Na Guerra Contra o Coronavírus, Prof. Bagnato Desenvolve Rodo UV para Desinfecção Hospitalar

“A natureza não escolhe tópicos. Quem escolheu os tópicos, quem dividiu a natureza em áreas foi o homem. A natureza é a natureza, ela é única… as leis da natureza são as mesmas para tudo. Então, não se pode imaginar ciências diferentes para explicar a natureza. Quem a dividiu fomos nós para simplificar.” (Prof. Dr. Vanderlei Salvador Bagnato)

1. Por que você decidiu fazer dois cursos de graduação: Física e Engenharia de Materiais?

Foi uma questão de opção pessoal. Sempre gostei muito das ciências exatas, o que não me impediu de olhar para a ciências exatas aplicada à ciência da vida. Na época do vestibular eu passei em duas universidades: a USP e a Federal de São Carlos. Como passei nos dois vestibulares, achei que pudesse tentar fazer os dois cursos simultaneamente. E foi o que fiz. De 1977 a 1981, concluí o bacharelado em física pela USP e o curso de engenharia de materiais pela Universidade de São Carlos, ambos na mesma cidade. O currículo de um curso ajudou o currículo do outro.

2. O que fez com que você se interessasse por aplicar a física e a engenharia de materiais no campo das ciências médicas?

Eu sou físico e fiz meu doutorado no MIT, em Boston, de 1983 a 1987. Durante este tempo, vi no MIT aplicações da física na medicina, principalmente da óptica na medicina, as quais ainda não estavam sendo tão implementadas no Brasil. A chamada biofísica no Brasil tinha uma vertente diferente daquela que eu estava vendo acontecer nos EUA. Dai me interessei. Mas não comecei imediatamente, não. Somente em 1994 é que comecei a trabalhar com a possibilidade de usar técnicas ópticas para o diagnóstico e tratamento do câncer. Portanto, cinco anos depois.

Eu tive uma carreira um pouco rápida. Quando voltei do doutorado, me tornei livre docente da USP em 1989, e depois, professor titular da USP em 1991. Quando você vira professor titular, você acaba tendo a chance de ir com mais tranquilidade e explorar áreas que você acha mais interessantes. Mas eu nunca deixei a minha área mãe. A física atômica e a espectroscopia óptica sempre estiveram comigo; e foram elas que, na verdade, deram base para a aplicações na área médica. Se você ler os trabalhos que comecei a fazer naquela época, verá que eles sempre tinham uma vertente física para explicar, principalmente naquela época, os fenômenos observados na área do tratamento e diagnóstico do câncer.

3. Como o seu trabalho anterior o preparou para o desenvolvimento do rodo UV?

Minha vida inteira tem sido trabalhar com interações da radiação eletromagnética com a matéria. Desde o doutorado, todo o meu desenvolvimento acadêmico teve a ver com átomos e moléculas interagindo com luz. O efeito que a luz tem sobre átomos e moléculas às vezes ajudam em determinadas coisas. Por exemplo, se você quiser destruir uma molécula para produzir coisas diferentes, a luz pode ser usada para isso.

A luz UV é uma radiação eletromagnética com energia bastante elevada, que quando interage com átomos e moléculas (principalmente biomoléculas, que têm grandes concentrações de elétrons e átomos), ela consegue destruir, fragmentar isso aí. Então para você destruir microrganismos, ou mesmo até células, a radiação UV me parece interessante. Tenho trabalhado com radiação UV para limpeza, principalmente descontaminação de alimentos. Recentemente, publicamos em conjunto com pesquisadores do Canadá, um artigo na Nature sobre o uso do UV para descontaminar órgãos para transplante; nesse caso, a descontaminação é feita continuamente no líquido que circula através do órgão a ser transplantado. Assim, você vê que já estou envolvido com isso há alguns anos.

Neste momento de coronavírus em que vivemos, onde é necessário criar instrumentos de fácil uso, e que permitam destruir microrganismos tais como vírus ou bactérias, me pareceu interessante fazer um rodinho. Afinal, não podemos nos esquecer de que o chão é uma das partes mais contaminadas. E onde estão as contaminações? As contaminações estão em qualquer lugar onde se toca muito, ou seja, corrimão, balcão e o chão. O chão porque tudo o que acontece num ambiente acaba decantando nele e sendo carregado pelos sapatos. Então eu tive a ideia de fazer esse rodinho UV.

