Tecnologias para iluminar a pandemia de COVID-19

Luz que incide sobre o planeta Terra, imagem ilustrativa.

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 superfícies2 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 saúde19 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 roedores27 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 químicos30 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

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  4. 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
  5. A. Downes, T. Blunt. The influence of light upon the development of bacteria Nature, 16 (218) (1877). Disponível em: https://www.nature.com/articles/016218a0
  6. T. Rivers, F.L. Gates. Ultra-Violet Light and Vaccine Virus: II. The effect of monocheomatic Ultra-Violet light upon vaccine virus. J. Exp. Med., 47 (1928), pp. 45-49. Disponível em: https://europepmc.org/article/med/19869399
  7. R. Ackroyd, C. Kelty, N. Brown, M. Reed. The history of photodetection and photodynamic therapy. Photochem. Photobiol., 74 (5) (2001), pp. 656-669. Disponível em: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11723793/
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