Blue and red light photoemitters as approach to inhibit Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa growth / Fotoemissores de luz azul e vermelha como abordagem para inibir o crescimento de Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa

The ability of pathogenic bacteria acquire resistance to the existing antibiotics has long been considered a dangerous health risk threat. Currently, the use of visible light has been considered a new approach to treat bacterial infections as an alternative to antibiotics. Herein, we investigated the antimicrobial effect of two range of visible light, blue and red, on Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa, two pathogenic bacterial commonly found in healthcare settings-acquired infections and responsible for high rate of morbidity and mortality. Bacterial cultures were exposed to blue or red light (470 nm and 660 nm) provided by light-emitting diodes - LED. The fluencies and irradiance used for blue and red light were 284.90 J/cm², 13.19 mW/cm² and 603.44 J/cm², 27.93 mW/cm² respectively. Different experimental approaches were used to determine the optimal conditions of light application. Only exposure to blue light for 6 hours was able to inhibit about 75% in vitro growth of both bacterial species after 24 hours. The surviving exposed bacteria formed colonies significantly smaller than controls, however, these bacteria were able to resume growth after 48 hours. Blue light was able to inhibit bacterial growth upon inoculation in both saline solution and BHI culture medium. We can conclude that blue light, but not red light, is capable of temporarily retarding the growth of gram negative and gram positive bacteria.

A capacidade das bactérias patogênicas adquirirem resistência aos antibióticos existentes há muito tempo é considerada uma ameaça perigosa à saúde. Atualmente, o uso da luz visível tem sido considerado uma nova abordagem no tratamento de infecções bacterianas como alternativa aos antibióticos. Neste trabalho, investigamos o efeito antimicrobiano de duas faixas de luz visível, azul e vermelha, em Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa, duas bactérias patogênicas comumente encontradas em infecções adquiridas em instituições de saúde e responsáveis por alta taxa de morbimortalidade. As culturas bacterianas foram expostas à luz azul ou vermelha(470 nm e 660 nm) fornecida por diodos emissores de luz - LED. As fluências e irradiâncias utilizadas para luz azule vermelha foram 284,90 J/cm², 13,19 mW/cm² e 603,44 J/cm², 27,93 mW/cm², respectivamente. Várias abordagens experimentais foram utilizadas para determinar as condições ótimas de aplicação da luz. Apenas a exposição à luz azul por 6 horas foi capaz de inibir cerca de 75% o crescimento in vitro de ambas as espécies bacterianas após24 horas. As bactérias expostas sobreviventes formaram colônias com um tamanho significativamente menor do que os controles, contudo, essas bactérias conseguiram retomar o crescimento normal após 48 horas. A luz azul foi capaz de inibir o crescimento das bactérias após sua inoculação em solução salina ou no meio de cultura rico em nutrientes BHI. Podemos concluir que a luz azul mas não a luz vermelha é capaz de retardar temporariamente o crescimento de bactérias Gram-negativas e Gram-positivas.

Blue and red light photoemitters as approach to inhibit Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa growth

Abstract The ability of pathogenic bacteria acquire resistance to the existing antibiotics has long been considered a dangerous health risk threat. Currently, the use of visible light has been considered a new approach to treat bacterial infections as an alternative to antibiotics. Herein, we investigated the antimicrobial effect of two range of visible light, blue and red, on Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa, two pathogenic bacterial commonly found in healthcare settings-acquired infections and responsible for high rate of morbidity and mortality. Bacterial cultures were exposed to blue or red light (470 nm and 660 nm) provided by light-emitting diodes - LED. The fluencies and irradiance used for blue and red light were 284.90 J/cm2, 13.19 mW/cm2 and 603.44 J/cm2, 27.93 mW/cm2 respectively. Different experimental approaches were used to determine the optimal conditions of light application. Only exposure to blue light for 6 hours was able to inhibit about 75% in vitro growth of both bacterial species after 24 hours. The surviving exposed bacteria formed colonies significantly smaller than controls, however, these bacteria were able to resume growth after 48 hours. Blue light was able to inhibit bacterial growth upon inoculation in both saline solution and BHI culture medium. We can conclude that blue light, but not red light, is capable of temporarily retarding the growth of gram negative and gram positive bacteria.

