 segundos implica que el dispositivo funciona con una potencia media de 0,1 W (100 mW). La configuración de fábrica de la Terapia CE establece que la potencia útil del emisor es de 100 mW, correspondiente a la relación energía-tiempo ajustada automáticamente por el dispositivo.33

Además, los parámetros elegidos también se basaron en la mejor interacción con el fotosensibilizador utilizado, el azul de metileno. Se trata de un fotosensibilizador fenotiazínico de segunda generación ampliamente utilizado en la PDT, debido a su alta eficacia en la generación de oxígeno atómico (¹O₂). Un estudio realizado indica que el azul de metileno presenta el mejor rendimiento cuántico entre las longitudes de onda de 600-900 nm.35 Sin embargo, las longitudes de onda por encima de 760 nm caen dentro del espectro infrarrojo, que alcanza tejidos más profundos, mientras que la aplicación en heridas requiere luz en el rango rojo cerca de 600 nm para una mayor eficacia.36

Mediante estudios bibliográficos, también se identificó que el azul de metileno es el agente fotosensibilizante más utilizado debido a su buena disponibilidad en el mercado y al escaso registro de acontecimientos adversos notificados tras su aplicación en el lecho de la herida. Aunque se eligió una concentración más alta de azul de metileno (1%) en comparación con la bibliografía, estudios anteriores de pacientes con DFU en Brasil utilizaron una concentración del 2% y no registraron acontecimientos adversos.33

Por lo tanto, los parámetros adoptados no sólo siguen la evidencia científica, sino que también consideran las características técnicas del equipo y la interacción ideal con el agente fotosensible, garantizando una mayor seguridad y eficacia en la aplicación de la PDT en el tratamiento de las úlceras del pie en personas con DM.

Para que las aplicaciones clínicas de la PDT evolucionen, se necesitan estudios que comparen la PDT directamente con técnicas estándar y una PDT placebo/pseudointervención, junto con métodos de evaluación clínica más objetivos, a fin de proporcionar datos útiles para protocolos de PDT clínicamente relevantes.34

Un método más objetivo para la evaluación clínica de la terapia es la biopsia de la lesión para su análisis microbiológico. Un estudio reciente que comparó la técnica de aspiración con la biopsia concluyó que la biopsia es el método más eficaz y sensible para identificar los microorganismos causantes en las lesiones cutáneas.29 Por lo tanto, en este estudio un médico realizará un procedimiento de biopsia para identificar los microorganismos antes y después del tratamiento con PDT.

Además del análisis microbiológico, es pertinente el seguimiento semanal de la evolución clínica de la lesión. Investigaciones recientes sobre casos de DFU en las que se utilizó la herramienta de evaluación de heridas de Bates-Jensen demostraron que la PDT promovía mejoras en el tamaño de la lesión.35 Esto puede estar relacionado con el hecho de que la reducción de los microorganismos presentes en la lesión proporciona un equilibrio de humedad y un entorno menos friable y hemorrágico, favorable para el tejido de granulación y el progreso de la curación.

Además de estos beneficios clínicos, el mecanismo de acción de la PDT va más allá de la acción antimicrobiana. La interacción de la luz roja con el fotosensibilizador azul de metileno genera especies reactivas de oxígeno, como el oxígeno atómico, que contribuyen a la destrucción microbiana y a la modulación de la respuesta inflamatoria. Sin embargo, la luz roja a 660 nm puede influir además en los componentes celulares, como las mitocondrias, estimulando la producción de ATP y mejorando los procesos de reparación celular. Un estudio de revisión sistemática realizado por Nesi-Reis et al. (2018)40 sugiere que la luz roja también puede tener un impacto en los leucocitos y macrófagos, que son cruciales para controlar la inflamación y promover la reparación de los tejidos. Estos efectos combinados -reducción microbiana y bioestimulación- crean un entorno favorable para la formación de tejido de granulación y la progresión de la curación.

Sin embargo, es importante tener en cuenta que la PDT no debe realizarse de forma aislada. Es esencial aplicar medidas básicas para progresar en la curación, como el uso de calzado adecuado para aliviar la presión plantar, el control glucémico, el cumplimiento de las medidas de higiene y estrategias para reforzar el autocuidado y la autogestión de la enfermedad subyacente.

La limitación del estudio es la falta de evaluación de la carga microbiana de la DFU. Por lo tanto, los estudios futuros deberían considerar la posibilidad de aplicar la PDT, con análisis de biopsias, en colaboración con un laboratorio de análisis microbiológico que pueda apoyar no sólo la identificación de microorganismos, sino también el recuento de la carga microbiana.

