Porfirinas catiónicas na fotoinativação de vírus no sangue

In the last years, besides the implementation of haemovigilance systems in many countries, the application of blood disinfection methods has been used in order to improve transfusion quality and safety. However, infections transmitted through blood transfusion still occur. The development of new methods to treat not only plasma and platelets, but also the whole blood and erythrocytes concentrates, can be an important measure to decrease the incidence of blood transfusion infections. Conventional disinfection techniques are currently in use essentially for plasma due to the collateral damage in cellular fractions. Antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) represents an alternative to the conventional methods even for the whole blood and erythrocytes concentrates. aPDT involves the exposure of a photosensitizer (PS) to light in the presence of oxygen, which results in the production of reactive oxygen species (ROS) that causes irreversible damage in the pathogenic microorganisms. This therapy is already approved in some countries, but is limited to the use of three PSs, methylene blue (MB) for plasma disinfection and riboflavin and psoralen for plasma and platelet disinfection. The aim of this study was to evaluate the aPDT effect using cationic porphyrinic PSs (Tri-Py(+)-Me, Tetra-Py(+)-Me and Tetra-S-Py(+)-Me) in the photoinactivation of viruses in plasma and whole blood and the results were compared with the efficiency of an already approved PS to disinfect plasma, the MB. Possible side effects of aPDT on erythrocytes were also assessed by osmotic fragility tests of erythrocytes cytoplasmic membrane using increasing NaCl concentrations and erythrocytes count before and after aPDT treatment. The T4 bacteriophage was used as a model of mammalian viruses. For this purpose, a phage suspension of 108 PFU/mL in plasma and whole blood was exposed to white light (150 mW/cm2) for 270 minutes with a PS concentration of 10 μM. The results indicated that porphyrinic PSs were more effective than MB in the photoinactivation of T4 phage in plasma, with special emphasis of Tetra-S-Py(+)-Me. However, their efficiency decreased in the whole blood, possibly due to the aPDT blocking effects caused by the matrix complexity. None of the PSs tested caused osmotic stress and subsequent haemolysis in the erythrocytes at the isotonic condition. Therefore, porphyrinic derivatives, mainly the Tetra-S-Py(+)-Me, can be considered a promising PSs to photoinactivate viruses in plasma, but further improvements are required for aPDT use in whole blood.Nos últimos anos, além da implementação de sistemas de hemovigilância em muitos países, a aplicação de métodos de desinfeção de sangue tem sido utilizada para melhorar a qualidade e segurança das transfusões. No entanto, infeções transmitidas por transfusão de sangue ainda ocorrem. O desenvolvimento de novos métodos para tratar, não apenas o plasma e as plaquetas, mas também o sangue total e os concentrados de eritrócitos, pode ser uma medida importante para diminuir a incidência dessas infeções. Atualmente, técnicas convencionais de desinfeção são usadas apenas para plasma devido aos danos colaterais que estas causam nas frações celulares. A terapia fotodinâmica antimicrobiana (aPDT) representa uma alternativa aos métodos convencionais, mesmo para o sangue total e concentrados de eritrócitos. A aPDT envolve a exposição de um fotosensibilizador (PS) à luz na presença de oxigénio, o que resulta na produção de espécies reativas de oxigénio (ROS) que causam danos irreversíveis nos microrganismos patogénicos. Esta terapia já está aprovada em alguns países, mas é limitada ao uso de três PSs, o azul de metileno (MB) para a desinfeção de plasma e a riboflavina e o psoraleno para a desinfeção de plasma e plaquetas. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da aPDT usando PSs porfirínicos catiónicos (Tri-Py(+)-Me, Tetra-Py(+)-Me e Tetra-S-Py(+)-Me) na fotoinativação de vírus no plasma e sangue total e os resultados foram comparados com a eficiência de um PS já aprovado para desinfetar plasma, o MB. Os possíveis efeitos colaterais da aPDT nos eritrócitos também foram avaliados através de testes de fragilidade osmótica da membrana citoplasmática dos eritrócitos usando concentrações crescentes de NaCl e da contagem de eritrócitos antes e após o tratamento com aPDT. O bacteriófago T4 foi utilizado como modelo de vírus que infetam mamíferos. Para tal, uma suspensão fágica de 108 PFU/mL em plasma e sangue total foi exposta à luz branca (150 mW/cm2) durante 270 minutos com uma concentração de PS de 10 μM. Os resultados indicaram que os PSs porfirínicos foram mais eficazes que o MB na fotoinativação do fago T4 no plasma, especialmente a Tetra-S-Py(+)-Me. No entanto, a sua eficiência diminuiu no sangue total, possivelmente devido aos efeitos bloqueadores da aPDT causados pela complexidade da matriz. Nenhum dos PSs testados promoveu stress osmótico e subsequente hemólise nos eritrócitos na condição isotónica. Assim, os derivados porfirínicos, principalmente a Tetra-S-Py(+)-Me, podem ser considerados PSs promissores para fotoinativar vírus no plasma, mas são necessárias melhorias para o uso da aPDT em sangue total.Mestrado em Biologia Molecular e Celula

