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

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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.

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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.

 

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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.

 

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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.

 

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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 fotodinâmica antimicrobiana para o tratamento de úlceras do pé em pessoas com diabetes mellitus: um protocolo de ensaio aleatório controlado

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)

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Resumo

Significado As úlceras do pé diabético são uma das principais complicações da diabetes e um importante problema de saúde pública, com elevado impacto nos custos dos cuidados de saúde. Estas úlceras são normalmente tratadas com métodos convencionais, tais como a limpeza com soro fisiológico, o desbridamento, os antibióticos e os pensos tópicos. No entanto, o aumento das amputações não traumáticas de membros inferiores relacionadas com a diabetes, juntamente com a crescente resistência antimicrobiana, realça a insuficiência destes tratamentos padrão na obtenção atempada de uma cura.

Avanços recentes Novas terapias adjuvantes com fontes de luz, tais como a terapia fotodinâmica antimicrobiana, estão a ser testadas para auxiliar na cicatrização de úlceras nos pés. Esta terapia consiste na utilização de luz (LASER ou LED) para irradiar a lesão, em combinação com um agente foto-sensibilizador e com oxigénio tecidular. Este processo promove o stress oxidativo e reduz os micro-organismos presentes na úlcera.

Questões críticas Um desafio significativo na aplicação da terapia fotodinâmica é a falta de estudos clínicos abrangentes e de protocolos completos de tratamento. Embora existam cada vez mais provas que sustentam a eficácia desta terapia em várias condições, a escassez de ensaios clínicos bem documentados, assim como a replicação fiável destes estudos representa um grande obstáculo para outros investigadores que procuram replicar os resultados.

Direções futuras Este artigo fornece um protocolo detalhado e transparente, o qual pode ser facilmente reproduzido por outros investigadores, dando um passo significativo no sentido de consolidar e de expandir o uso da terapia fotodinâmica no tratamento de úlceras diabéticas. Espera-se que este estudo e o protocolo apresentado sirvam de base para futuras investigações e inovações na terapia fotodinâmica, abrindo dessa forma novas possibilidades terapêuticas e contribuindo para a melhoria da qualidade da prática clínica.

Introdução

A diabetes mellitus (DM) é uma doença crónica que conduz frequentemente a complicações, incluindo as úlceras do pé diabético (DFU). Anualmente, 18,6 milhões de pessoas desenvolvem DFUs, as quais precedem 80% das amputações de membros inferiores em pacientes com DM. As infeções afetam 50-60% das DFUs, sendo que cerca de 20% dos casos graves resultam em amputações de membros inferiores (LLA).1

De 2010 a 2020, ocorreram mais de 240 000 internamentos no Brasil relacionadas com a amputação de membros inferiores por DM.2 Além disso, mesmo após a intervenção cirúrgica em pacientes com amputações menores, existe uma alta probabilidade de readmissão devido a infeções. Os pacientes com amputações graves apresentam uma elevada probabilidade de readmissão para tratamento de sépsis.3

Os cuidados convencionais para a DFU incluem a limpeza, o desbridamento, a circulação, a humidade e o controlo da infeção. 4 No entanto, estes cuidados são muitas vezes insuficiente para a reparação atempada dos tecidos, uma vez que a DM prejudica todas as fases de cicatrização.5 Ocorrem atrasos na inflamação, a persistência de citocinas perturba a proliferação e as alterações dos miofibroblastos impedem a deposição de colagénio e a remodelação. A maioria das DFUs também é colonizada por múltiplas bactérias.6,7

Estes microrganismos formam colónias e agrupam-se, originando uma película auto-protetora no leito da úlcera. Esta película promove a inflamação e a estagnação da cicatrização, bloqueando a ação dos tratamentos e dos pensos convencionais e as respostas de defesa do hospedeiro, podendo levar à progressão e à cronicidade da lesão.8

Por conseguinte, proporcionar um tratamento adequado para gerir as comunidades microbianas de bactérias é vital para prevenir resultados graves em pessoas com DFU, tais como LLA ou a morte.8 Uma terapia adjuvante que pode auxiliar no tratamento de úlceras nos pés em pessoas com DM é a terapia fotodinâmica (PDT).9,10