Na verdade, há quatro anos atrás eu fiz um aparelho parecido com o rodinho UV em parceria com a empresa MM Optics no Brasil, o Surface UV®. Este aparelho, que na verdade é de uso manual, já está sendo comercializado. Ele é bom para ser usado em balcões, corrimão, mesas, cama, instrumentos… porque num ambiente onde você tem pacientes, tudo vai constantemente sendo contaminado e nem tudo pode ser limpo depois de cada paciente.

O que fiz agora foi ter ampliado isso para uso no chão. Passando o rodinho UV no chão, consegue-se uma descontaminação muito boa, tanto com relação à parte bacteriana quanto à viral. O UV é muito bom para vírus porque ele destrói tanto a carga proteica quanto a genética. Ou seja, ele não somente tira a funcionalidade do vírus, como também destrói a sua capacidade reprodutiva; então o ciclo se interrompe ali.

Existe uma outra versão desse limpador de superfícies na Alemanha e na China, só que ele trabalha somente com UVA. Entretanto, o UVA não é suficiente quando se trata de bactérias e vírus. Para isso você também precisa ter as componentes B e C do ultravioleta. Fiz estudos que foram publicados em revistas americanas com esses rodinhos, onde é mostrado que precisamos usar um espectro de UV mais amplo, e não somente UVA. E aí você precisa fazer dispositivos de segurança, ou seja, se a pessoa não estiver próxima do rodinho, ele pára de funcionar; ou se a pessoa virar o rodinho para cima para olhar para a luz, ele também para de funcionar. Esse rodinho é para uso em coisas e já foi aprovado para uso aqui no Brasil.

4. Descreva o dia em que seu grupo viu o rodo UV sendo usado em um hospital. Como você se sentiu?

Ficamos muito contentes. Fabriquei uns 50 desses rodos para uso hospitalar, os quais foram doados para Santa Casas e hospitais. Agora fiz uma versão muito barata feita com plástico, ao invés de metal, para poder doar para algumas instituições. A empresa MM Optics em conjunto com a NSF, fez uma versão com aço inox, a qual já está no processo de comercialização. Eles têm um compromisso comigo de que o produto precisa ter um preço baixo e acessível à realidade econômica neste momento de crise.

5. Vocês têm planos de exportar esse aparelho?

Sim, mas isso depende do interesse e da divulgação. As empresas estão num momento muito crítico porque aqui no Brasil elas estão sendo obrigadas a dispensar os funcionários e estão trabalhando com um número de pessoas reduzido. Mas sem dúvida, há interesse de exportação. É que neste momento as empresas não estão encontrando os canais para que isso aconteça; mas, se houver uma grande rede aí nos EUA que queira importar tanto o rodinho pequeno quanto o grande, certamente elas poderão exportar. Uma das vantagens para empresas que queiram importar esses produtos é que o Brasil não cobra delas a taxa de 30% relativo a impostos para exportação. Ou seja, ele é vendido para quem quiser importar os produtos a um preço 30% mais barato do que o preço vendido no Brasil.

6. Sem contar que o dólar está muito mais alto do que antes, ou seja, ele ainda sairá a um preço bem mais acessível. Por exemplo, se hoje o produto custa R$ 100 no Brasil, ele seria exportado para os EUA por ~U.S. $20.

Correto! Vejo que nos EUA tem muita gente fazendo robôs para este fim, mas a essência disso tudo é limitada porque para que você realmente limpe uma superfície, tem que ter uma certa dose de energia entregue. Por isso é que recomendamos uma velocidade lenta de passagem do rodo para que você consiga entregar a dose correta de energia e eliminar os microrganismos.

7. Quais são as principais barreiras e oportunidades encontradas para a implementação da tecnologia UV nos hospitais brasileiros?