Photodynamic inactivation of mammalian viruses and bacteriophages

Photodynamic inactivation (PDI) has been used to inactivate microorganisms through the use of photosensitizers. The inactivation of mammalian viruses and bacteriophages by photosensitization has been applied with success since the first decades of the last century. Due to the fact that mammalian viruses are known to pose a threat to public health and that bacteriophages are frequently used as models of mammalian viruses, it is important to know and understand the mechanisms and photodynamic procedures involved in their photoinactivation. The aim of this review is to (i) summarize the main approaches developed until now for the photodynamic inactivation of bacteriophages and mammalian viruses and, (ii) discuss and compare the present state of the art of mammalian viruses PDI with phage photoinactivation, with special focus on the most relevant mechanisms, molecular targets and factors affecting the viral inactivation process.publishe

Fotossensibilizadores porfirínicos catiónicos na inativação de Candida albicans em sangue

Blood is an essential body fluid but is yet a source of microbial infections transmission. Consequently, the ability to disinfect blood and its derivatives has assumed great importance. Currently, the most used method for inactivating microorganisms, which can be only used in plasma or protein concentrates, is the combined use of a tri(n-butyl)phosphate and the detergent Tween 80. However, these chemicals must be removed after disinfection procedure once they are harmful to the membranes of erythrocytes and platelets of blood receptors. Antimicrobial Photodynamic Therapy (aPDT) has been suggested as an alternative technique to blood disinfection. Methylene blue (MB), psoralen and riboflavin are already approved photosensitizers (PS) in some countries to disinfect plasma/platelets, but there is no aPDT approved application for whole blood and erythrocytes concentrates. The aim of this study was to evaluate the effectiveness of aPDT to inactivate Candida albicans in blood, a microorganism frequently involved in bloodstream infections. For that, several cationic porphyrin derivatives were used to photoinactivate C. albicans in phosphate buffered saline (PBS), plasma and whole blood. Once MB is the mostly used PS to disinfect plasma, its efficacy was also evaluated for comparison. Samples and controls were exposed for 270 min to white light (380-700 nm) at an irradiance of 2.5 mW/cm2 and 150 mW/cm2 for PBS and whole blood/plasma, respectively. All the tested cationic porphyrin derivatives were effective to photoinactivate C. albicans in PBS. However, MB under the same conditions (concentration and light dose) did not appear to be efficient in C. albicans inactivation. In plasma, FORM and Tri-Py(+)-Me proved to be promising PSs in C. albicans photoinactivation. Although in whole blood the inactivation rates obtained with porphyrin derivatives were higher than the ones obtained with MB, further improvements are required. Nevertheless, the results indicate that aPDT using cationic porphyrinic photosensitizers seems to be a promising approach for the photoinactivation of C. albicans in plasma. Additionally, none of these PSs, in the tested concentrations in plasma and whole blood, had promoted significant hemolysis at the isotonic conditions when hemolysis was evaluated in whole blood and after the addition of aPDT treated plasma with these PSs to concentrated erythrocytes.O sangue é um recurso essencial, porém também é uma fonte de transmissão de infeções. Consequentemente, a capacidade de desinfetar o sangue e seus derivados assume uma grande importância na prática clínica. Atualmente, o método de desinfeção mais eficaz na inativação de microrganismos usado apenas em plasma e concentrados proteicos, baseia-se no uso combinado do tri(n-butil)fosfato e do detergente Tween 80. No entanto, estes produtos devem ser removidos após o procedimento de desinfeção, pois são prejudiciais quer para as membranas dos eritrócitos quer para as plaquetas dos indivíduos transfundidos. A Terapia Fotodinâmica Antimicrobiana (aPDT) tem sido sugerida como uma técnica alternativa à desinfeção do sangue. Os fotossensibilizadores (PS) azul-de-metileno (MB), derivados de psoraleno e riboflavina já se encontram aprovados em alguns países para desinfetar plasma e plaquetas, no entanto não há até à data nenhuma aplicação aprovada baseada em aPDT para a desinfeção de sangue total e de concentrados de eritrócitos. O objetivo deste estudo foi avaliar a eficácia da aPDT na inativação de Candida albicans, um microorganismo frequentemente envolvido em infeções sistémicas. Para isso, foram usados derivados porfirínicos catiónicos na fotoinativação de C. albicans em tampão fosfato-salino (PBS), plasma e sangue total. Uma vez que o MB é o PS mais usado para desinfetar plasma, a sua eficácia também foi avaliada para comparar com a eficiência dos derivados porfirínicos testados. As amostras e os controlos foram expostos durante 270 min a luz branca (380-700 nm) com uma irradiação de 2,5 e 150 mW/cm2 para PBS e sangue total / plasma, respetivamente. Todos os derivados porfirínicos catiónicos testados foram eficazes na fotoinativação de C. albicans em PBS, no entanto, o MB nas mesmas condições (concentração e dose de luz) não demonstrou possuir capacidade de inativar C. albicans. No plasma, a FORM e Tri-Py(+)-Me provaram ser fotossensibilizadores promissores na inativação de C. albicans. Apesar de no sangue total as taxas de fotoinativação obtidas com os fotossensibilizadores porfirínicos tenham sido mais altas que as obtidas com MB, mais estudos serão necessários para melhorar as taxas de inativação obtidas. No entanto, os resultados indicam que a aPDT usando fotossensibilizadores porfirínicos catiónicos parece ser uma abordagem promissora para a fotoinativação de C. albicans no plasma. Destaca-se o facto que nenhum destes fotossensibilizadores porfirínicos nas concentrações testadas no plasma e no sangue total promoveu hemólise significativa em condições isotónicas. Uma situação similar foi observada quando foi avaliada a hemólise após a adição de plasma tratado com esses PSs a concentrados de eritrócitos.Mestrado em Biomedicina Molecula

The Efficacy of Photodynamic Inactivation of the Diode Laser in Inactivation of the Candida albicans Biofilms With Exogenous Photosensitizer of Papaya Leaf Chlorophyll