A PDT envolve a utilização de uma fonte de luz (LASER ou LED) de forma a irradiar agentes fotossensíveis não tóxicos que interagem com o oxigénio dos tecidos, gerando espécies reativas de oxigénio. Estas espécies reativas de oxigénio possuem um efeito letal sobre os agentes infeciosos, mas sem causar danos nos tecidos.11,12 O agente fotossensível mais utilizado é o azul de metileno, uma vez que tem boa disponibilidade no mercado, baixo custo e um reduzido risco de reações adversas.13 Um estudo de custo-benefício realizado em Itália mostrou que a utilização da PDT na DFU teve um impacto orçamental positivo, reduzindo em 50% o tempo para atingir o objetivo de cura em ambulatório.14 Uma revisão sistemática recente sobre a eficácia da PDT identificou apenas um conjunto limitado de quatro ensaios clínicos sobre o tema.15 Nenhum destes estudos disponibilizou os seus protocolos (com detalhes metodológicos essenciais), o que representa uma barreira significativa à replicação exata e fiável das suas investigações. Além disso, estes estudos apresentam limitações, tais como a utilização de zaragatoas para a avaliação microbiológica e uma grande variação nos parâmetros de aplicação da PDT e também nos resultados clínicos.

Para o diagnóstico e avaliação da infeção em úlceras do pé, deve ser obtida uma amostra para cultura através da recolha de um fragmento de tecido por raspagem ou biópsia, o que é considerado a melhor prática.16,17 Muitos dos estudos sobre a PDT para o tratamento da DFU utilizam parâmetros de luz, doses e comprimentos de onda variados. Para estabelecer as melhores práticas e normalizar a sua aplicação, é essencial realizar estudos que testem e apliquem sistematicamente estes parâmetros.18

Por conseguinte, este estudo tem como objetivo preencher lacunas críticas na literatura, disponibilizando de forma transparente o protocolo completo do ensaio clínico. Isto inclui a publicação do Protocolo Operacional Normalizado (POP) para PDT e para biópsia de úlceras do pé para uma avaliação microbiana mais precisa. Este protocolo foi construído com base em evidência científica, promovendo a sua reprodutibilidade para o desenvolvimento de um ensaio clínico para a avaliação da eficácia da PDT antimicrobiana no tratamento da DFU.

Método

Desenho do estudo

Trata-se de um protocolo pragmático e longitudinal de um ensaio clínico aleatório (RCT). Neste estudo, pretendemos analisar a eficácia do tratamento com PDT para a DFU em dois grupos: o grupo de intervenção (GI) e o grupo de controlo (GC). O protocolo de investigação é delineado de acordo com os preceitos dos Itens do Protocolo Padrão: Recomendações para Ensaios de Intervenção (SPIRIT).19

Cenário de pesquisa

A pesquisa será realizada no serviço de ambulatório de dois hospitais terciários localizados em Ribeirão Preto, São Paulo, Brasil. O primeiro local é o Ambulatório de Endocrinologia e Metabologia do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo. O segundo local é o ambulatório de Cirurgia Vascular do Hospital de Beneficência Portuguesa de Ribeirão Preto.

Estudo participantes e critérios de elegibilidade

Os participantes serão selecionados por amostragem de conveniência e depois distribuídos aleatoriamente pelos grupos de intervenção e de controlo. O estudo incluirá: pacientes de ambos os sexos; com idade igual ou superior a 18 anos; que tenham DFU; que concordem em submeter-se a uma biópsia da lesão; e que estejam disponíveis para frequentar o ambulatório semanalmente, durante sete semanas (seis semanas de tratamento e uma semana de seguimento para avaliação dos resultados e para repetição da biópsia).

Os critérios de exclusão são: pacientes com diagnóstico ou em tratamento de neoplasias; insuficiência renal crónica ou insuficiência vascular periférica; suspeita ou confirmação de osteomielite; lesão com área superior a 5cm por 5cm; ou Ankle-Brachial Index (ABI) inferior a 0,7; ausência de pulsos com isquemia, pois para que a PDT funcione o oxigénio deve chegar ao local de tratamento.20 Pacientes em utilização de medicações imunossupressoras, com pontuação superior a 12 no Algoritmo de Tardivo21 também serão excluídos. A justificação para a exclusão de pacientes com estas caraterísticas reside na baixa probabilidade de o tratamento ser eficaz para eles. Por este motivo, é permitido excluí-los da investigação.22

Os participantes que faltarem a duas consultas consecutivas ou apresentarem irritação cutânea resultante da utilização de azul de metileno serão também excluídos do estudo e estes dados serão contabilizados.

