A riboflavina-5′-fosfato (FMN) é formada por fosforilação na posição 5′ da riboflavina 5′ da cadeia lateral do ribitil e é necessária por todas as flavoproteínas para numerosos processos celulares para gerar energia. Também desempenha o papel de vitamina para algumas funções no corpo humano1. A FMN é aproximadamente 200 vezes mais solúvel em água do que a riboflavina2.
A inativação fotodinâmica antibacteriana (aPDI) de bactérias é uma forma eficiente de controlar a resistência às bactérias 3,4, pois não depende do modo de resistência bacteriana. Clinicamente, a aPDI é utilizada no tratamento de infecções de tecidos moles, a fim de diminuir a infecção da pele nosocomial devido a bactérias multirresistentes 5,6,7,8,9. O aPDI também produz morte celular através da geração de espécies reativas de oxigênio (ROS). EROs, como radicais superóxidos (), oxigênio singlete, radicais hidroxila (
•OH) e radicais peroxila, são radicais livres ou moléculas que contêm oxigênio reativo 10,11,12 e são normalmente reativas 13. Semelhante ao dano ao DNA causado pelas EROs, a peroxidação da membrana e a destruição das células endoteliais também são reações bioquímicas adversas que são atribuídas às ERO nas células12.
O uso de aPDI para bactérias patogênicas envolve uma fonte de luz visível ou UV para inativar microrganismos na presença de compostos químicos, como cloreto de metiltionina 14, conjugado PEI-c e6 15, porfirina16, dióxido de titânio17, azul de toluidina O 18 e nanopartículas de óxido de zinco 19. O azul de toluidina O e o azul de metileno são corantes fenotiazinium e o azul de metileno tem propriedades tóxicas. As nanopartículas de óxido de zinco e a irradiação UV estão ligadas a efeitos adversos à saúde e ao meio ambiente. Como tal, a exploração de um fotossensibilizador confiável, seguro e simples via fotólise sob irradiação visível merece um estudo mais aprofundado.
O micronutriente, riboflavina ou FMN, não é tóxico e é de fato usado para fabricação de alimentos ou alimentação20. Tanto a NMF quanto a riboflavina são altamente sensíveis à irradiação luminosa2. Sob irradiação UV 1,2,21,22,23 e luz azul 10,24, estes dois compostos atingem um estado excitado. A riboflavina ativada ou FMN que é produzida pela fotólise é promovida ao seu estado tripleto e as EROs são geradas simultaneamente 2,25. Kumar et al. relataram que a riboflavina ativada pela luz UV causa seletivamente aumento da lesão da porção guanina do DNA em microrganismos patogênicos26. Sob irradiação por luz UV, a riboflavina fotodinamicamente ativada é demonstrada para promover a geração de 8-OH-dG, que é um biomarcador para estresse oxidativo, no DNA de fita dupla27. Relata-se que S. aureus e E. coli são desativados por ERO durante a fotólise de riboflavina ou FMN 10,24,28. Um estudo prévio dos autores mostrou que as reações fotolíticas envolvendo riboflavina e FMN reduzem o violeta cristal, um corante triarilmetano e um agente antibacteriano que gera
, e eliminam a maior parte da capacidade antimicrobiana do violeta cristal28. Quando o dinucleotídeo de flavina adenina ou FMN é irradiado por luz azul, as EROs resultantes produzem apoptose em células HeLa para seu envenenamento in vitro29. Utilizando tratamento fotoquímico na presença de riboflavina, Cui et al. inativaram linfócitos inibindo sua proliferação e produção de citocinas30.
A fotólise da riboflavina é utilizada para a inativação do patógeno sanguíneo por UV 10,24, mas os componentes sanguíneos podem ser prejudicados sob irradiação de luz UV30. Também é relatado que as plaquetas expostas aos raios UV melhoram progressivamente o desempenho dos marcadores de ativação P-selectina e LIMP-CD63 em suas membranas. A citotoxicidade dos raios UV e da irradiação de alta intensidade precisa ser investigada e um fotossensibilizador que seja descomplicado e seguro durante uma fotorreação FMN envolvendo luz visível seria de grande utilidade.
A luz de comprimentos de onda mais curtos tem mais energia e é muito mais provável que cause danos graves às células. No entanto, na presença de um fotossensibilizador adequado, a irradiação com luz violeta de baixa intensidade pode inibir microrganismos patogênicos. A fotossensibilização e a geração de FMN quando irradiadas com luz violeta são, portanto, importantes para estudar, a fim de determinar a via pela qual as EROs da fotólise da FMN aumentam a inativação de
bactérias.
O controle antimicrobiano é um problema comum e o desenvolvimento de novos antibióticos frequentemente leva décadas. Após a irradiação com luz violeta, a fotoinativação que é intermediada pelo FMN pode aniquilar bactérias patogênicas ambientais. Este estudo apresenta um protocolo antimicrobiano eficaz in vitro utilizando luz violeta para conduzir a fotólise da FMN e, assim, gerar
para aPDI. A viabilidade microbiana de S. aureus é usada para determinar a viabilidade da aPDI induzida por FMN.