Introduction: N Photodynamic inactivation has been developed to kill pathogenic microbes. In addition, some techniques have been introduced to minimize the biofilm resistance to antifungal properties in inhibiting cell growth. The principle of photodynamic inactivation different to antifungal drugs therapy which is resistant to biofilms. The presence of reactive oxygen species (ROS) that generating in photodynamic inactivation mechanisms can be damaging of biofilm cells and the principle of light transmission that could be penetrating in matrix layers of extracellular polymeric substance (EPS) until reaching the target cells at the base layers of biofilm. The present work aims to explore the potential of chlorophyll extract of papaya leaf as an exogenous photosensitizer to kill the Candida albicans biofilms after being activated by the laser. The potential of chlorophyll photosensitizer was evaluated based on the efficacy of inactivation C. albicans biofilm cell through a cell viability test and an organic compound test.Methods: The treatment of photoinactivation was administered to 12 groups of C. albicans biofilm for four days using the 445 nm laser and the 650 nm laser. The 445 nm and 650 nm lasers activated the chlorophyll extract of the papaya leaf (0.5 mg/L) at the same energy density. The energy density variation was determined as 5, 10, 20, 30 and 40 J/cm2 with the duration of exposure of each laser adjusted to the absorbance percentage of chlorophyll extract of the papaya leaf.Results: The absorbance percentage of chlorophyll extracts of the papaya leaf on wavelengths of 650 nm and 445 nm respectively were 22.26% and 60.29%, respectively. The most effective treated group was a group of the laser with the addition of chlorophyll, done by the 650 nm lasers with inactivation about 32% (P = 0.001), while the 445 nm lasers only 25% (P = 0.061). The maximum malondialdehyde levels by treatment of the laser 650 nm were (0.046±0.004) nmol/mg.Conclusion: The use of chlorophyll extract of the papaya leaf as a photosensitizer, resulted in the maximum spectrum of absorption at 414 nm and 668 nm, which produced a maximum reduction effect after photoinactivation up to 32% (with chlorophyll) and 25% (without chlorophyll). The utilization of chlorophyll extract of the papaya leaf would increase the antifungal effects with the activation by the diode laser in the biofilm of C. albicans.Keywords: Candida albicans biofilms; Chlorophyll extract; Photoinactivatio