Resumo A capacidade das bactérias patogênicas adquirirem resistência aos antibióticos existentes há muito tempo é considerada uma ameaça perigosa à saúde. Atualmente, o uso da luz visível tem sido considerado uma nova abordagem no tratamento de infecções bacterianas como alternativa aos antibióticos. Neste trabalho, investigamos o efeito antimicrobiano de duas faixas de luz visível, azul e vermelha, em Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa, duas bactérias patogênicas comumente encontradas em infecções adquiridas em instituições de saúde e responsáveis por alta taxa de morbimortalidade. As culturas bacterianas foram expostas à luz azul ou vermelha (470 nm e 660 nm) fornecida por diodos emissores de luz - LED. As fluências e irradiâncias utilizadas para luz azul e vermelha foram 284,90 J/cm2, 13,19 mW/cm2 e 603,44 J/cm2, 27,93 mW/cm2, respectivamente. Várias abordagens experimentais foram utilizadas para determinar as condições ótimas de aplicação da luz. Apenas a exposição à luz azul por 6 horas foi capaz de inibir cerca de 75% o crescimento in vitro de ambas as espécies bacterianas após 24 horas. As bactérias expostas sobreviventes formaram colônias com um tamanho significativamente menor do que os controles, contudo, essas bactérias conseguiram retomar o crescimento normal após 48 horas. A luz azul foi capaz de inibir o crescimento das bactérias após sua inoculação em solução salina ou no meio de cultura rico em nutrientes BHI. Podemos concluir que a luz azul mas não a luz vermelha é capaz de retardar temporariamente o crescimento de bactérias Gram-negativas e Gram-positivas.

Blue and red light photoemitters as approach to inhibit Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa growth / Fotoemissores de luz azul e vermelha como abordagem para inibir o crescimento de Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa

The ability of pathogenic bacteria acquire resistance to the existing antibiotics has long been considered a dangerous health risk threat. Currently, the use of visible light has been considered a new approach to treat bacterial infections as an alternative to antibiotics. Herein, we investigated the antimicrobial effect of two range of visible light, blue and red, on Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa, two pathogenic bacterial commonly found in healthcare settings-acquired infections and responsible for high rate of morbidity and mortality. Bacterial cultures were exposed to blue or red light (470 nm and 660 nm) provided by light-emitting diodes - LED. The fluencies and irradiance used for blue and red light were 284.90 J/cm2, 13.19 mW/cm2 and 603.44 J/cm2, 27.93 mW/cm2 respectively. Different experimental approaches were used to determine the optimal conditions of light application. Only exposure to blue light for 6 hours was able to inhibit about 75% in vitro growth of both bacterial species after 24 hours. The surviving exposed bacteria formed colonies significantly smaller than controls, however, these bacteria were able to resume growth after 48 hours. Blue light was able to inhibit bacterial growth upon inoculation in both saline solution and BHI culture medium. We can conclude that blue light, but not red light, is capable of temporarily retarding the growth of gram negative and gram positive bacteria.

A capacidade das bactérias patogênicas adquirirem resistência aos antibióticos existentes há muito tempo é considerada uma ameaça perigosa à saúde. Atualmente, o uso da luz visível tem sido considerado uma nova abordagem no tratamento de infecções bacterianas como alternativa aos antibióticos. Neste trabalho, investigamos o efeito antimicrobiano de duas faixas de luz visível, azul e vermelha, em Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa, duas bactérias patogênicas comumente encontradas em infecções adquiridas em instituições de saúde e responsáveis por alta taxa de morbimortalidade. As culturas bacterianas foram expostas à luz azul ou vermelha (470 nm e 660 nm) fornecida por diodos emissores de luz - LED. As fluências e irradiâncias utilizadas para luz azul e vermelha foram 284,90 J/cm2, 13,19 mW/cm2 e 603,44 J/cm2, 27,93 mW/cm2, respectivamente. Várias abordagens experimentais foram utilizadas para determinar as condições ótimas de aplicação da luz. Apenas a exposição à luz azul por 6 horas foi capaz de inibir cerca de 75% o crescimento in vitro de ambas as espécies bacterianas após 24 horas. As bactérias expostas sobreviventes formaram colônias com um tamanho significativamente menor do que os controles, contudo, essas bactérias conseguiram retomar o crescimento normal após 48 horas. A luz azul foi capaz de inibir o crescimento das bactérias após sua inoculação em solução salina ou no meio de cultura rico em nutrientes BHI. Podemos concluir que a luz azul mas não a luz vermelha é capaz de retardar temporariamente o crescimento de bactérias Gram-negativas e Gram-positivas.

