El Instituto Ferdinand-Braun (FBH) ha desarrollado un novedoso sistema de irradiación LED que tiene como objetivo matar los microorganismos con luz UV de onda ultracorta sin efectos secundarios para las personas.
Según el Instituto Robert Koch, en Alemania se producen cada año entre 400.000 y 600.00 infecciones por gérmenes hospitalarios, de las cuales mueren entre 10.000 y 20.000 personas. Dado que muchos de esos patógenos pueden ser resistentes a los medicamentos (MDR – multidrug resistant) a menudo no se pueden tratar con antibióticos y se necesitan implementar enfoques alternativos. Un principio físico muy prometedor es la irradiación con luz UVC, que puede utilizarse para destruir estos microorganismos.
En el marco del laboratorio conjunto “GaN Optoelectronics” del Instituto Ferdinand-Braun (FBH) y la Universidad Técnica de Berlín (TUB), han desarrollado LEDs que emiten en longitudes de onda de alrededor los 230 nm y proporciona un milivatio de potencia de salida. Actualmente este tipo de LEDs con estas características no están disponibles comercialmente de forma general debido a los desafíos tecnologías que implican el desarrollo de estes LED a base de nitruro de aluminio y galio (AlGaN). La ventaja de esta luz, a esas longitudes de onda, es que parece no penetrar en las capas vivas de la piel debido a su alto grado de absorción. Por lo tanto, se podría esperar que ,en contraposición con la radiación UVC de onda larga procedente de las lámparas de vapor de mercurio, la piel no sufra ningún daño o lo sufra tan poco que los mecanismos de reparación naturales compensen el efecto. Los investigadores esperan que esto ayude a matar los patógenos resistentes a los antibióticos sin ningún efecto secundario a largo plazo.
En el marco del proyecto VIMRE (prevención de la infección por patógenos resistentes a múltiples drogas mediante la irradiación UVC, in-vivo), el FBH ha desarrollado y producido un sistema de irradiación que comprende un conjunto de 118 de estos LED en un área de 8 cm x 8 cm. Alcanza una potencia de irradiación máxima de 0,2 mW/cm2 con una uniformidad de más del 90% en un área de 6 cm x 6 cm. El primer prototipo fue entregado al Departamento de Dermatología de la Charité – Universitätsmedizin Berlin para exámenes de la piel. Pronto se entregará otro dispositivo al Instituto de Higiene y Medicina Ambiental del Centro de Medicina de la Universidad de Greifswald para aclarar la eficacia microbicida. El proyecto está financiado por el Ministerio Federal Alemán de Educación e Investigación (BMBF) como parte del consorcio «Advanced UV for Life».
Prototipos destinados a validar los procedimientos
Las pruebas realizadas por los dos socios del proyecto con estos dispositivos tienen por objeto demostrar que la irradiación UVC es adecuada para matar microorganismos y especialmente patógenos MDR. Al mismo tiempo, se debe demostrar que esta exposición es inofensiva para los seres humanos siempre que se mantengan dosis de irradiación específicas. Esto se verificará utilizando muestras de tejido de la piel humana, así como modelos de piel y mucosa, ya que el hábitat preferido de los microorganismos como los patógenos MDR es la cavidad nasal anterior y la faringe. Con este fin, la Charité lleva a cabo investigaciones dosis-dependientes de posibles daños en el ADN de la piel irradiada. El Centro de Medicina de la Universidad de Greifswald determinará la eficacia de los emisores de UV LED para matar a los patógenos MDR a 230 nm y comparará los resultados con los de las lámparas UV con emisión a 254 nm y 222 nm.
Miniaturización y otras aplicaciones
La tecnología LED tienen muchas ventajas y abren nuevas perspectivas en este campo. Gracias a sus dimensiones permite el desarrollo de sistemas de irradiación miniaturizados. “Se podrían utilizar de forma endoscópica en los orificios del cuerpo o como dispositivos de mano. Además, los LEDs emiten poco calor y apenas ejercen presión sobre la piel. Además, no requieren alto voltaje, un aspecto importante de seguridad, ya que se utilizan en los seres humanos”.
Es por ello, que el sistema de irradiación de los LEDs de UV esta siendo desarrollado para qaue en el futuro puede utilizarse para la eliminación de patógenos en lugares de difícil acceso. “El dispositivo también podría ser interesante para los coronavirus, ya que también pueden ser inactivados por la luz UVC de onda corta. Dado que el SARS-CoV-2 se replica en la faringe en la primera fase, parece plausible utilizar esas fuentes de luz en esta parte del cuerpo para prevenir la COVID-19”.
Créditos de imagen: FBH