Fotoinativação de vírus através de porfirinas

Doutoramento em BiologiaA inativação fotodinâmica tem sido usada com sucesso na inativação de microorganismos. Diversos aspetos da inativação fotodinâmica foram já estudados para diferentes microrganismos, contudo, existe ainda pouca informação disponível no que diz respeito à inativação de bacteriófagos por processos fotodinâmicos. Este trabalho pretendeu elucidar e avaliar vários aspetos da fotoinativação de vírus, em particular de bacteriófagos, incluindo (i) o efeito de diversos parâmetros de luz utilizados na fotoinativação de bacteriófagos; (ii) a eficiência da inativação fotodinâmica de diferentes tipos de bacteriófagos (fagos do tipo DNA e RNA); (iii) o principal mecanismo através do qual a inativação fotodinâmica tem lugar; (iv) o efeito da fotoinativação nas proteínas do bacteriófago; e (v) o possível desenvolvimento de resistência e recuperação da viabilidade após vários tratamentos fotodinâmicos consecutivos. Para avaliar o efeito dos diferentes parâmetros de luz, suspensões fágicas com 107 UFP mL-1 foram irradiadas com diferentes fontes e doses de luz, intensidades luminosas e tempos de irradiação (30,90 e 270 min) na presença de 0,5; 1,0 e 5,0 μM dos derivados porfirínicos catiónicos Tri- Py+-Me-PF e Tetra-Py+-Me. A eficiência da fotoinativação de diferentes fagos do tipo DNA e RNA, foi avaliada através da irradiação da suspensão fágica com luz branca (40 W m-2) durante 270 min na presença de 0,5 e 5,0 μM do derivado porfirínico Tri-Py+-Me-PF, respetivamente para os fagos do tipo RNA e DNA. O mecanismo através do qual a fotoinativação de fagos de DNA (fago do tipo T4) e de RNA (fago Qb) tem lugar foi avaliado por exposição da suspensão fágica à luz branca com uma potência de 40 W m-2, na presença de fotossensibilizador (Tri-Py+-Me-PF e Tetra-Py+-Me) e inibidores, quer do oxigénio singuleto (azida de sódio e L-histidina) quer de radicais livres (Dmanitol e L-cisteína). Os danos nas proteínas do fago do tipo T4, induzidos pelas espécies reativas de oxigénio geradas por 5,0 μM Tri-Py+-Me-PF, foram avaliados pelo método convencional de SDS-PAGE e por espectroscopia de infravermelho. O possível desenvolvimento de resistência e recuperação da viabilidade após a inativação fotodinâmica dos bacteriófagos foi avaliado após dez ciclos consecutivos de tratamento fotodinâmico incompletos (120 min sob irradiação de luz branca a uma potência de 40 W m-2) na presença de 5,0 μM do derivado porfirínico Tri-Py+-Me-PF. Os resultados deste trabalho mostraram que (i) quando uma quantidade de energia (dose de luz) determinada foi aplicada numa suspensão fágica, a partir de uma mesma fonte irradiação, a fotoinactivação do fago foi tanto mais eficiente quanto mais baixa foi a potência luminosa aplicada; (ii) os bacteriófagos foram eficientemente inativados até ao limite de deteção (redução de 6-7 log); (ii) os fagos do tipo RNA foram inativados mais facilmente do que os fagos do tipo DNA (tempos de exposição mais curtos e com concentração de fotossensibilizador dez vezes menor do que a usada para inativar os fagos do tipo DNA); (iii) o mecanismo do tipo II (via produção de oxigénio singuleto) foi o principal mecanismo através do qual a fotoinativação dos bacteriófagos teve lugar; (iv) foi possível detectar danos no perfil proteico após tratamento fotodinâmico e a espectroscopia de infravermelho apresentou-se como uma metodologia promissora de screening para avaliação dos danos induzidos pela inativação fotodinâmica em proteínas; e (v) após dez ciclos consecutivos de tratamento fotodinâmico, o fago do tipo T4 não revelou nenhum tipo de resistência ao tratamento fotodinâmico