Lâmpada Ultravioleta C em funcionamento.

A radiação ultravioleta (UV) é um tipo de luz invisível aos olhos humanos e que possui importantes características, como:

  • Efeito germicida
  • Indução de reações químicas
  • Fótons com energia ligeiramente superior à luz visível

Breve histórico sobre a radiação UV

No século XVI surgiram as primeiras observações sobre a luz ultravioleta. Em 1801, Ritter notou que raios invisíveis além do espectro violeta eram mais efetivos na indução de uma reação química. Por isso, chamou de “raios deoxidantes” (“deoxidizing rays”). Essa nomenclatura distinguiu os “raios de calor” (“heat rays”), que se referiam à radiação infravermelho (IV)1.

Com o passar dos anos, o termo “raios químicos” (“chemical rays”) passou a ser utilizado para se referir à radiação UV. No século XIX houve avanços empíricos e teóricos sobre estes estudos. Entre eles: o desenvolvimentos de dispositivos emissores de luz UV de forma artificial e avanços teóricos no estudo das propriedades da luz.

No início do século XX, houve avanços em relação à fotônica e à fotoquímica. Até no campo da medicina ocorreu inovação devido à utilização da luz. O Premio Nobel da Medicina de 1903 foi dado ao estudioso Niels Ryberg Finsen, cuja motivação da premiação foi: o reconhecimento de sua contribuição para o tratamento de doenças (especialmente lupus vulgaris, uma variação da tuberculose) utilizando a radiação da luz, o que abriu um novo caminho para as ciências médicas2. Ele publicou o livro “Phototherapy” em 1901, na obra são descritas as interações biológicas com a radiação de vários comprimentos de onda3.

Imagem digitalizada do livro "Phototherapy" de N. R. Finsen publicado em 1901. Na imagem está grifado o uso de "chemical rays" e "heat rays" para se referir à radiação ultravioleta e a radiação infravermelha, respectivamente.
Imagem digitalizada do livro “Phototherapy” de N. R. Finsen publicado em 1901. Na imagem está grifado o uso de “chemical rays” e “heat rays” para se referir à radiação ultravioleta e a radiação infravermelha, respectivamente.

Afinal, o que é a radiação eletromagnética?

Radiação é energia em movimento. E ela se propaga no espaço através de campos elétricos e magnéticos, levando energia do ponto A até o ponto B. Por isso é chamada de radiação eletromagnética.

A radiação pode se propagar e interagir com a matéria. Este é um comportamento característico tanto de uma onda quanto de uma partícula. Assim, temos um importante conceito físico: a dualidade onda-partícula.

Por ser uma onda, a radiação possui frequência e comprimento de onda. Essas medidas são inversamente proporcionais. Portanto, quanto maior o comprimento de onda, menor a frequência, e vice-versa4. Assim, tanto a frequência quanto o comprimento de onda são usadas para categorizar a região do espectro da radiação e as características físicas. Ademais, as ondas possuem propriedades como reflexão, refração e a difração. Estas propriedades também ocorrem na radiação por se tratar de uma onda eletromagnética.

Representação da propagação da radiação. Na imagem a letra "E" representa o campo elétrico e a letra "B" representa o campo magnético, perpendiculares entre si. A letra "c" é a velocidade constante de propagação da luz e a letra "λ" representa o comprimento de onda. Fonte: Encyclopædia Britannica.
Representação da propagação da radiação. Na imagem a letra “E” representa o campo elétrico e a letra “B” representa o campo magnético, perpendiculares entre si. A letra “c” é a velocidade constante de propagação da luz e a letra “λ” representa o comprimento de onda. Fonte: Encyclopædia Britannica.

Por outro lado, a interpretação de luz como partícula está relacionada ao conceito quântico proposto por Max Planck de quanta energia cada fóton de luz contém. Neste aspecto, quanto maior a frequência, maior a energia do fóton. Esta energia é diretamente proporcional aos processos atômico-moleculares que o fóton pode induzir quando absorvido por um elétron5.

Diferença entre radiação e luz

A luz é a radiação que nós humanos enxergamos, isto é, a luz visível. Ela é convencionalmente definida pelo intervalo de comprimentos de onda entre 400 e 700 nanômetros6 (nm). Também é comum a denominação de luz para a radiação ultravioleta e infravermelha, que possuem a faixa de energia mais próxima da luz visível.

