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

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.