nem recuperou a sua viabilidade. Como conclusão, a inativação fotodinâmica microbiana é uma tecnologia bastante eficaz para a fotoinativação de bacteriófagos do tipo DNA e RNA sem invólucro, a qual pode ser considerada como uma alternativa ao tratamento convencional com agentes antivíricos, mesmo com intensidades luminosas baixas, sem o risco associado de desenvolvimento de mecanismos de resistência.Microbial photodynamic inactivation (PDI) has been successfully used to inactivate microorganisms. PDI has already been studied under different conditions for different microorganisms; however, there is still scarce information about bacteriophage inactivation by photodynamic procedures. The goal of this study was to elucidate and evaluate several aspects of viral PDI which include (i) the effect of different light sources, doses and intensities on phage inactivation; (ii) the photoinactivation efficiency on different types of bacteriophages (DNA- and RNA-type phages), (iii) the main mechanism by which phage photosensitization takes place, (iv) the effect of PDI on phage proteins; and (v) the possibility of resistance development and viability recovery after consecutive phototreatments. To evaluate the efficiency of photoinactivation, T4-like phage suspensions of 107 PFU mL-1 were exposed to different light sources(fluorescent PAR lamps, solar light and halogen lamp), and fluence rates (40 W m-2, 600 W m-2 and 1690 W m-2) during 30, 90 and 270 min in the presence of 0.5, 1.0 and 5.0 μM of the cationic porphyrin derivatives Tri-Py+-Me-PF and Tetra-Py+-Me. DNA- and RNA-type phages were exposed to white light (40 W m-2) during 270 min in the presence of Tri-Py+-Me-PF at the concentrations of 0.5 and 5.0 μM, respectively for RNA- and DNA-type phages. The mechanism of phage inactivation was evaluated for DNA- (T4-like) and RNA-type (Qb) phages, in the presence of photosensitizer (Tri-Py+-Me-PF and Tetra-Py+-Me) and singlet oxygen quenchers (sodium azide and L-histidine) and free radicals scavengers (D-mannitol and L-cysteine). The damages on T4- like phage proteins, induced by the ROS generated by Tri-Py+-Me-PF, were assessed by the conventional SDS-PAGE analysis and by IR spectroscopy. Ten consecutive and incomplete (120 min of irradiation at 40 W m-2) cycles of T4-like phage photosensitization by 5.0 μM Tri-Py+-Me-PF were also performed in order to determine the possible development of resistance and viability recovery after phage PDI. From this study it can be concluded that (i) considering the same light source and a fixed light dose, applied at different fluence rates, phage photoinactivation was significantly higher when low fluence rates were used at long irradiation times; (ii) the phages were efficiently inactivated to the detection limit (reductions of 6-7 log); (ii) RNA-type phages were much more easily inactivated than the DNA-type ones (sooner and with ten times less porphyrin concentration than that used for DNA-type phages); (iii) type II mechanism (production of singlet oxygen) was the main mechanism by which phage photosensitization took place; (iv) IR spectroscopy represents a promising and fast-screening methodology when the damages induced by photosensitization on phage proteins are to be studied; and (v) after ten consecutive photodynamic cycles, T4-like phage did not exhibit any resistance to PDI nor recovered its viability. In conclusion, viral PDI is a very efficient technology for the inactivation of non-enveloped DNA- and RNA-type phages, which may be used as an alternative to the conventional antiviral treatments, even at low light fluence rates, without the problem of viral resistance

