O que é radiação ultravioleta (luz UV)?

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, Johann Wilhelm 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 Prêmio 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.

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 a reflexão, a refração e a difração. Estas propriedades também ocorrem na radiação por se tratar de uma onda eletromagnética.

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

Sol – o emissor natural de radiação UV

O Sol é a maior fonte de luz para o planeta Terra, inclusive fonte de luz ultravioleta. Por meio da fusão nuclear que ocorre na estrela, a energia eletromagnética é liberada em forma de radiação⁹. Neste processo, é formada a luz visível, como também outras formas de ondas eletromagnéticas, como a luz ultravioleta.

Vale ressaltar que parte da radiação ultravioleta solar é absorvida ao atravessar a atmosfera da Terra. Isso acontece porque a luz UV entre 100 a 242 nm é capaz de induzir a reações fotoquímicas com o oxigênio para formar o ozônio e consequentemente, compor a camada de ozônio¹⁰. Além disso, a radiação UV sofre intenso espalhamento na atmosfera devido suas características físicas, isto é, a frequência energética mais alta que a luz visível. Assim, apenas parte da luz ultravioleta emitida pelo Sol realmente chega à superfície da Terra¹¹.

Benefícios e cuidados com a luz solar

Se expor à luz solar pode trazer benefícios, como por exemplo, o estímulo à síntese de vitamina D¹². Entretanto, é necessário cuidados, como:

• O uso de filtro solar;
• O uso de óculos de sol;
• Permanecer no sol em horários com incidência de raios solares de menor intensidade, isto é, no inicio da manhã e no fim da tarde.

Estas medidas são importantes, para evitar queimaduras na pele ou lesões oculares causadas pela exposição à radiação ultravioleta. A luz UV proveniente do Sol que alcança a superfície da Terra, é predominantemente UV-A e UV-B¹³.

Emissores artificiais 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.

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.

Comprimentos de onda e tipos de radiação ultravioleta

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

• 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 reproduzir¹⁴.
• 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 luz¹⁵.
• 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 vasculares¹⁶.
• 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 aeroespaciais¹⁷.
• 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 242 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.

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
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8. Infrared radiation. Encyclopedia Britannica, 2020. Disponível em: https://www.britannica.com/science/infrared-radiation
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11. M. S. Ribeiro, C. P. Sabino. Multimodality Dosimetry. 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.93-109.
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