Agradecimientos

Yo, el primer autor, quisiera expresar mi gratitud a la Coordinación para el Perfeccionamiento del Personal de Enseñanza Superior (CAPES) por la financiación concedida a los programas de posgrado en Brasil, que son gratuitos y permiten el desarrollo de la investigación académica en el país. Agradezco al Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) el apoyo a la beca de productividad (proceso nº 140675/2021-3).

Conflictos de intereses

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Aprobación ética

Comité de Ética en Investigación de la Escuela de Enfermería de Ribeirão Preto y Hospital das Clínicas de la Escuela de Medicina de Ribeirão Preto, São Paulo, Brasil.

Financiación

Los autores no recibieron financiación por este estudio.

Author(s)

Maria Girlane S A Brandão*
RN PhD student
Department of General and Specialised Nursing, School of Nursing, University of São Paulo, Ribeirão Preto, Brazil
Email girlanealbuquerque@usp.br

Idevania G Costa
RN NSWOC PhD
School of Nursing, Lakehead University, Thunder Bay, Canada

Mayra Gonçalves Menegueti
RN PhD
Department of General and Specialised Nursing, School of Nursing, University of São Paulo, Ribeirão Preto, Brazil

Roberto Bueno Filho
Doctor PhD
Department of Clinical Medicine, Ribeirão Preto School of Medicine, University Hospital, Ribeirão Preto, Brazil

Soraia Assad Nasbine Rabeh
RN PhD
Department of General and Specialised Nursing, School of Nursing, University of São Paulo, Ribeirão Preto, Brazil