Antimicrobial photodynamic therapy and its applicability in aquaculture systems and aquatic animal health management: An overview

Global aquaculture production in 2012 touched new high of 90.4 million tonnes including 66.6 million tonnes of food fish and 23.8 million tonnes of aquatic algae providing 19.2 kg per capita food fish suppy. Aquaculture is reported to suffer heavy production and financial losses due to fish infections caused by microbial pathogens. Therefore in order to make aquaculture industry more sustainable, effective strategies to control fish infections are urgently needed. Antimicrobial Photodynamic Therapy (aPDT) is an emerging, low-cost anti-microbial approach to the treatment of locally occurring infections and also for the treatment of aquaculture water and waste waters. Already proven effective in various medical and clinical applications, it utilizes three vital components: a photosensitizing agent (PS), a light source of an appropriate wave length and oxygen. aPDT has got a potential of being a preferred choice over antibiotics in aquaculture systems because of its non-target specificity, few side effects, lack of the pathogenicity reversal and re-growth of the micro-organism after treatment and the lack of development of resistance mechanisms. The technique has been proved effective in vitro against bacteria (including drug-resistant strains), yeasts, fungi, viruses, parasites and even the stubborn biofilms. Although preliminary results indicate that this technology has a high potential to disinfect waters in aquaculture system and also in hatcheries and seed production units, but it clearly needs more deep knowledge and multi-dimenstional approach

Terapia fotodinâmica na inativação de bacteriófagos com porfirina e potenciadoresem águas residuais

