A luz do sol é amplamente utilizada como fonte de energia, tanto para plantas quanto para microrganismos, e até como fonte de energia elétrica. Entretanto, é pouco difundido sobre as várias qualidades de luz e suas aplicações. Em termos simples, a luz compreende a energia eletromagnética cuja frequência é visível ao olho humano. Vale ressaltar que, somente as frequências de luz emitidas nos comprimentos de onda entre 400 e 700 nanômetros é visível ao olho humano.
A cor percebida irá variar de acordo com o espectro emitido dentro deste intervalo. Por exemplo, a luz azul é percebida quando há emissão de fótons no comprimento de onda situado entre 400 e 450 nanômetros. A figura abaixo ilustra o espectro de emissão de luz, bem como as cores, dentro dos comprimentos de onda compreendidos dentro do espectro de luz visível.
Desta forma, é de se esperar que os diferentes espectros de emissão (cor da luz), apresentem diferentes efeitos tanto na energia quanto em outros aspectos. A luz do sol apresenta um espectro de cores, possuindo partes de luz azul, verde, vermelho, laranja, ciano, violeta e amarelo. Em microrganismos fotossintéticos, como microalgas e cianobactérias, a luz é essencial, sendo a força motriz da fotossíntese. A qualidade da luz emitida irá então influenciar diretamente no crescimento, reprodução e produção de compostos nestes organismos.
A importância da luz no crescimento de microrganismos
Em microalgas e cianobactérias, a luz na região do azul e vermelho tem sido amplamente utilizadas no cultivo como alternativa à luz do sol e à luz branca. A principal vantagem se dá por ser uma qualidade de luz facilmente absorvida tanto pelas clorofilas a, b e c, quanto pelos carotenóides (pigmentos que absorvem a luz e a convertem em energia pela fotossíntese). A escolha da cor, azul ou vermelho, deve ser feita de acordo com o microrganismo e produto de interesse.
De forma geral, a luz vermelha tem sido utilizada para a promoção de crescimento, enquanto que a luz azul tem apresentado maior potencial na produção de compostos como, proteínas, lipídeos, clorofilas e outros pigmentos fotossintetizantes entre outros. Alguns estudos também demonstraram que o uso de combinações de luz azul e vermelha podem favorecer o crescimento de microalgas com concomitante produção de compostos de interesse comercial.
Desta forma, atualmente podemos perceber uma mudança em diversos setores da horticultura. As fazendas verticais, conhecidas como “Pinkhouses” (espaços de cultivo em iluminação azul e vermelho), estão se tornando cada vez mais populares em cultivos de organismos fotossintetizantes, como pode ser observado na figura abaixo.
A luz como inibidor de microrganismos
Mas nem sempre queremos promover o crescimento microbiano, de fato, grande parte dos microrganismos são considerados patogênicos e demandam estratégias para minimizar ou até eliminar seu crescimento. Usualmente estratégias como uso de calor, radiação ultravioleta (UV), alta pressão ou mesmo substâncias químicas são utilizadas de modo a eliminar a presença de microrganismos em superfícies, alimentos e materiais de uso pessoal.
No entanto, alguns estudos apontam uma alternativa: o uso de diodos emissores de luz (LEDs) como forma de inibir o crescimento de microrganismos, apresentando uma excelente alternativa no controle de contaminantes na indústria de alimentos. Estes estudos apontam grandes benefícios desta estratégia, tendo em vista que a luz LED possui menor custo energético, reduzindo o custo dos processos, além de gerar menor impacto ambiental.
A fototerapia no controle de microrganismos dispensa uso de químicos
Não obstante, há estudos que já têm avaliado o potencial da técnica no controle de infecções hospitalares. O uso de luz azul e/ou vermelha, aplicada por meia hora, pode eliminar seletivamente infecções oriundas da bactéria Pseudomonas aeruginosa em pele humana, sem danificar a camada externa da pele. Segundo o pesquisador Dr. Michael R. Hamblin do Hospital Geral de Massachusetts (EUA): “A luz azul se apresenta como uma abordagem não-tóxica e não-antibiótica para o tratamento de infecções de pele e dos tecidos moles. Essa estratégia é particularmente interessante no enfrentamento de infecções oriundas de patógenos resistentes a antibióticos”. Estas técnicas já vêm sendo utilizadas em terapia para o tratamento de micoses de unha, infecções odontológicas e câncer de pele. Vale ressaltar que a cor do LED escolhido irá depender do microrganismo.
No Brasil, também foi verificado esse potencial antimicrobiano em luz azul. Segundo a pesquisadora Marcella Pellegrini Peçanha (PUC-SP), a luz azul é capaz de excitar moléculas fotossensibilizadoras endógenas, levando a formação de espécies reativas de oxigênio e subsequente morte bacteriana. Um estudo do seu grupo de pesquisa, verificou a inibição do crescimento de Escherichia coli, Candida albicans, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococcus aureus após a irradiação de luz visível azul (420 nanômetros), sugerindo viabilidade para aplicação terapêutica.
É importante frisar que as características específicas dos microrganismos a serem aplicados, bem como as particularidades do indivíduo a ser tratado devem ser consideradas antes da escolha terapêutica. A resposta à fototerapia varia de acordo com a bioquímica dos microrganismos, no entanto podemos verificar que estas estratégias podem auxiliar em diversos tratamentos se utilizada corretamente.
Cite este artigo:
LEAL, G. C. Brincando com a luz e as cores da microbiologia. Revista Blog do Profissão Biotec, v.9, 2022. Disponível em:<https://profissaobiotec.com.br/brincando-com-luz-cores-da-microbiologia/>. Acesso em: dd/mm/aaaa.
Referências:
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Peçanha, M P., Ferreira, J J C., & Diniz, A L. (2018). Investigação da ação antimicrobiana da luz azul contra diversos agentes de infecção hospitalar. Revista Da Faculdade De Ciências Médicas De Sorocaba, 20 (Supl.). Disponível em: https://revistas.pucsp.br/index.php/RFCMS/article/view/40094. Acesso em 15 de outubro de 2021.
REDAÇÃO DIÁRIO DA SAÚDE. (01/02/2013). Luz azul destrói bactérias resistentes a antibióticos. Disponível em: <https://www.diariodasaude.com.br/news.php?article=luz-azul-destroi-bacterias-resistentes-antibioticos&id=8537> Acesso em 2 de setembro de 2021.
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