Recrutamento

Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto: os pacientes serão selecionados através do Ambulatório de Endocrinologia e Metabologia, tendo em conta os critérios de elegibilidade. Durante a consulta de enfermagem e de avaliação do DFU, o investigador, autorizado a acompanhar as consultas de enfermagem, avaliará se o paciente preenche as condições de elegibilidade. Se a pessoa for elegível, o investigador fará um convite e explicará o processo de investigação, incluindo os riscos e os benefícios, o tempo de acompanhamento e a necessidade de assinar voluntariamente o formulário de consentimento informado aprovado pelo Comité de Ética para a Investigação. Em seguida, o procedimento de biópsia será efetuado por um dermatologista e o paciente será então distribuído aleatoriamente.

Beneficência Portuguesa de Ribeirão Preto: os pacientes serão selecionados através do Ambulatório de Cirurgia Vascular. Durante a consulta com o cirurgião vascular, o investigador, que está autorizado a assistir a consultas médicas, avaliará se o paciente preenche os requisitos de elegibilidade. Se o paciente preencher os critérios de inclusão, o investigador fará um convite e explicará todos os pormenores sobre o estudo, incluindo os riscos e os benefícios, o tempo de acompanhamento e a necessidade de assinar voluntariamente o formulário de consentimento informado aprovado pelo Comité de Ética para a Investigação. Posteriormente, o procedimento de biópsia será agendado por um cirurgião vascular e o paciente será então distribuído aleatoriamente.

Distribuição Aleatória

Os pacientes serão divididos aleatoriamente em dois grupos:

  • IG: Limpeza com soro fisiológico a 0,9%, desbridamento instrumental/agudo (conforme necessário), azul de metileno mais PDT ativada e aplicação de penso secundário (alginato de cálcio sem prata).
  • CG: Limpeza com soro fisiológico a 0,9%, desbridamento instrumental/agudo (conforme necessário), azul de metileno mais PDT inativada e aplicação de penso secundário (alginato de cálcio sem prata).

A atribuição aleatória será efetuada através de envelopes individuais, selados, opacos, não translúcidos e invioláveis, fornecidos à equipa de investigação por uma pessoa não relacionada com o estudo (um indivíduo sem envolvimento na investigação e na abertura dos envelopes) e sem anotações externas.22,23 Os envelopes serão abertos sequencialmente à medida que o ensaio vai decorrendo, assegurando que cada paciente tem a mesma probabilidade de ser atribuído ao GI ou ao GC. Para cada participante elegível, será aberto um envelope contendo a atribuição do grupo de tratamento e o procedimento será registado por escrito num diário de campo.24

Cegamento

Quando se discute cegamento, o termo duplo-cego continua a ser amplamente utilizado. No entanto e devido à sua ambiguidade, este termo está a cair em desuso, em favor de especificações claras sobre quem será mascarado e quem conhecerá a atribuição dos participantes.24 Por conseguinte, o plano de cegamento é explicado no Tabela 1.

 

Tabela 1. Distribuição das pessoas envolvidas no estudo e a sua condição de cegamento.

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Por conseguinte, apenas um investigador, responsável pela aplicação do PDT, terá conhecimento da afetação dos participantes. Neste caso, não seria tecnicamente possível que o investigador não soubesse o que está a fazer quando tem que utilizar a fonte de luz e o foto-sensibilizador. No entanto, foi tomada a precaução de ocultar os outros participantes envolvidos no estudo.

Equipa de investigação

Para responder às especificações do desenho do estudo, foi organizada uma equipa de investigadores constituída por quatro enfermeiros (dois deles especializados em enfermagem em terapia enterostomal), um dermatologista, um médico vascular e três estudantes de enfermagem.