Pathogenic viruses are frequently introduced into marine and estuarine waters through the discharge of treated and untreated sewage, since current treatments are unable to provide virus-free wastewater (WW) effluents, affecting the receiving waters quality and, consequently, human health. The removal of harmful constituents by the conventional treatments comprises a combination of chemical, physical and biological methods. Usually, WW from urban areas is secondarily, rarely tertiary, treated. Although the secondary effluent contains high concentrations of microorganisms, the effect of water dilution makes it acceptable in terms of quality indicators. In tertiary treatment, chlorination is the most common method used to ensure microbiological safety in tertiarily treated effluents. However, its massive utilization, both in free and combined chlorine forms, may lead to the formation of chemical disinfection by-products though the reaction with organic matter present in the effluents, being those chemicals toxic to aquatic organisms, representing potential health hazards. Unfortunately, these conventional methods are limited and may not be adequate to reach the quality levels specified by the guidelines. Photodynamic therapy (PDT) with porphyrins may be a promising approach for the inactivation of pathogens as they are effective in inactivating microorganisms without the formation of potentially toxic products. Some studies have reported an enhancer effect on antimicrobial photodynamic therapy (aPDT) by the combined used of some photosensitizer (PS) with potassium iodide (KI) and hydrogen peroxide (H2O2). The main objective of this study was to evaluate the aPDT efficacy of a PS based on a low-cost formulation constituted by five cationic porphyrins (Form) and its potentiation effect by KI and H2O2 in the inactivation of a T4-like bacteriophage in WW. The experiments were done in phosphate buffered saline and in filtered and non-filtered contaminated wastewater. The aPDT assays in filtered WW (0.45 μm pore-size) were performed with different concentrations of Form (1.0 to 10 μM). In a second phase was evaluated the effect of KI (100 mM) in the photodynamic action of Form (1.0 to 10 μM). The results of these experiments demonstrated that Form is efficient in filtered WW treatment and that the efficacy of bacteriophage photoinactivation is correlated with the concentration of the used PS. When combined with KI, the Form is clearly less effective to inactivate the bacteriophage. To evaluate if the organic matter present in water influences the efficiency of PS, the WW was filtered using three different pore-sized membranes (0.45, 0.30 and 0.22 μm). The results demonstrated that the increase of organic matter promote a significant decrease in the efficiency of Form. In order to evaluate if the efficiency of aPDT to inactivate bacteriophages is maintained when the treatments are performed in non-filtrated WW, the effect of Form alone (10 μM) and combined with H2O2 (2, 5 and 9%) in non-filtered WW was evaluated. The Form alone proved to be an efficient PS to photoinactivate the bacteriophage in non-filtered WW, but the presence of H2O2 enhanced the photodynamic effect. The FORM can be an effective alternative to control viruses in WW, particularly if combined with H2O2.Os vírus patogénicos são frequentemente introduzidos nas águas marinhas e estuarinas através da descarga de esgoto tratado e não tratado, uma vez que os tratamentos atuais não inativam os vírus presentes nas águas residuais (WW), afetando a qualidade das águas recetoras e, consequentemente, a saúde humana. Nos tratamentos convencionais, a remoção de constituintes nocivos consiste no uso de métodos químicos, físicos e biológicos. Geralmente, a WW de áreas urbanas é tratada secundariamente e não terciariamente. Embora o efluente secundário contenha altas concentrações de microrganismos, o efeito da diluição na água torna-o aceitável em termos de indicadores de qualidade. A cloração é o método mais comum usado para garantir a segurança microbiológica em efluentes tratados terciariamente. No entanto, a sua utilização maciça, tanto na forma de cloro livre como combinada, pode levar à formação de subprodutos químicos como resultado da reação com a matéria orgânica presente nos efluentes, sendo esses produtos químicos tóxicos para os organismos aquáticos, apresentando riscos para a saúde. Os métodos convencionais são limitados e podem não ser adequados para manter os níveis de qualidade especificados nas diretrizes. As porfirinas quando usadas como fotossensibilizadores (PS) na terapia fotodinâmica (PDT) podem ser desinfetantes promissores para a inativação de microrganismos patógenicos, pois são eficazes na inativação de microrganismos sem formação de produtos tóxicos. Alguns estudos mostraram efeito potenciador de alguns PS usados em terapia fotodinâmica antimicrobiana (aPDT) quando estes são usados em combinação com iodeto de potássio (KI) e peróxido de hidrogénio (H2O2). O principal objetivo deste estudo foi avaliar a eficácia da aPDT de um PS baseado numa formulação de baixo custo constituída por cinco porfirinas catiónicas (Form) e o seu efeito potenciador por KI e H2O2 na inativação de um bacteriófago tipo T4. As experiências foram realizadas em solução salina tamponada com fosfato e em água residual contaminada filtrada e não filtrada. Os ensaios de aPDT em WW filtrada (tamanho do poro de 0,45 μm) foram realizados com diferentes concentrações de Form (1,0 a 10 μM). Numa segunda fase foi avaliado o efeito do KI (100 mM) na ação fotodinâmica da FORM (1,0 a 10 μM). Os resultados dessas experiências demonstraram que a Form é eficiente no tratamento de WW filtrada e que a eficácia da fotoinativação de bacteriófagos está correlacionada com a concentração do PS usado. Quando combinada com o KI, a Form é claramente menos eficaz na inativação do bacteriófago. Para avaliar se a matéria orgânica presente na água influencia a eficiência do PS, a WW foi filtrada usando três membranas com tamanho de poros diferentes (0,45, 0,30 e 0,22 μm). Os resultados mostraram que o aumento da matéria orgânica promove uma diminuição significativa na eficiência da Form. Para avaliar se a eficiência da aPDT para inativar bacteriófagos é mantida quando os tratamentos são realizados em WW não filtrada, o efeito da Form sozinha (10 μM) e combinado com H2O2 (2, 5 e 9%) em WW não filtrada foi avaliado. A Form por si só provou ser um PS eficiente para fotoinativar o bacteriófago em WW não filtrada, mas a presença de H2O2 aumentou significativamente o efeito fotodinâmico. A Form pode ser uma alternativa eficaz para controlar vírus na WW, principalmente se combinada com H2O2.This work was supported by funding FEDER through COMPETE – Programa Operacional Factores de Competitividade, and by National funding through Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) and Marine Studies (CESAM).Mestrado em Biologia Molecular e Celula