Os hospitais brasileiros usam pouco o ultravioleta. O UV é mais antigo do que os inseticidas; ele é do final do século XIX. Mas, como tivemos um avanço da indústria química muito bom, os detergentes e desinfetantes acabaram dominando a nossa vida, e a descontaminação por UV nas últimas quatro décadas praticamente entrou em decadência. Mas o UV foi usado no passado, principalmente para instrumental. Houve época em que os dentistas tinham uma câmara UV pequena para descontaminação dos instrumentos odontologicos. Hoje em dia quase todo consultório tem autoclave.

Entretanto, agora estamos vivendo uma realidade um pouco diferente. Não precisamos somente de esterilização de instrumental. A realidade em que vivemos tem microrganismos resistentes e novos microrganismos que conseguem estar no meio ambiente, nos objetos. Nem tudo isso vai para a autoclave ou pode receber produto químico. Imagine se eu tiver que passar um desinfetante no corredor de um hospital; eu vou acabar causando alergia nas pessoas porque nem todo mundo pode tolerar produtos químicos. Então agora, tornou-se necessário este tipo de coisa. E outra: o UV vai passar, matar onde passar, mas não vai agredir o meio ambiente, ou seja, ele é “environmentally friendly”. Isso faz do UV uma excelente opção porque ele não tem produtos químicos e nem subprodutos.

8. Atualmente aqui nos EUA, as pessoas estão tão preocupadas com a pandemia do coronavírus que, ao chegar no supermercado, limpam o carrinho com toalhinha desinfetante e depois quando chegam em casa, desinfetam todas as compras. Ou seja, a gente demora muito tempo para desinfetar tudo antes de guardar na dispensa, sem contar que é um desperdício. Acho que seria muito interessante que hospitais, escritórios de dentistas e escolas usassem esse rodinho UV ou o Surface UV®.

Se for bem utilizado, sim. Essa pandemia vai mudar nossa forma de ver. Sou membro da National Academy of Sciences nos EUA. No ano passado, 2019, eu fui à reunião deles e houve uma discussão sobre as bactérias resistentes, que é uma das áreas em que eu trabalho. Inclusive, escrevi um artigo aqui no Brasil para uma revista sobre o paralelo entre o aquecimento global e os microrganismos. O problema dos organismos resistentes e novos microrganismos é tão sério quanto o aquecimento global. Só que muito menos ênfase é dada a eles do que ao aquecimento global. Durante a reunião eu dizia que enquanto o aquecimento global vai matar as pessoas em 100 anos, os microrganismos poderiam matá-las em uma semana. Isso é o que estamos vivendo agora, entendeu?

E é incrível que em uma cidade com São Paulo ou Veneza, a poluição foi drasticamente reduzida em somente 30 dias de confinamento. Bastou pararmos de usar os carros e jogar lixo na atmosfera que tudo parou. Isso não acontece com os microrganismos. E esta não é a última pandemia que nós vamos viver. O número de bactérias, fungos resistentes às drogas conhecidas estão aumentando a cada dia, e eles estão se tornando cada vez mais resistentes.

Eu tenho uma preocupação muito grande com a pneumonia hospitalar porque hoje ela não responde mais aos antibióticos. O número de pessoas que vão a óbito nos hospitais por terem adquirido pneumonia resistente está aumentando aceleradamente. Toda hora você escuta falar de alguém que estava no hospital e morreu de infecção adquirida dentro do hospital. E as pneumonias resistentes são uma das piores.

Daqui para frente vamos viver uma nova era, uma era de convivência com os microrganismos resistentes às drogas que a gente conhece, ou seja, vamos viver momentos ruins. Por isso, a tecnologia tem que entrar nisso tudo. É por isso que trabalhamos com técnicas ópticas, pois já ficou patente que, na próxima década, nós não teremos antibióticos novos que sejam capazes de combater esses microrganismos resistentes.

Isso vai acontecer não por falta de pesquisa nesta área, mas porque o estado atual da tecnologia não consegue resolver o problema tão rápido. Somente outras técnicas serão capazes disso. Não se trata de se fazer uma nova geração de antibióticos, se trata de mudar o nosso conceito de combate aos microrganismos.

