Tecnologias para iluminar a pandemia de COVID-19

A pandemia de COVID-19 alcançou mais de 100 milhões de casos em todo o mundo¹. A segunda onda de casos indica que não é o momento de afrouxar os cuidados. Estudos comprovam que o vírus SARS-CoV-2 permanece infeccioso por horas no ar e por dias em superfícies^{2 3} . Entretanto, já existem soluções cientificamente comprovadas que podem auxiliar no combate e na redução da carga viral de forma eficiente⁴. Conheça a seguir tecnologias baseadas em luz para “iluminar” a pandemia.

Breve histórico

O uso da luz como microbicida, isto é, agente contra microrganismos, é verificado desde o século XIX com experimentos do biólogo Émile Duclaux que concluiu a efetividade da luz solar contra muitas espécies de bactérias. Em 1877, Downes e Blunt já descreviam que alterações nos parâmetros da luz podem tornar o efeito microbicida mais eficiente, como a intensidade, a duração da exposição e o comprimento de onda (em particular, a variação entre azul e ultravioleta)⁵. O primeiro relato que comprovou o efeito virucida foi feito em 1928 por Rivers e Gates, que inativaram partículas virais com uso da luz ultravioleta⁶.

A literatura científica tem muitos outros exemplos no uso da luz contra microrganismos, inclusive o Prêmio Nobel de Medicina em 1903, Niels Finsen⁷. Entretanto, estes estudos avançaram ao longo do século XX, e atualmente há um arsenal de estratégias disponíveis para o combate da pandemia.

Luz ultravioleta natural

A luz ultravioleta (UV) é naturalmente emitida pelo Sol, e pequena parte de seu espectro (UV-C) tem propriedades antimicrobianas. Contudo, com a absorção desta radiação pela camada de ozônio, as reações fotoquímicas induzidas pela UV-A e UV-B protagonizam efeitos bioquímicos capazes de reduzir a infectividade de vírus atmosféricos sensíveis a luz UV à 0,1% ao longo de um dia de exposição⁸.

Além disso, a radiação ultravioleta solar participa do controle de produção da vitamina D, responsável por estimular a via metabólica do peptídeo que atenua a resposta inflamatória sistêmica⁹. Assim, a incidência de luz solar poderia indiretamente reduzir o agravamento de infecções do trato respiratório, como a COVID-19¹⁰. Entretanto, ainda não há evidências conclusivas que comprovem a redução de infecções do trato respiratório dada a suplementação de vitamina D.

Luz ultravioleta germicida

Lâmpadas de UV-C são usadas em hospitais e indústrias para propósitos de descontaminação. Assim, ganham utilidade na inativação de vírus presentes no ar quanto em superfícies. Um estudo observacional realizado em 1957 durante a pandemia de gripe notou que a taxa de infecção entre enfermos caía em média de 18,9% para 1,9% a partir da instalação de luminárias de UV-C¹¹. Vale notar que a efetividade da descontaminação do vírus da gripe decai com o aumento da umidade relativa do ar¹².

Há outros fatores que também podem influenciar a inativação de vírus em geral, como a temperatura, a estrutura bioquímica da partícula viral, além da umidade relativa¹³. Contudo, em ambiente laboratorial já está comprovado que a dose letal para a inativação de 99% do SARS-CoV-2 é menor que 1 segundo de exposição para radiação UV-C (254 nm)¹⁴.

Terapia fotodinâmica e fotoantimicrobianos

A luz visível pode adquirir a propriedade antimicrobiana em conjunto com certos componentes fotossensíveis. Estes, quando expostos à luz, são excitados e submetidos a reações fotoquímicas que provocam a oxidação que atacará o alvo bioquímico. O processo descrito pode ser usado contra infecções virais, bacterianas, fúngicas e parasitárias¹⁵. Este método, conhecido por TFDA (terapia fotodinâmica antimicrobiana ou antimicrobial photodynamic therapy – aPTD) já foi comprovado eficiente contra o SARS-CoV-2 em ambiente extracorporal¹⁶. E mais recentemente a TFDA foi usada na desinfecção deste vírus localizados na cavidade nasal e oral de pacientes em estágios iniciais da COVID-19. Embora a técnica possa reduzir a progressão da doença não pode ser considerada um procedimento terapêutico, visto que tem alcance local, enquanto a infecção é sistêmica¹⁷.

Esses resultados podem desencadear futuros tratamentos contra a doença. Além disso, os elementos fotossensíveis podem formar materiais fotoantimicrobianos quando incorporados em outros materiais. Isto traria segurança biológica à itens guardados,  superfícies ou líquidos¹⁸.

Luz azul antimicrobiana

A luz azul tem efeito antimicrobiano e já é usada na descontaminação contínua de salas de saúde^{19 20}. Contudo, não é tão eficiente quanto a luz UV-C, e pode ferir a visão quando não observado os cuidados em sua manipulação. Em relação ao combate do COVID-19, um estudo bioinformático apontou é possível matar o vírus infectado usando a luz azul através da fotoexcitação²¹, desde que a simulação se confirme experimentalmente.

Terapia de fotobiomodulação

A terapia de fotobiomodulação utiliza baixa quantidade de luz vermelha ou próxima do infravermelho para acelerar a recuperação de feridas, reduzir a dor e a inflamação²². Nesse processo as células iluminadas aumentam a geração de ATP, o que provoca os benefícios citados²³. Estudos em animais pequenos com infecção pulmonar tiveram resultados positivos, mas a penetração da luz não seria tão fácil em humanos. Mesmo assim, o procedimento é mais efetivo em células hipóxicas²⁴, que é uma condição observada em pacientes de COVID-19. Isso sugere um tratamento interessante a ser aprofundado, especialmente porque o LED não provoca variações de calor relevantes e dispositivos desta terapia já foram aprovados pelo FDA para usos em geral²⁵ e para pacientes com lesões não tumorais²⁶.

Radiação de laser ultrarrápido

A tecnologia que usa pulsos curtos de laser de luz visível próximo do infravermelho já se provou eficiente contra diversos vírus sem causar prejuízos para as células humanas ou de roedores^{27 28 29}. O procedimento preserva as células animais, logo, esta solução poderia ser utilizada na inativação de patógenos em produtos derivados de sangue, alimentos crus, fármacos e até em vacinas sem produtos químicos^{30 31}.

Texto redigido a partir do artigo Light-based technologies for management of COVID-19 pandemic crisis de Sabino, C. et al. (2020)³².

A BioLambda tem o compromisso em oferecer soluções tecnológicas baseadas em luz para garantir a segurança biológica em laboratórios, hospitais e indústrias.  Por se tratar de segurança, todos produtos oferecidos tem qualidade auditável e contam com profundos estudos científicos.

Referências