Desde 2013, um estudo para a inativação de microrganismos vem sendo desenvolvido no Laboratório de Fotônica e Fluidos Complexos do Instituto de Física (IF) da Universidade Federal de Alagoas. São inativados, de forma in vitro, microrganismos do tipo bactérias (Staphylococcus aureus) e fungos (Aspergillus, Fusarium oxysporum). Mesmo sendo em ambiente de laboratório, a pesquisa pode se estender para auxiliar no entendimento do tratamento de patologias provocadas por microrganismos como uma alternativa aos antibióticos, na inativação de bactérias em leite e queijo [cru e pasteurizado] e para aplicações in loco, como é o caso das investigações com o Aspergillus e o Fusarium oxysporum, que é o fungo que ataca plantações de bananeiras e provoca a doença chamada Mal do Panamá.

A professora titular do IF, Maria Tereza de Araújo, coordenadora da pesquisa, explica que a inativação é feita com uso de luz LED na região espectral do azul, e a substância fotossensibilizadora é o sal de curcumina, oriundo do rizoma da planta Curcuma Longa Linn. Segundo a docente, esse estudo impacta as áreas das ciências exatas e ciências da vida, e explica que a técnica óptica, chamada Terapia Fotodinâmica Antimicrobiana (TFA) ou Antimicrobial Photodynamic Theraphy (APDT) é a utilizada para a inativação.

Trata-se da interação sinergética da luz com um fármaco fotossensibilizador (FS) e um meio biológico (bactérias, fungos ou vírus), de forma não invasiva. “O produto, o oxigênio singleto, tem como objetivo provocar a destruição celular dessa região. As diversas interações entre radiação e matéria desencadeiam fenômenos físicos diversos em tecidos vivos, como é o caso de microrganismos. As interações são de extrema importância no desenvolvimento de tratamento de doenças e infecções, bem como erradicação de pragas. O efeito fotodinâmico é a resposta física, química e biológica que se obtém”, esclareceu a coordenadora da pesquisa, professora Tereza, acrescentando que as investigações de TFA em microrganismos apresentaram resultados considerados muito satisfatórios pela equipe de pesquisadores, que conseguiu a inativação in vitro de até 100%.

A partir da experiência em investigar fenômenos físicos em materiais vítreos [vidros especiais dopados e não dopados, cristais, cristais fotorrefrativos, fibras ópticas e outros], surgiu a curiosidade de estudar o fenômeno físico interação da radiação com a matéria em tecidos biológicos duros [dentina e esmalte dental] e tecidos biológicos moles [órgãos, pele e microrganismos]. “Nosso intuito é usar a Física para auxiliar outras áreas. Trabalhamos numa interface entre a Física e as ciências da vida. Investigamos a incorporação de água em tecidos duros dentais dos tipos dentina e esmalte; aplicação de técnicas de ablação com lasers e bisturis, usando comparativamente a Terapia Fotodinâmica em tecidos hepáticos; aplicação de Terapia fotodinâmica em câncer de pele do tipo CBC; e, ultimamente, aplicação de TFA em bactérias e fungos”, afirmou Araújo.

Já participaram das investigações estudantes de iniciação científica, de mestrado e de doutorado, em média dez pessoas, todas do IF. O projeto já resultou em diversos Trabalhos de Conclusão de Curso (TCCs), do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica (Pibic), dissertações de mestrado e tese de doutorado, com apresentações em eventos e artigos publicados em periódicos internacionais da área.

Terapia fotodinâmica

A terapia ortodinâmica foi a linha de pesquisa do projeto que Lavínia Malta Braga fez parte, entre 2019 e 2021. A proposta foi inativar o fungo Fusarium oxysporum, que infecta plantações de banana de tal forma que o tratamento acaba sendo queimar toda a plantação. Para inativar o fungo, os pesquisadores usaram a terapia fotodinâmica e conseguiram fazer a inativação usando três fotossensibilizadores diferentes. “Quando entrei na graduação de Física, não fazia ideia de que havia possibilidade de usar a física junto com a biologia, especialmente dessa forma, causando danos a microrganismo”, comentou.

Lavínia Braga afirma que durante sua participação no projeto do Pibic teve a oportunidade de lidar com a parte microbiológica cultivando fungo, fazendo meio de cultura, plaqueando e também realizando a aplicação da técnica da terapia fotodinâmica, na mesa óptica. “Trabalhei na mesa óptica com toda a questão da aparatação e também a parte da estatística, necessária e que integra a parte mais teórica. A análise dos dados que coletamos e que serve para afirmar que a técnica foi, de fato, um sucesso”, explicou.

Segundo ela, outro recurso da física foi também utilizado, o biospeckle, técnica que dá para qualificar a bioatividade de uma superfície, usando um fenômeno óptico de interferência. “Foi uma experiência muito enriquecedora, principalmente, por estar sob a orientação da professora Tereza”, revelou.

Waleria Ribeiro Lopes também foi orientada pela professora Tereza, de 2012 a 2018, durante o mestrado e o doutorado. A ex-aluna esclarece que a pesquisa de inativação do microrganismo, utilizando a técnica de terapia fotodinâmica para inativação não foi desenvolvida por ela, mas acompanhou os alunos que atuaram no processo, porque como se tratava de um grupo, todos se ajudavam. Waleria acompanhou parte da inativação de microorganismo, tipo bactérias, uma delas, foi a Staphylococcus aureus.

A ex-orientanda de Maria Tereza conta que o trabalho era usar um tipo de leite contaminado para fazer cultura nas placas de Petri dessas bactérias. “Quando essas elas cresciam, ela fazia um estudo no número de colunas, na quantidade de placas que foram criadas. Aí, a gente partiu para utilizar a técnica. Passava um fármaco fotossensível e era exposto à luz. Seguimos um protocolo e deixamos um certo tempo as placas com as bactérias em exposição. Daí, então, voltávamos para fazer a recontagem, o quanto tinham sido inativadas essas bactérias”, relembrou.

Waleria Lopes conta que os resultados obtidos de inativação eram excelentes, na faixa de 80% a 98%. “Inativando esse tipo de bactéria, podem ser evitados vários tipos de doenças provenientes desses microrganismos. A gente também usava a terapia fotodinâmica lá no Hospital Universitário (HU) da Ufal, logo quando eu cheguei, em 2012. Também era usada a técnica para fazer a inativação de melasma, um tipo de câncer de pele. Quando eu estava lá, eles estavam começando a fazer isso com os fungos”, comentou, acrescentando que envolvia o Instituto de Química da Ufal com o propósito de usar nos fungos a mesma técnica aplicada nas bactérias, a exemplo dos fungos da bananeira que matam a planta. “Se a gente conseguisse inativar esse tipo de fungo que estava presente nelas, a gente conseguiria salvar as plantas”, revelou.

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