Dessa forma, outros tipos de radiação eletromagnética, tais como ondas de rádio, micro-ondas, raios X e raios gama raramente são referidos como luz. Apesar de possuírem a mesma natureza eletromagnética que a luz, o termo “radiação” é mais usual.

A luz ou radiação ultravioleta é caracterizada pelo comprimento de onda de 10 nm a 400 nm7. E a radiação infravermelha, por comprimento de onda de 700 nm a 1.000.000 nm8.

Diferença entre radiação ou irradiação

Irradiação é o termo utilizado quando um corpo é exposto à radiação. Dessa forma, o corpo foi irradiado.

E radiação se refere à energia em movimento que pode incidir sobre o corpo analisado.

Emissores de radiação UV

Dispositivos emissores de radiação podem ser desenvolvidos para estudos científicos ou para fins específicos. Os mais conhecidos são:

  • Lâmpadas
  • Diodos emissores de luz (LED)
  • Lasers

A BioLambda oferece lâmpadas e LEDs para a região ultravioleta. Para a luz visível e infravermelha, também oferece LEDs e lasers.

Laser BioLambda. Modelo: Laser Saber.
Laser BioLambda. Modelo: Laser Saber.

Esses emissores podem ser usados em pesquisas científicas. Mas com essa tecnologia também é possível desenvolver projetos customizados a partir de uma demanda específica. Por exemplo, a descontaminação à seco de alimentos com radiação ultravioleta.

Os dispositivos emissores de luz oferecem uma banda de emissão em torno de um pico de emissão em determinado comprimento de onda. A extensão dessa banda de emissão pode variar conforme a tecnologia do dispositivo emissor de luz (e.g., laser, LED ou lâmpada). Quando um dispositivo emissor de luz é caracterizado como monocromático, é porque o pico de emissão acontece discretamente no comprimento de onda específico. Por exemplo, uma lâmpada ultravioleta C de baixa pressão de vapor de mercúrio emite cerca de 90% da radiação especificamente em 254 nm.

Como a radiação UV pode ser utilizada?

O uso da radiação ultravioleta está relacionada à da faixa de comprimento de onda que ela está inserida. Isso porque a radiação apresentará diferentes características físicas.

Tipos de radiação UV

Com base na interação interação da radiação ultravioleta, encontramos as seguintes classificações7:

  • UV-A – Sua interação principal são com pigmentos naturais e tem comprimento de onda de 315 nm a 400 nm.
  • UV-B – Com comprimento de onda de 280 nm a 315 nm, esta luz interage principalmente com proteínas.
  • UV-C – Por interagir principalmente com ácidos nucleicos e proteínas, é muito utilizada para fins germicidas. Tem comprimento de onda de 100 nm a 280 nm.

Entretanto, também existe outra classificação usada na física7:

  • Próximo – 300 nm a 400 nm
  • Médio – 200 nm a 300 nm
  • Distante – 100 nm a 200 nm
  • Extremo – abaixo de 100 nm

Utilização da radiação UV

Equipamento UV Surface da BioLambda. Ele utiliza a luz UV germicida para higienizar superfícies a seco.
Equipamento UV Surface da BioLambda. Ele utiliza a luz UV germicida para higienizar superfícies a seco.
  • Desinfecção e biossegurança – A luz UV germicida (tipo C) é utilizada na eliminação rápida microrganismos em segundos ou minutos de exposição. Isso porque material genético absorve a radiação e, consequentemente, tem sua estrutura química alterada. Isso torna o microrganismos incapaz de se reproduzir9.
  • Fotopolimerização ou fotocura de materiais – A radiação UV é utilizada para iniciar reações químicas de polimerização por meio da excitação de elétrons devido à alta frequência da luz10.
  • Terapia fotodinâmica – Ao entrar em contato com luz de comprimento de onda entre 360 nm e 850 nm, materiais fotossensíveis adquirem propriedades químicas que podem induzir efeitos terapêuticos no tratamento de infecções, tumores e doenças vasculares11.
  • Equipamentos espaciais – A radiação UV menor que 200 nm tem a propriedade de se interagir com gases atmosféricos. Por isso, essa radiação pode ser utilizada em equipamentos científicos aeroespaciais12.
  • Bronzeamento – As radiações UV dos tipos B e A podem induzir à produção de melanina e, consequentemente, ao bronzeamento. Entretanto, esta exposição pode provocar danos à saúde, tais como queimaduras e câncer de pele7.
  • Formação de ozônio – A radiação UV na faixa entre 100 nm e 240 nm induz a ativação do oxigênio em uma reação que pode formar o ozônio. Embora esta molécula tenha efeito germicida, é tóxica e tem efeito prejudicial para nossa saúde.
  • Identificação de materiais fluorescentes – A radiação UV-A pode ser utilizada de forma forense na identificação de fluidos e materiais corporais fluorescentes.
  • Iluminação em festas – A luz negra é uma radiação UV-A com comprimento de onda próximo à luz visível.