Recolha de dados e medição das variáveis de base

A recolha de dados e as variáveis de base serão realizadas através de um instrumento semiestruturado, o qual inclui dados sociodemográficos e clínicos dos participantes e a avaliação da DFU. Serão recolhidos os seguintes dados sociodemográficos e clínicos:

  • Informações gerais: idade, sexo, profissão, local de nascimento, cor da pele, estado civil e habilitações literárias
  • Avaliação dos fatores de risco: doenças sistémicas associadas, duração da DM, tabagismo, consumo de álcool, nutrição, higiene, mobilidade e medicamentos.

A avaliação das úlceras será realizada por meio da escala da Ferramenta de Avaliação de Feridas de Bates-Jensen (BWAT) validada para o Português do Brasil, a qual fornece um método prático, objetivo e conclusivo para monitorizar a evolução da cicatrização.25 A escala contém 13 itens que avaliam a lesão, incluindo tamanho, profundidade, bordos, tipo de descolamento e quantidade de tecido necrótico, caraterísticas e quantidade de exsudato, edema e endurecimento perilesional, cor da pele perilesional, qualidade do tecido de granulação e epitelização. Cada item é classificado em pontuações que variam de 1 a 5, em que 1 indica o melhor estado e 5 o pior estado da ferida.

Em cada ensaio, a lesão será medida com uma régua de medição descartável, colocada junto ao bordo da DFU. Além disso, na fase inicial, será agendada uma recolha de sangue (em até 7 dias) para avaliação da hemoglobina glicada no início do tratamento; e a avaliação do Índice Tornozelo-Braço (ITB) será realizada no mesmo dia da primeira sessão de tratamento.

O ITB será realizado em todos os pacientes pelo mesmo enfermeiro, utilizando um equipamento Doppler Vascular Portátil DV610 MegaMED, para localizar os pulsos arteriais, utilizando um transdutor a uma frequência de 10Mhz com um nível de sensibilidade muito elevado; e um esfigmomanómetro para medir a pressão sistólica. Com o participante em posição supina, após 10 minutos de repouso, serão efetuadas medições da pressão sistólica na artéria dorsal do pé e também na artéria braquial, bilateralmente. O resultado será obtido através da relação entre a maior pressão da artéria dorsal do pé no tornozelo e a maior pressão da artéria braquial do membro superior, obtendo-se assim o ITB. Serão considerados valores normais para o ITB entre 0,9 e 1,3. 26

Definição dos procedimentos de tratamento

Protocolo para a aplicação do tratamento de terapia fotodinâmica, grupo de intervenção (Apêndice 1)

Para realizar a PDT, é necessário um composto fotossensível e uma fonte de luz para gerar stress oxidativo no oxigénio dos tecidos. Deste modo, a solução de azul de metileno (1%) será utilizada como agente foto-sensibilizador. Esta solução será formulada a pedido da Imbralab - Química e Farmacêutica Ltda (CNPJ-05.123.544/0001-64), localizada na cidade de Ribeirão Preto, São Paulo. O azul de metileno foi escolhido porque apresenta uma baixa toxicidade, tem boa disponibilidade no mercado e é frequentemente utilizado em combinação com a PDT na investigação clínica.13,27

Este foto-sensibilizador será aplicado na lesão (cobrindo um bordo de 0,5 cm e a parte central) utilizando uma pipeta descartável de 3 ml. A quantidade utilizada dependerá do tamanho de cada lesão, por exemplo, 0,5 ml para lesões até 4 cm2 e 1 ml para lesões superiores a 4 cm2. Após a aplicação, com a utilização de um smartphone será cronometrada uma absorção de cinco minutos no tecido.

Após a absorção, a irradiação da luz será realizada utilizando o equipamento Therapy EC da empresa DMC (regulamentado pelo Registro da ANVISA 80030819013). A irradiação utilizará um comprimento de onda de 660nm, uma dose de 9 Joules e um tempo de irradiação de 90 segundos por ponto.28 A aplicação utilizará uma técnica de contacto pontual, mantendo uma distância normalizada de 1cm entre um ponto e outro à volta da lesão e de 0,5cm a partir do bordo da lesão, assegurando que toda a área da úlcera recebe irradiação de luz. Este procedimento é seguro e indolor para o paciente.10