Staphylococcus aureus growth delay after exposure to low fluencies of blue light (470 nm) / Atraso no crescimento de Staphylococcus aureus após exposição à baixas fluências de luz azul (470 nm)

Antibiotic resistance is one of the greatest challenges to treat bacterial infections worldwide, leading to increase in medical expenses, prolonged hospital stay and increased mortality. The use of blue light has been suggested as an innovative alternative to overcome this problem. In this study we analyzed the antibacterial effect of blue light using low emission parameters on Staphylococcus aureus cultures. In vitro bacterial cultures were used in two experimental approaches. The first approach included single or fractionated blue light application provided by LED emitters (470 nm), with the following fluencies: 16.29, 27.16 and 54.32 J/cm2. For the second approach a power LED (470 nm) was used to deliver 54.32 J/cm2 fractionated in 3 applications. Our results demonstrated that bacterial cultures exposed to fractionated blue light radiation exhibited significantly smaller sizes colonies than the control group after 24 h incubation, however the affected bacteria were able to adapt and continue to proliferate after prolonged incubation time. We could conclude that the hypothetical clinical use of low fluencies of blue light as an antibacterial treatment is risky, since its action is not definitive and proves to be ineffective at least for the strain used in this study.

A resistência a antibióticos é um dos maiores desafios para o tratamento de infecções bacterianas em todo o mundo, levando ao aumento de despesas médicas, prolongamento da internação hospitalar e aumento da mortalidade. O uso da luz azul tem sido sugerido como uma alternativa inovadora para superar esse problema. Neste estudo, analisamos o efeito antibacteriano da luz azul usando parâmetros de baixa emissão em culturas de Staphylococcus aureus. Culturas bacterianas foram usadas em duas abordagens experimentais in vitro. A primeira abordagem incluiu o uso da aplicação única ou fracionada de luz azul fornecida por emissores de LED (470 nm), com as seguintes fluências: 16,29, 27,16 e 54,32 J/cm2. Para a segunda abordagem, um LED de potência (470 nm) foi usado para fornecer 54,32 J/cm2 fracionado em 3 aplicações. Nossos resultados demonstraram que as culturas bacterianas expostas à radiação de luz azul fracionada exibiram colônias de tamanhos significativamente menores do que o grupo controle após 24 h de incubação, no entanto, as bactérias afetadas foram capazes de se adaptar e continuar a proliferar após um tempo prolongado de incubação. Podemos concluir que o uso clínico hipotético de baixas fluências de luz azul como tratamento antibacteriano é arriscado, pois sua ação não é definitiva e mostra-se ineficaz, pelo menos para a cepa utilizada neste estudo.

Physiological Effects of Blue Pulsed LED in an Indoor Lighting Environment / Efectos Fisiológicos de Luz LED Azul Intermitente en un Ambiente de Iluminación en Interiores

Abstract Purpose: An experiment was conducted to investigate the physiological effects of a continuous blue pulsed light emitting diode (BP-LED) added to a task lamp in an actual indoor lighting environment and its influence in alertness having as a final purpose to develop a commercial product that could be applied in situations similar to those depicted in the present work. Design methodology: Previous research studies have stated that the addition of pulsed light evokes physiological changes that may induce alertness. The participants were exposed to four different lighting conditions. Electroencephalograms (EEG), pupil sizes, heart rates (HR), performance tests, and subjective reactions were measured. Findings: Low colour temperature light and the BP-LED revealed an improved alertness according to the data from the EEG recordings. The intervention of the BP-LED in a high colour temperature ambiance was beneficial in maintaining high levels of alertness compared to the conditions where the BP-LED was not used. It was tested that the use of a BP-LED in a task lamp may be beneficial in improving or maintaining alertness levels in an indoor workplace ambiance. Originality and Value: Designing of an adequate workplace task lamp light that improves alertness for in-house, office, or classroom situations in which it is essential.