As maiores indústrias farmacêuticas, inclusive nos EUA, já declararam que, nos próximos 5 ou 6 anos, não têm como oferecer uma solução para bactérias resistentes. E as bactérias estão avançando porque quanto mais antibiótico a gente usa, mais resistentes elas ficam. Hoje já temos um número de bactérias resistentes que inclusive já estão indo para os peixes porque a gente usa muito antibiótico. Os antibióticos vão para os rios e daí os próprios peixes já não conseguem mais responder a determinados antibióticos. O mesmo acontece com os antifúngicos. Então o problema está ficando complicado. A questão não é só com COVID-19, não. Nós ainda vamos ter que viver outros momentos ruins no futuro.

9. Que outros aparelhos você tem em mente que poderiam ajudar no combate ao coronavírus, outros microrganismos ou bactérias resistentes?

A gente tem um projeto que usa a ação fotodinâmica, onde a pessoa inala uma substância e a gente ilumina esta substância corporalmente; assim, a droga é ativada e começa a matar os microrganismos que estão nas vias aéreas. Este é um projeto em andamento, já fizemos demonstração em animais e estamos iniciando a fase de teste em ser humano.

Esse é um projeto em parceria com os EUA (Texas) e o Canadá (Toronto). Agora inclusive, estamos acelerando isso porque eu acho que as pessoas que escaparem dessa pandemia poderão ter complicações respiratórias. Já vi um trabalho em que 30% das pessoas poderão ter outras complicações respiratórias a partir disso como consequências das inflamações severas e de longo prazo que elas estão tendo nos brônquios. Daí elas terão pneumonia mais constante. Então nós teremos que ser rápidos e usar técnicas novas. Esta é uma das pesquisas dos meus laboratórios que não parou durante esta crise do coronavírus. Os estudantes e postdocs estão trabalhando porque a gente quer avançar rapidamente.

10. Então é nisso que você e seus pesquisadores estão focando agora?

Não estamos preocupados em fazer mais respiradores. Nossa preocupação é diminuir o tempo em que os pacientes ficariam nos respiradores. Tem umas drogas novas que estão vindo dos EUA, que são boas, estão sendo testadas e que dão grande esperança. Mas precisamos de mais técnicas, pois nem todo mundo vai responder satisfatoriamente a elas, como acontece sempre. Então precisamos ter alternativas.

Estou escrevendo um artigo para o jornal Folha de São Paulo cujo título é “Além dos Ventiladores e Máscaras”. Minha preocupação é que daqui a pouco não teremos mais nem médicos e nem enfermeiros porque eles estarão contaminados e doentes. Então você realmente tem que vir com tecnologia que limpe o hospital, que proteja o profissional mais do que eles têm sido protegidos.

As primeiras vítimas estão sendo os profissionais da saúde, pois são os que estão mais expostos; veja por exemplo o que está acontecendo na China, nos Estados Unidos e no Brasil. Então a preocupação agora é como limpar o ambiente, como proteger o profissional e como diminuir o tempo em que o paciente tem doença.

11. Quem mais o influenciou?

Minha motivação veio quando eu ainda estava nos EUA e participava dos congressos da Optical Society of America. Nesses congressos, já havia sessões dedicadas à óptica aplicada aos problemas da saúde. Naquela época o meu interesse maior era o câncer. Alguns pesquisadores americanos e europeus, que estavam trabalhando com técnicas tanto de diagnóstico quanto de tratamento, me motivaram muito na década de 1990.

Quanto ao controle microbiológico, isso já é mais recente. Hoje temos sido parte deste time e temos ajudado a contribuir com a evolução do estado da arte dessas técnicas ópticas de descontaminação. A ação de descontaminação fotodinâmica veio mais recentemente. Nós somos um dos grupos que primeiro usou essa técnica para o HPV em mulheres, que é uma contaminação viral que evolui para o câncer de colo de útero. Também contribuímos muito para o uso dessa técnica para tratamento de fungos e, na parte oral, para o tratamento das periodontites. Inclusive, esta técnica é utilizada pela odontologia no Brasil de forma regular.

Agora estamos entrando na desinfecção de garganta. Tenho um trabalho muito bonito em que a criança chupa um pirulito ou pastilha que deposita uma substância nas placas bacterianas da garganta; quando a substância é iluminada, a infecção é eliminada em menos de 10 horas. É um tratamento para faringotonsilites, que são as infecções bacterianas de garganta. Já temos vários trabalhos no assunto demonstrando isso. Hoje, aqui no Brasil, já estamos no final do “clinical trial”; demorou dois anos para eu ter aprovação do comitê de ética para fazer a pesquisa, mas estamos evoluindo e tudo está indo muito bem.