The role of UV and blue light in photo-eradication of microorganisms

Abstract: Photo-eradication of microorganisms with UV and blue light has been around since the 1870s. Research to further the development and deployment of germicidal UV and violet-blue light has been on the rise since COVID-19 pandemic. This paper traces the evolution of UV and violet-blue light, presents suggested ways to exploit two leading germicidal light technologies—far UV and pulsed blue light (PBL)—in the ongoing quest to effectively stem the spread of pandemic diseases. An effective way to overcome or minimize the spread of disease is to inactivate and reduce the number of viral particles both in the environment and in accessible parts of patients. This can be achieved by irradiating spaces, infected air, and the general environment with PBL or far UV, and by similarly disinfecting supplies, tools, and equipment. Irradiating the oronasal cavity of infected patients with PBL could clear the virus and kill oral opportunistic bacteria that worsen coronavirus infections. The advantages and disadvantages of the two-leading photo-disinfection light technologies are discussed

Effect of Virulence Factors on the Photodynamic Inactivation of Cryptococcus neoformans

Opportunistic fungal pathogens may cause an array of superficial infections or serious invasive infections, especially in immunocompromised patients. Cryptococcus neoformans is a pathogen causing cryptococcosis in HIV/AIDS patients, but treatment is limited due to the relative lack of potent antifungal agents. Photodynamic inactivation (PDI) uses the combination of non-toxic dyes called photosensitizers and harmless visible light, which produces singlet oxygen and other reactive oxygen species that produce cell inactivation and death. We report the use of five structurally unrelated photosensitizers (methylene blue, Rose Bengal, selenium derivative of a Nile blue dye, a cationic fullerene and a conjugate between poly-L-lysine and chlorin(e6)) combined with appropriate wavelengths of light to inactivate C. neoformans. Mutants lacking capsule and laccase, and culture conditions that favoured melanin production were used to probe the mechanisms of PDI and the effect of virulence factors. The presence of cell wall, laccase and melanin tended to protect against PDI, but the choice of the appropriate photosensitizers and dosimetry was able to overcome this resistance.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (2010/13313–9