Para se conseguir minimizar o risco de contaminação da ponta do LASER com a úlcera, a ponta será coberta com película de plástico e voltará a ser coberta para todos os pacientes, após a limpeza do dispositivo com álcool líquido a 70%. Todas as aplicações de PDT serão efetuadas por um enfermeiro qualificado em terapia LASER. Após a aplicação da PDT, será utilizado para cobrir a lesão um penso secundário de alginato de cálcio sem prata. Cada paciente receberá a cobertura indicada para poder mudar o penso em casa. Estas alterações serão efetuadas de acordo com a avaliação do nível de exsudação e tanto os pacientes como os acompanhantes serão devidamente informados. O alginato de cálcio sem prata foi escolhido porque tem uma capacidade de moderada a elevada de absorção de exsudado e a capacidade de manter um ambiente fisiologicamente húmido, favorecendo o desbridamento autolítico sem apresentar atividade antimicrobiana que possa interferir com os resultados da PDT.

Protocolo de aplicação do tratamento, grupo de controlo (Apêndice 2)

Após a limpeza da úlcera, tal como descrito anteriormente e a realização do tratamento convencional, será utilizado o azul de metileno como pseudo intervenção, nas mesmas condições e concentração que a utilizada no GI. O azul de metileno foi escolhido porque deixa o leito da úlcera azul-escuro mesmo após a remoção do excesso. Isto garante que os participantes, que podem trocar informações na sala de espera, assim como outros colaboradores do estudo não podem determinar onde a intervenção ativa é atribuída.

Após a aplicação de azul de metileno e após o tempo de repouso, a luz LASER será irradiada com o mesmo dispositivo e com as mesmas técnicas de aplicação que para o IG. No entanto, a ponta do dispositivo será inativada bloqueando-a com borracha de silicone de forma a impedir a irradiação real da PDT na lesão, tal como se mostra na Figura 1.

 

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Figura 1. Ilustração da técnica de bloqueio da luz, mantendo os sons do dispositivo LASER.
A: Ponta LASER com borracha de silicone, bloqueando a saída de luz e dessa forma também a ação terapêutica.
B: O dispositivo LASER está ligado e a ponta do dispositivo não apresenta bloqueios, emitindo luz normalmente.
C: O dispositivo LASER está ligado, mas a ponta do dispositivo tem uma borracha de silicone para bloquear a luz.

 

Medição dos resultados

Neste estudo, a redução de bactérias através da biópsia de tecido foi selecionada como resultado primário, enquanto a evolução clínica, descrita por sinais de melhoria da lesão e a taxa de cicatrização são resultados secundários.

• Avaliação de bactéria

Um estudo recente, que comparou a técnica de aspiração com a biópsia, concluiu que a biópsia é o método mais eficaz e sensível para identificar microrganismos em lesões cutâneas.29 Por conseguinte, o procedimento de biópsia será efetuado por um médico que colabora com o estudo, seguindo o protocolo de procedimento apresentado no Apêndice 3.

Para a realização do procedimento, a periferia da úlcera será anestesiada através da injeção de 2-2,5 ml de lidocaína a 2% na derme profunda, utilizando uma seringa estéril e descartável de 3 ml e uma agulha 21g (0,8 x 25 mm); agulha 30G (0,3 x 13 mm). Para a remoção do material, será utilizado um punção descartável, constituído por uma pega e uma aresta de corte circular com um diâmetro de 3 mm. O fragmento biopsiado será levantado com uma pinça e a sua base será seccionada na porção mais profunda com um bisturi número 15, seguida de compressão mecânica com algodão esterilizado.

O fragmento será armazenado num frasco de recolha de plástico estéril, etiquetado e enviado imediatamente para o laboratório de microbiologia do hospital para a identificação dos microrganismos presentes no tecido e antibiograma. A análise será realizada de acordo com as regras de normalização BrCAST nas consultas externas de ambos os hospitais.

• Avaliação clínica da lesão

Todas as úlceras serão avaliadas minuciosamente de modo a fornecer uma análise clínica das lesões, incluindo uma descrição qualitativa dos dados relacionados com o tipo de tecido, exsudado, bordos, odor e aspeto da pele perilesional. Para efeitos de análise estatística, em ambos os grupos serão consideradas as avaliações efetuadas na primeira e na última sessão de tratamento.