* Corresponding author

References

  1. Voelker R. What are diabetic foot ulcers? JAMA. 2023;330(23):2314. doi:10.1001/jama.2023.17291
  2. Silva AAS da, Castro AA, Bomfim LG de, et al. Amputações de membros inferiores por Diabetes Mellitus nos estados e nas regiões do Brasil. Research, Soc and Devel. 2021;10(4):e11910413837. doi: 10.33448/rsd-v10i4.13837
  3. Walicka M, Raczyńska M, Marcinkowska K, Lisicka I, Czaicki A, Wierzba W, Franek E. Amputations of Lower Limb in Subjects with Diabetes Mellitus: Reasons and 30-Day Mortality. J Diabetes Res. 2021 Jul 24;2021:8866126. doi: 10.1155/2021/8866126. PMID: 34350296; PMCID: PMC8328738.
  4. Andrade LL de, Carvalho G de CP, Valentim FAA de A, et al. Characteristics and treatment of diabetic foot ulcers in an ambulatory care. R de Pesq: cuidado é fundamental. 2019;11(1):124–8. doi: 10.9789/2175-5361.2019.v11i1.124-128
  5. Ananian CE, Davis RD, Johnson EL, Regulski MJ, Reyzelman AM, Saunders MC, Danilkovitch A. Wound closure outcomes suggest clinical equivalency between lyopreserved and cryopreserved placental membranes containing viable cells. Adv Wound Care (New Rochelle). 2019 Nov 1;8(11):546-554. doi 10.1089/wound.2019.1028
  6. Fuchs C, Stalnaker KJ, Pham L, et al. Unique Physiology And Intrinsically Delayed Wound Healing In Plantar Skin. WHS Annual Meeting. Wound Healing Society. 2022. Available from: https://woundheal.org/Meeting/Program/2022/O2.01.cgi
  7. ShankarRao AG, Behera PK, Tripathy KP, et al. Clinico-microbiological profile and culture sensitivity pattern of micro-organisms isolated from diabetic foot ulcers: study from a tertiary care centre. J Assoc Physicians India. 2022;70(4):11–12.
  8. Afonso AC, Oliveira D, Saavedra MJ, et al. Biofilms in diabetic foot ulcers: impact, risk factors and control strategies. Int J Mol Sci. 2021;22(15):8278. doi: 10.3390/ijms22158278
  9. Li X, Kou H, Zhao C, et al. Efficacy and safety of ALA-PDT in treatment of diabetic foot ulcer with infection. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2022;38:102822. doi: 10.1016/j.pdpdt.2022.102822
  10. Aureliano PMC. Efeitos biológicos produzidos pela terapia fotodinâmica na reparação de feridas diabéticas em humanos. 127 f. Tese (Doutorado) – Curso de Programa de Pósgraduação em Engenharia Biomédica, Universidade Brasil, São Paulo, 2017. Available from: https://www.universidadebrasil.edu.br/portal/_biblioteca/uploads/20200316195511.pdf
  11. Ning X, He G, Zeng W, et al. The photosensitizer-based therapies enhance the repairing of skin wounds. Front Med (Lausanne). 2022;9:915548. doi: 10.3389/fmed.2022.915548
  12. Warrier A, Mazumder N, Prabhu S, et al. Photodynamic therapy to control microbial biofilms. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2021;33:102090. doi: 10.1016/j.pdpdt.2020.102090.
  13. Brandão MGSA. Terapia fotodinâmica no tratamento de úlceras infectadas nos pés de pessoas com diabetes mellitus: revisão sistemática e metanálise. 77 f. Dissertação (Mestrado) – Curso de Programa de Pós-Graduação em Enfermagem, Instituto de Ciências da Saúde - ICS, Universidade da Integração Internacional da Lusofonia Afro-Brasileira – Unilab, Redenção, 2020. Available from: https://repositorio.unilab.edu.br/jspui/bitstream/123456789/1995/1/MARIA%20GIRLANE%20SOUSA%20ALBUQUERQUE%20BRAND%c3%83O%20Disserta%c3%a7%c3%a3o.pdf
  14. Lorenzoni V, Chiavetta A, Curci V, et al. New perspective to improve care of patients with infected diabetic foot ulcer: early economic impact of the use of photodynamic therapy with rlp068 (based) system. Clinicoecon Outcomes Res. 2021;13:135-144. doi: 10.2147/CEOR.S274897
  15. Brandão MGSA, Ximenes MAM, Sousa DF, et al. Photodynamic therapy for infected foot ulcers in people with diabetes mellitus: a systematic review. Sao Paulo Med J. 2023;141(6):e2022476. doi: 10.1590/1516-3180.2022.0476.27022023
  16. International Working Group on the Diabetic Foot (IWGDF). Guidelines on the prevention and management of diabetic foot disease. IWGDF Guidelines. 2019. Available from: https://iwgdfguidelines.org/guidelines/guidelines/
  17. Lipsky BA, Senneville É, Abbas ZG, et al. International Working Group on the Diabetic Foot (IWGDF). Guidelines on the diagnosis and treatment of foot infection in persons with diabetes (IWGDF 2019 update). Diabetes Metab Res Rev. 2020;36(sup1):e3280. doi: 10.1002/dmrr.3280.
  18. Hou C, Zhang L, Wang L, Zhao S, Nie J, Lv M, Zhang W, Su X, Tian S, Li Y. A meta-analysis and systematic review of photodynamic therapy for diabetic foot ulcers. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2024;48:104228. doi: 10.1016/j.pdpdt.2024.104228.
  19. Chan AW, Tetzlaff JM, Altman DG, et al. SPIRIT 2013 statement: defining standard protocol items for clinical trials. Ann Intern Med. 2013;158(3):200–207. doi: 10.7326/0003-4819-158-3-201302050-00583
  20. Tardivo JP, Adami F, Correa JA, Pinhal MA, Baptista MS. A clinical trial testing the efficacy of PDT in preventing amputation in diabetic patients. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2014;11(3):342–350. doi: 10.1016/j.pdpdt.2014.04.007