Resumen Propósito: Un experimento fue llevado a cabo para investigar los efectos fisiológicos que una luz azul LED pulsada de manera intermitente (BP-LED), adicionada a una lámpara de escritorio, y en un ambiente interior; pueda influir en el estado de alerta de una persona con la finalidad de desarrollar un producto comercial que pueda ser aplicado para los casos desarrollados y otros posibles escenarios. Metodología de Diseño: En estudios anteriores se establece que la adición de luz en pulsaciones evoca cambios fisiológicos que pueden inducir al estado de alerta. Los participantes experimentaron cuatro escenarios de iluminación. Se registraron mediciones con respecto a encefalografía (EEG), tamaño pupilar, ritmo cardiaco, prueba de performance, así como evaluación subjetiva. Hallazgos: Los datos de EEG revelaron un mayor estado de alerta durante la exposición a iluminación cálida aunado a luz BP-LED. La intervención de luz fría y BP-LED denotó ser benéfica en el nivel de estado de alerta en comparación con las condiciones donde el BP-LED no intervino. Se logró evaluar que el uso de BP-LED en una lámpara de escritorio puede ser benéfico para mejorar o mantener el estado de alerta cuando sea usado en un espacio interior. Originalidad y Valor: Propuesta para diseñar una luminaria de escritorio; para uso casero, laboral o de estudio; que mejore el estado de alerta de las personas.

Caracterización del Insomnio en Lactantes a través de Actigrafía / Characterization of Insomnia In Infants through Actigraphy

Resumen. El Insomnio infantil definido como la dificultad mantenida, a pesar de la oportunidad y en función etaria, para iniciar o mantener el sueño o su calidad que provoca alteraciones funcionales en el niño y/o familia. Puede repercutir significativamente en la conducta, aprendizaje y metabolismo del niño y en su familia afectando su calidad de vida. La actigrafía nos permite a través de un dispositivo identificar periodos de vigilia y sueño. El objetivo de este trabajo es caracterizar a través de la actigrafía el patrón sueño-vigilia y evaluar la exposición a luz azul en niños menores de 2 años que consultan por insomnio. Se realizó un estudio observacional, descriptivo, transversal de lactantes derivados por insomnio al Centro de Sueño de Red de Salud UC Christus, durante: Marzo 2017-2018, con actigrafía. Fueron 20 actigrafías de 7 días. Edades entre 5 y 22 meses con diagnóstico de insomnio que no respondió al manejo inicial. 8 hombres, 12 mujeres. Horarios promedios: Acostarse: 20:31 hrs. Levantarse: 7:43 hrs. Horarios variables para acostarse: 15/20. 10/20 siestas después de las 16 hrs. Todos presentaron tiempo total de sueño disminuido, con aumentos del tiempo despierto una vez iniciado el sueño. Latencias del sueño aumentadas: 6/20. Eficiencia del sueño disminuidas en 4/20. Despertares nocturnos: promedio: 10.58. Expuestos a luz azul: 14/20. Horas exposición media: 2,4 hr/evento. Concluimos de este estudio que las principales dificultades fueron los despertares nocturnos con largos tiempo de vigilia, con disminución del tiempo total de sueño para la edad, y la actigrafía fue una herramienta de apoyo para objetivar conductas que dificultan la adquisición de un buen patrón de sueño.Palabras Clave: Insomnio infantil, sueño en lactantes, actigrafía, luz azul, despertares.