• Índice de cicatrização de úlceras

Será criada uma base de dados de imagens dos pacientes da investigação. Em cada sessão de tratamento, as áreas das úlceras serão fotografadas com a câmara do smartphone iPhone 7, com uma lente grande angular de 12MP e abertura ƒ/1,8 e com o auxílio de um anel de luz (Mini Ring Light LED). As imagens serão registadas a uma distância normalizada de 10 cm da área da lesão. Além disso, a aplicação para smartphone Imito Measure será utilizada para o cálculo das medidas de comprimento, largura e área da ferida em cada sessão de tratamento. Para efeitos de análise estatística, serão consideradas as medições efetuadas na primeira e na última sessão de tratamento. Subsequentemente, será calculado o Índice de Cicatrização da Úlcera (UHC)10, segundo se mostra na Figura 2.

 

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Figura 2. Fórmula para calcular o Índice de Cicatrização de Úlceras.

 

Sistema de Classificação das Úlceras do Pé Diabético (SINBAD)

O Sistema de Classificação e Pontuação na Comparação de Resultados do Tratamento da Úlcera do Pé (SINBAD) será utilizado para a classificação do pé diabético no momento final e no último dia de tratamento (semana 7). O sistema SINBAD avalia seis categorias, incluindo o local, a isquemia, a neuropatia, a infeção bacteriana, a área da úlcera e a profundidade. Em cada categoria a pontuação varia entre zero e um. Por conseguinte, quanto mais próxima de seis for a pontuação total, pior é a cura e menor é a probabilidade de cura.30

A Figura 3 apresenta um fluxograma que resume os procedimentos e as intervenções que serão efetuados no estudo.

 

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Figura 3. Fluxograma que ilustra as etapas e os procedimentos do estudo.

 

Organização e análise de dados

Os dados serão armazenados em folhas de cálculo elaboradas em Microsoft Excel, utilizando a técnica de dupla entrada para as respostas e para posterior validação dos dados. Após a validação, as folhas de cálculo serão transferidas para o programa estatístico SPSS.

Um estatístico irá efetuar análises descritivas de frequência simples para variáveis categóricas para calcular medidas de tendência central (média ou mediana) e de dispersão (desvio padrão ou mínimo e máximo) para variáveis quantitativas, dependendo da distribuição das variáveis. O teste de normalidade de Kolmogorov-Smirnov será efetuado para analisar a distribuição dos dados.

Para a análise das variáveis numéricas, será utilizado o teste t de Student para amostras independentes, se os dados tiverem uma distribuição normal, ou se a distribuição não for normal o teste de Mann-Whitney. Para a análise das variáveis categóricas, será utilizado o teste do Qui-quadrado. Será adotado um nível de significância de 5% nos procedimentos analíticos.

Proteção dos participantes na investigação

A investigação respeitará os princípios da Declaração de Helsínquia e também as diretrizes éticas para a investigação que envolve seres humanos, tal como definidas na Resolução 466/2012 do Conselho Nacional de Saúde, Brasil.

Este estudo foi autorizado pelo diretor do ambulatório de endocrinologia do Hospital e aprovado pelo Comité de Ética para a Investigação (CEP) da Escola de Enfermagem de Ribeirão Preto (5.802.182/2022) e do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (6.071.033/2023). Além disso, obteve o Universal Test Number (UTN) atribuído pela Organização Mundial de Saúde (U1111-1286-7818) e também o Registro Brasileiro de Ensaios Clínicos (REBEC) sob o número RBR-2dm7t97.

A participação dos pacientes será voluntária e mediante a concordância com os termos expressos no termo de consentimento livre e esclarecido, o que lhes permite retirar-se da pesquisa a qualquer momento sem afetar o seu tratamento ou incorrer em julgamentos ou penalidades.

Resultados esperados

Prevê-se que o protocolo de PDT definido possa promover a melhoria clínica da DFU nos participantes do grupo de intervenção, em comparação com o grupo de controlo. Além disso, o estudo tem por objetivo a sensibilização para dois temas importantes:

1) Implementação da biópsia nos serviços de saúde: Salientar a importância da utilização da biópsia para permitir o seguimento dos casos de DFU com base nos microrganismos presentes no leito da ferida, tendo em conta a sua etiologia poli-microbiana.

