La luz ultravioleta y la luz azul eliminan las drogas

La resistencia bacteriana a los antibióticos es una grave amenaza para la salud pública. Contribuyó a aproximadamente 4,95 millones de muertes en 2019, y una revisión reciente encargada por el gobierno del Reino Unido advierte que la resistencia a los antimicrobianos podría provocar la muerte de 10 millones de personas anualmente para 2050.

La exposición a las bacterias con dos longitudes de onda de luz (luz LED azul y luz ultravioleta de longitud de onda corta (también llamada UV-C lejana)) proporciona un poderoso efecto doble que obstaculiza la capacidad de crecimiento y reproducción de una conocida cepa de bacterias E. coli resistente a múltiples fármacos. , según han descubierto científicos de Nueva Zelanda. En un nuevo estudio publicado en el Journal of Applied Microbiology, los científicos informan que el tratamiento con luz dual podría ser un tratamiento antimicrobiano no químico eficaz que no impulse a las bacterias a aumentar aún más su resistencia a los antimicrobianos.

"La combinación de longitudes de onda de luz azul y UV-C lejano funciona sinérgicamente para matar las bacterias", dice Gale Brightwell, científico principal de AgResearch, un instituto de investigación en Palmerston North, Nueva Zelanda. "Este descubrimiento es apasionante, pero merece más investigación y verificación para comprender plenamente sus implicaciones".

Durante décadas, los hospitales han utilizado luz germicida UV-C en una longitud de onda de 254 nanómetros para matar bacterias y esterilizar instrumentos y superficies. Durante la pandemia de COVID-19, robots emisores de luz UV-C y herramientas de desinfección personal similares también se volvieron importantes para matar el virus SARS-CoV-2, que causa el COVID. La exposición a esta radiación UV-C de alta energía durante un cierto período de tiempo daña el ADN o el ARN de los microbios, obstaculizando sus funciones celulares normales y su capacidad de replicarse, y eventualmente volviéndolos inofensivos o matándolos.

Pero la luz UV-C de 254 nm puede ser perjudicial para los ojos y la piel de una persona y provocar quemaduras, cáncer y cataratas. Los investigadores han demostrado recientemente que la luz UV-C lejana, que tiene una longitud de onda más corta (222 nm), puede destruir de forma segura virus y bacterias en el aire sin penetrar la piel humana ni las células oculares.

También se sabe que la luz azul en el rango de longitud de onda de 400 a 470 nm es letal para las especies bacterianas que tienen fotorreceptores, que detectan la luz. La luz produce formas tóxicas y altamente reactivas de oxígeno dentro de las bacterias que dañan sus membranas celulares y las capas azucaradas que las recubren y protegen. También puede destrozar su material genético, lo que altera las funciones celulares y, en última instancia, perjudica su capacidad de crecer y reproducirse.

Brightwell y sus colegas decidieron ver cómo la combinación de los dos tipos de luz antimicrobiana afectaría a un tipo de bacteria llamada beta-lactamasa de espectro extendido E. coli (ESBL E. coli). Estos insectos producen enzimas que descomponen y destruyen los antibióticos de uso común, incluida la penicilina, y "se están convirtiendo en una importante amenaza global para la salud humana", dice Brightwell. "Se han relacionado con mayores tasas de morbilidad y mortalidad hospitalaria, estancias hospitalarias más prolongadas y mayores gastos de atención médica".

El equipo expuso dos cepas de E. coli ESBL y dos cepas de E. coli sensibles a los antibióticos a luz UV-C lejana de 222 nm y luz LED azul de 405 nm, tanto individualmente como juntas durante media hora cada una. Descubrieron que la doble exposición a la luz era bactericida y mataba todas las cepas de E. coli. La luz UV-C lejana por sí sola no mató todas las bacterias, e individualmente, la luz LED azul también mostró muy poco efecto sobre los insectos.

"Creemos que la luz azul inflige el daño inicial a las células bacterianas, haciéndolas más vulnerables, y luego la luz UV-C aprovecha este estado debilitado para ejercer sus efectos antimicrobianos de manera más eficiente", dice Brightwell.

La dosis de luz fue crítica. Cuando los investigadores expusieron las cuatro cepas a una dosis subletal de ocho pulsos largos de luz de doble longitud de onda, las cepas de BLEE resistentes a los antibióticos desarrollaron tolerancia a la luz que se transmitió a las generaciones posteriores, lo que sugiere que puede ser de naturaleza genética. Las cepas sensibles a los antibióticos no desarrollaron tolerancia. Brightwell dice que se necesita más investigación para comprender los mecanismos detrás de esta tolerancia a la luz y determinar la dosis de luz mínima efectiva para matar diferentes cepas bacterianas.

También serán necesarios estudios para comprender cómo aplicar esta tecnología de forma segura y ayudar a establecer estándares regulatorios y dosis aceptables, dado el posible impacto en la salud de los seres humanos. La luz UV-C lejana generalmente se considera segura, pero la luz azul a 405 nm requiere que la persona use gafas de seguridad para proteger sus ojos. "Creemos que la colaboración con los fabricantes de iluminación es crucial para garantizar que la tecnología sea segura y eficaz cuando se aplique en escenarios del mundo real", afirma Brightwell.

Sin embargo, en comparación con los métodos estándar para combatir el crecimiento bacteriano, como la desinfección química o térmica, que consumen mucha energía y agua, “el uso de la luz es una alternativa prometedora, que ofrece un enfoque de desinfección más barato, libre de químicos y más sostenible. ”, dice Brightwell.