  21. Tardivo JP, Baptista MS, Correa JA, et al. development of the Tardivo Algorithm to predict amputation risk of diabetic foot. PLoS One. 2015;10(8):e0135707. doi: 10.1371/journal.pone.0135707
  22. Gil AC. Como elaborar projetos de pesquisa. 7th ed. Barueri, Altas, 2022.
  23. Hulley SB, Cummings SR, Browner WS, et al. Delineando a pesquisa clínica. Editora Grupo A. 2015.
  24. Polit DF, Beck CT. Fundamentos de Pesquisa em Enfermagem. 9th ed. Porto Alegre, Artmed, 2019.
  25. Alves DF dos S, Almeida AO de, Silva JLG, et al. Translation and adaptation of the Bates-Jensen Wound Assessment Tool for the brazilian culture. Text Context Nursing. 2015;24(3):826–833. doi: 10.1590/0104-07072015001990014
  26. McClary KN, Massey P. Ankle Brachial Index. [Updated 2023 Jan 16]. In: StatPearls,Treasure Island (FL), 2023. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK544226/
  27. Eduardo CP, Bello-Silva MS, Ramalho KM, et al. Terapia fotodinâmica como benefício complementar na clínica odontológica. Rev Assoc Paul Cir Dent. 2015; 69(3): 226–235.
  28. Moura JPG, Brandão LB, Barcessat ARP. Estudo da terapia fotodinâmica (PDT) no reparo de lesões teciduais: estudo de casos clínicos. Est. Científica (Unifap), 2018; 8(1):103–110.
  29. Tokarski J, Alves DC, Gioppo N, et al. Aspirado versus biópsia para o diagnóstico de feridas infectadas. Rev Enferm Atual In Derme. 2022; 96(38):e–021227.
  30. Carvalho R, Paulino A, Alves A, et al. Tradução das recomendações do “International Working Goup on the Diabetic Foot” (IWGDF) pelo Grupo de Estudos de Pé Diabético (GEPED) da Sociedade Portuguesa de Diabetologia. Rev Port Diabetes. 2020;15(2): 58–69.
  31. Pantò F, Adamo L, Giordano C, Licciardello C. Efficacy and safety of photodynamic therapy with RLP068 for diabetic foot ulcers: a review of the literature and clinical experience. Drugs Context. 2020;9:2019-10–13. doi: 10.7573/dic.2019-10-3
  32. Cardoso VS, de Souza Lima da Silveira PR, Dos Santos CM, da Rocha RB, Hazime FA. Dose-response and efficacy of low-level laser therapy on diabetic foot ulcers healing: Protocol of a randomized controlled trial. Contemp Clin Trials. 2021;110:106561. doi: 10.1016/j.cct.2021.106561
  33. Tardivo JP, Correa JA, Pinhal MAS, et al. A cohort study to evaluate the predictions of the Tardivo Algorithm and the efficacy of antibacterial photodynamic therapy in the management of the diabetic foot. Eur J Med Res Clin Trials. 2022;4:1–11. doi: 10.17303/ejmrc.2022.4.102
  34. Boltes Cecatto R, Siqueira de Magalhães L, Fernanda Setúbal Destro Rodrigues M, Pavani C, Lino-Dos-Santos-Franco A, Teixeira Gomes M, Fátima Teixeira Silva D. Methylene blue mediated antimicrobial photodynamic therapy in clinical human studies: The state of the art. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2020;31:101828. doi: 10.1016/j.pdpdt.2020.101828
  35. Ferreira, R.C. Terapia fotodinâmica como coadjuvante no processo de cicatrização do pé diabético: série de casos. 2022. 82 f. Tese (Doutorado). Programa de Pós-Graduação em Biofotônica Aplicada às Ciências da Saúde. Universidade Nove de Julho, São Paulo. Available from: https://bibliotecatede.uninove.br/bitstream/tede/3057/2/Rita%20de%20C%C3%A1ssia%20Ferreira.pdf
  36. Tsai SR, Hamblin MR. Biological effects and medical applications of infrared radiation. J Photochem Photobiol B. 2017;170:197-207. DOI:10.1016/j.jphotobiol.2017.04.014
  37. Tardivo JP, Correa JA, Pinhal MAS, et al. A Cohort Study to Evaluate the Predictions of the Tardivo Algorithm and The Efficacy of Antibacterial Photodynamic Therapy in The Management of the Diabetic Foot. Eur J Med Res Clin Trials 4: 1-11. Available from: https://repositorio.usp.br/directbitstream/99fc9a31-1d92-4411-80d1-873b2b640988/3112259.pdf
  38. Boltes Cecatto R, Siqueira de Magalhães L, Rodrigues MFSD, et al. Methylene blue mediated antimicrobial photodynamic therapy in clinical human studies: The state of the art. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2020 Sep;31:101828. DOI: 10.1016/j.pdpdt.2020.101828
  39. Ferreira, R.C. Terapia fotodinâmica como coadjuvante no processo de cicatrização do pé diabético: série de casos. 2022. 82 f. Tese (Doutorado). Programa de Pós-Graduação em Biofotônica Aplicada às Ciências da Saúde.Universidade Nove de Julho, São Paulo. Available from: https://bibliotecatede.uninove.br/bitstream/tede/3057/2/Rita%20de%20C%C3%A1ssia%20Ferreira.pdf
  40. Nesi-Reis V, Lera-Nonose DSSL, Oyama J, et al. Contribution of photodynamic therapy in wound healing: A systematic review. Photodiagnosis Photodyn Ther. 2018;21:294-305. DOI:10.1016/j.pdpdt.2017.12.015

 

brandao app 1.png

 

brandao app 2.png

 

brandao app 3.png

 

brandai appendfix 1 - es.png

 

brandao appendix 2 - es.png

 

brandao appendix 3 - es.png

 

Previous Article

Diabetic feet with plantar thermal burn wounds – a patient optimisation and preservative care approach

Next Article

Selected abstracts from the 24th Biennial WCET® Congress in Glasgow, UK

View Issue