2) Investimento na formação e na qualificação dos enfermeiros: Salientando a necessidade de investir na formação e na qualificação dos enfermeiros, de forma a desenvolver novos protocolos de cuidados e de terapias centrados em tecnologias adjuvantes inovadoras e mais económicas.

Além disso, o protocolo de PDT aqui apresentado, ao ser construído tendo em conta as evidências científicas, poderia servir de orientação para investigadores e clínicos o poderem replicar em diferentes localizações geográficas e contextos de tratamentos de feridas.

Discussão

O presente protocolo envolve um estudo aleatório que irá analisar a eficácia da PDT no tratamento da DFU. Os pontos fortes desta investigação incluem:

  • Um método de estudo com uma equipa de médicos e de enfermeiros, utilizando o método duplo-cego com distribuição aleatória controlada,
  • A utilização da técnica de biópsia de tecidos com gestão esterilizada antes e após seis semanas de tratamento, num total de sete semanas, incluindo acompanhamento. Esta abordagem irá permitir uma avaliação fiável dos tipos de bactérias presentes na úlcera e;
  • Um protocolo de tratamento de PDT desenvolvido com base em evidências científicas, como a revisão sistemática com meta-análise, de forma a permitir compreender os principais parâmetros utilizados na PDT.15

A escolha de realizar um ensaio clínico deve-se à escassez de estudos clínicos que comparem a PDT com um grupo de controlo, apesar da presença de séries de casos e de estudos de revisão com resultados convergentes para a PDT.9,15,31 Além disso, existe uma variação considerável nos parâmetros ideais da luz, tais como a dose em joules e o tempo de irradiação, que são cruciais para a eficácia da terapia.32

No presente estudo, o protocolo de tratamento foi desenvolvido com base numa revisão sistemática e meta-análise previamente publicada, que procuraram estabelecer os melhores parâmetros para a realização da PDT.15 Posteriormente, realizámos uma análise de âmbito (atualmente em fase de revisão pós-processamento, aprovada na revista Photobiomodulation, Photomedicine, and Laser Surgery), a qual corroborou os parâmetros selecionados: 660 nm, 9 J, em modo pontual e de contacto.

Outro fator determinante na escolha destes parâmetros consistiu na recomendação do fabricante do equipamento utilizado. O aparelho Therapy EC, da DMC, possui automatização para a aplicação de luz vermelha, que atua a 660 nm (± 10 nm).33 Ao selecionar 9 J de energia, o aparelho ajusta automaticamente o tempo de aplicação para 90 segundos, emitindo um sinal sonoro no final de cada ciclo para indicar a necessidade de troca do ponto na ferida. Este protocolo é apoiado pelo centro de investigação da DMC, NUPEN, o qual recomenda a utilização de azul de metileno como foto-sensibilizador e a aplicação semanal de luz vermelha com a potência e os parâmetros anteriormente referidos.34

É de notar que, no contexto da PDT, a energia em Joules (J) é o produto da potência (W) pelo tempo de irradiação (s), segundo a fórmula: E(J)=P(W)×t(s). No caso do protocolo utilizado, uma dose de 9 J distribuída em 90 segundos significa que o dispositivo funciona com uma potência média de 0,1 W (100 mW). A predefinição de fábrica do Therapy EC indica que a potência útil do emissor é de 100 mW, correspondendo à relação energia-tempo ajustada automaticamente pelo dispositivo.33

Além disso, os parâmetros escolhidos foram também baseados na melhor interação com o azul de metileno, o foto-sensibilizador utilizado. Trata-se de um foto-sensibilizador fenotiazínico de segunda geração amplamente utilizado em PDT, devido à sua elevada eficiência na geração de oxigénio livre (¹O₂). Um estudo efetuado indica que o azul de metileno apresenta o melhor rendimento quântico entre os comprimentos de onda de 600-900 nm.35 No entanto, os comprimentos de onda superiores a 760 nm caem no espetro infravermelho, atingindo os tecidos mais profundos, enquanto a aplicação em feridas requer, para uma maior eficácia, luz na gama vermelha, perto de 600 nm.36