A BioLamba e a radiação UV

O nome envolve “bio” da biologia e “lambda”, letra grega (λ) usada para classificar a quantidade de energia de um fóton de luz. A BioLambda é uma empresa especializada em tecnologia fotônica. Desde sua fundação desenvolve equipamentos científicos emissores de radiação visível, ultravioleta e infravermelha.

A partir de sua equipe especializada, a empresa também desenvolve projetos customizados para desinfecção e biossegurança. Dessa forma, oferece equipamentos para a higienização a seco de superfícies, alimentos e ambientes.

Equipamento customizado da BioLambda com luz germicida para higienizar esteiras frigoríficas.
Equipamento customizado da BioLambda com luz germicida para higienizar esteiras frigoríficas.

Utilizamos lâmpadas de luz ultravioleta C com pico de emissão em 254 nm. Nossos equipamentos não induzem a formação de ozônio, favorecendo a saúde do usuário e a qualidade do ar. Além disso, todos produtos possuem mecanismos de segurança para não expor as pessoas à luz do dispositivo.

Conheça nossos equipamentos para saber mais vantagens da utilização da radiação UV germicida.

Referências

  1. P. E. Hockberger. History of Ultraviolet Photobiology. Photochemistry and Photobiology, 76(6), pp. 561-579, 2002. Disponível em: http://photobiology.info/Hockberger.html
  2. Niels Ryberg Finsen – Nobel Lecture. Nobel Prize.org. Nobel Media AB 2021. Disponível em: https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1903/finsen/facts/
  3. N. R. Finsen. Phototherapy. Eduard Arnold: London. 1901
  4. M. Phillips. Electromagnetic radiation. Encyclopedia Britannica, 2020. Disponível em: https://www.britannica.com/science/electromagnetic-radiation
  5. C. P. Sabino, M. R. Hablin. Photophysical and Photochemical Mechanism. In: F. P. Sellera, C. L. Nascimento, M. S. Ribeiro. Photodynamic Therapy in Veterinary Medicine: From Basics to Clinical Pratice. Springer International Publishing Nature: Cham. 2016. p.14-17
  6. G. Stark. Light. Encyclopedia Britannica, 2020. Disponível em: https://www.britannica.com/science/light
  7. Ultraviolet radiation. Encyclopedia Britannica, 2020. Disponível em: https://www.britannica.com/science/ultraviolet-radiation
  8. Infrared radiation. Encyclopedia Britannica, 2020. Disponível em: https://www.britannica.com/science/infrared-radiation
  9. C. P. Sabino, et al. Light-based technologies for management of COVID-19 pandemic crisis. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 2020. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1011134420304498 
  10. M. R. Rodrigues, M. G. Neumann. Fotopolimerização: princípios e métodos. Polímeros vol.13 no.4 São Carlos. 2003. Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0104-14282003000400013
  11. O. Ceburkov, H. Gollnick. Photodynamic therapy in dermatology. Eur J Dermatol. 2000. 10(7):568-75; discussion 576. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11056436/
  12. L. J. Paxton, et. al. Far ultraviolet instrument technology. J. Geophys. Res. Space Physics, 122, 2706–2733, doi:10.1002/2016JA023578. Disponível em: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/2016JA023578

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