Abstract. Child insomnia is defined as sustained difficulty, despite the opportunity and according to age group, to initiate or maintain sleep, or a sleep quality causing that causes alterations in the child or family. It can significantly impact behavior, learning and metabolism of the child and his or her family, affecting their quality of life. The actigraphy through a device allows us to identify periods of wakefulness and sleep. The purpose of this work is to characterize sleep-wake patterns through actigraphy and to determine exposure to blue light in children younger than 2 years old, consulting for insomnia. An observational, descriptive, cross-sectional study of infants consulting for insomnia at the Sleep Center of UC Christus health network, in the period from March 2017 to 2018, with actigraphy. Twenty week long actigraphies were performed. The ages of the patients varied between 5 and 22 months, all had a diagnosis of insomnia that did not respond to initial management. Eight patients were male and 12 female. Hourly averages: bedtime: 8:31 PM. Waking up: 7:43 AM. Time variable for bedtime: 15/20. 10/20 NAPs after 16 hrs. All showed decreased sleep, with increases of total awake time once sleep began. Increased sleep latency: 6/20. Sleep efficiency decreased in 4/20. Nighttime Awakenings: average: 10.58. Exposed to blue light: 14/20. Average exposure in hours: 2.4 hr/event. We conclude from this study that the main difficulties were the nighttime awakenings with long time vigil, with decrease of the total sleep time for the age, and the actigraphy was a support tool to record behaviors that hinder a normal sleep pattern acquisition.Key words: Child insomnia, sleep in infants, actigraphy, blue light, awakenings

Staphylococcus aureus growth delay after exposure to low fluencies of blue light (470 nm)

Abstract Antibiotic resistance is one of the greatest challenges to treat bacterial infections worldwide, leading to increase in medical expenses, prolonged hospital stay and increased mortality. The use of blue light has been suggested as an innovative alternative to overcome this problem. In this study we analyzed the antibacterial effect of blue light using low emission parameters on Staphylococcus aureus cultures. In vitro bacterial cultures were used in two experimental approaches. The first approach included single or fractionated blue light application provided by LED emitters (470 nm), with the following fluencies: 16.29, 27.16 and 54.32 J/cm2. For the second approach a power LED (470 nm) was used to deliver 54.32 J/cm2 fractionated in 3 applications. Our results demonstrated that bacterial cultures exposed to fractionated blue light radiation exhibited significantly smaller sizes colonies than the control group after 24 h incubation, however the affected bacteria were able to adapt and continue to proliferate after prolonged incubation time. We could conclude that the hypothetical clinical use of low fluencies of blue light as an antibacterial treatment is risky, since its action is not definitive and proves to be ineffective at least for the strain used in this study.

Resumo A resistência a antibióticos é um dos maiores desafios para o tratamento de infecções bacterianas em todo o mundo, levando ao aumento de despesas médicas, prolongamento da internação hospitalar e aumento da mortalidade. O uso da luz azul tem sido sugerido como uma alternativa inovadora para superar esse problema. Neste estudo, analisamos o efeito antibacteriano da luz azul usando parâmetros de baixa emissão em culturas de Staphylococcus aureus. Culturas bacterianas foram usadas em duas abordagens experimentais in vitro. A primeira abordagem incluiu o uso da aplicação única ou fracionada de luz azul fornecida por emissores de LED (470 nm), com as seguintes fluências: 16,29, 27,16 e 54,32 J/cm2. Para a segunda abordagem, um LED de potência (470 nm) foi usado para fornecer 54,32 J/cm2 fracionado em 3 aplicações. Nossos resultados demonstraram que as culturas bacterianas expostas à radiação de luz azul fracionada exibiram colônias de tamanhos significativamente menores do que o grupo controle após 24 h de incubação, no entanto, as bactérias afetadas foram capazes de se adaptar e continuar a proliferar após um tempo prolongado de incubação. Podemos concluir que o uso clínico hipotético de baixas fluências de luz azul como tratamento antibacteriano é arriscado, pois sua ação não é definitiva e mostra-se ineficaz, pelo menos para a cepa utilizada neste estudo.