Através de pesquisas bibliográficas, também se identificou que o azul de metileno é o agente foto-sensibilizador mais utilizado devido à sua boa disponibilidade no mercado e ao baixo registo de eventos adversos relatados após a sua aplicação no leito da ferida. Apesar de se ter optado por uma concentração de azul de metileno mais elevada (1%) em comparação com a indicada na literatura, estudos anteriores realizados no Brasil em pacientes com DFU utilizaram uma concentração de 2% e não registaram eventos adversos.33

Portanto, os parâmetros adotados não só seguem evidências científicas, mas também consideram as caraterísticas técnicas do equipamento e a interação ideal com o agente fotossensível, dessa forma garantindo uma maior segurança e eficácia na aplicação da PDT no tratamento de úlceras nos pés de pessoas com DM.

Para que as aplicações clínicas da PDT evoluam, são necessários estudos que comparem a PDT diretamente com técnicas padrão e também com uma PDT placebo/pseudo intervenção, conjuntamente com métodos de avaliação clínica mais objetivos, de forma a fornecer dados úteis para os protocolos de PDT clinicamente relevantes.34

Um método mais objetivo para a avaliação clínica da terapia é a biópsia da lesão para análise microbiológica. Um estudo recente, que comparou a técnica de aspiração com a da biópsia, concluiu que a biópsia é o método mais eficaz e sensível para identificar os microrganismos causadores de lesões cutâneas.29 Por conseguinte, neste estudo, será efetuado um procedimento de biópsia por um médico para permitir identificar os microrganismos antes e depois do tratamento com PDT.

Para além da análise microbiológica, é igualmente relevante a monitorização semanal da evolução clínica da lesão. Pesquisas recentes em casos de DFU que utilizaram a Ferramenta de Avaliação de Feridas de Bates-Jensen demonstraram que a PDT promoveu melhorias no tamanho da lesão.35 Esta evidência pode estar relacionada com o fato de que a redução dos micro-organismos presentes na lesão proporciona um equilíbrio hídrico e um ambiente menos friável e hemorrágico, favorável ao tecido de granulação e ao progresso da cicatrização.

Para além destes benefícios clínicos, o mecanismo de ação da PDT vai para além da ação antimicrobiana. A interação da luz vermelha com o foto-sensibilizador azul de metileno gera espécies reativas de oxigénio, como o oxigénio livre, as quais contribuem para a destruição microbiana e para a modulação da resposta inflamatória. No entanto, a luz vermelha a 660 nm pode influenciar adicionalmente os componentes celulares, tais como as mitocôndrias, estimulando dessa forma a produção de ATP e melhorando os processos de reparação celular. Um estudo de revisão sistemática efetuado por Nesi-Reis et al. (2018)40 sugere que a luz vermelha também pode ter impacto nos leucócitos e macrófagos, os quais são cruciais para controlar a inflamação e promover a reparação dos tecidos. Estes efeitos combinados - redução microbiana e bio estimulação - criam um ambiente favorável à formação de tecido de granulação e à progressão da cicatrização.

No entanto, é importante ter em conta que a PDT não deve ser aplicada isoladamente. É essencial implementar medidas básicas para conseguir progredir na cicatrização, tais como a utilização de calçado adequado para aliviar a pressão plantar, o controlo glicémico, a adesão a medidas de higiene e a estratégias para reforçar o autocuidado e a autogestão da doença subjacente.

A limitação do estudo reside na falta de avaliação da carga microbiana da DFU. Por conseguinte, estudos futuros devem considerar a possibilidade de aplicar a PDT, incluindo análise de biópsia, em parceria com um laboratório de análises microbiológicas que possa apoiar não só a identificação de microrganismos, mas igualmente a contagem da carga microbiana.

Agradecimentos

Eu, primeira autora, gostaria de expressar minha gratidão à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo financiamento concedido aos programas de pós-graduação no Brasil, os quais são gratuitos, permitindo o desenvolvimento da pesquisa acadêmica no país. Agradeço ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) pelo apoio à bolsa de produtividade (processo no. 140675/2021-3).

Conflito de Interesses

Os autores declaram não existirem conflitos de interesse.

Aprovação ética

Comité de Ética em Pesquisa da Escola de Enfermagem de Ribeirão Preto e do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, São Paulo, Brasil.

Financiamento

Os autores não receberam financiamento para este estudo.

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

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