Também tenho um trabalho de desinfecção de pacientes intubados em que junto com o tubo endotraqueal vai uma fibra óptica. Neste caso, o próprio tubo endotraqueal é transformado em um bactericida, e a ação fotodinâmica é usada para inativar vírus e bactérias; ou seja, usamos a luz visível para iluminar a parte interna do corpo, evitando assim a formação de biofilme bacteriano e prevenindo a ocorrência de pneumonia associada ao ventilador mecânico. Esse é um trabalho que deve sair agora nos “proceedings” do National Academy of Sciences. Eu também acho que isso vai ajudar a diminuir o tempo de intubação dos pacientes porque aumentando o tempo de intubação, aumenta a chance de infecção do paciente entubado; porque se o paciente for entubado, ele tem que tomar antibiótico simultaneamente com a intubação.

12. Achei muito interessante a pastilha para tratar infecções bacterianas, tais como streptococcus pyogenes.

Essa é a infecção mais comum nas gargantas de crianças e adultos, e a causa dos maiores consumos de antibióticos, o que torna as outras bactérias mais resistentes. Hoje temos até adultos que chegam ao óbito por infecção de garganta.

13. Qual foi o momento mais produtivo da sua carreira em pesquisa? Ou este momento é agora?

Não sei o que dizer. Sou uma pessoa que trabalha com paixão, então para mim todo período é intenso, entende? Como diriam alguns cientistas, fiz 60 anos recentemente, mas nunca me cansei de ser útil. Toda hora estamos pensando em como fazer a ciência virar tecnologia, como ela pode ajudar as pessoas, como ela pode gerar riqueza… não sei dizer se tive um período melhor ou pior. Acho que um pouco antes de morrer, eu vou fazer um balanço. (risos)

14. O que mais você tem para contar?

Nós temos um canal de televisão 24 horas no ar fazendo ciência, descrevendo ciência, mostrando laboratórios, mostrando como as coisas acontecem. Talvez seja uma das poucas TVs do mundo que está dentro de um laboratório de pesquisa. Também temos um canal no YouTube. Se você entrar no site do Centro de Pesquisa Óptica e Fotônica, CEPOF, um dos centros da FAPESP, e clicar em Difusão, você encontrará as várias maneiras como disseminamos nosso trabalho. Inclusive, a gente vem dando aulas online no nosso canal há 15 anos, quando a educação à distância ainda era um sonho.

15. Isso tudo é muito interessante! Vocês estão tão bem avançados e preparados para a situação pela qual estamos passando agora.

Sim. Nós inclusive damos aula de laboratório online. Temos kits que são enviados para as crianças pelo correio, e elas podem fazer as aulas de laboratório online. No nosso site tem um programa de kits educacionais que inclusive já foi usado pelo MIT para treinar estudantes no programa de verão deles.

16. Existe alguma legislação que você alteraria para melhorar a forma como a ciência é feita no seu campo?

Sempre tem. Nós temos burocracias no mundo inteiro. Os cientistas gastam muito tempo com as regras que são impostas para o uso de recursos. Então a gente tem muita dificuldade, e às vezes precisa criar caminhos alternativos. Ainda é muito inconveniente a forma como somos pressionados. Por exemplo, escolher baseado no preço em detrimento da qualidade é uma atitude não inteligente quando se diz respeito à ciência.

17. Existe mais alguma coisa que você gostaria compartilhar conosco?

Sou cristão e na academia do Vaticano tenho iniciativas junto ao Papa, junto ao Vaticano, e usamos a educação científica como elemento de integração social. A Academia do Vaticano conta com pouco mais de 50 membros, dos quais 38 são prêmio Nobel. A próxima reunião plenária da Academia do Vaticano, que seria em Outubro 2020, mas que provavelmente deverá ser adiada, será sobre “Science Education as an Ingredient of Social Integration”. Basicamente, isso quer dizer que não adianta a gente continuar fornecendo coisas para as crianças se a gente não as ensinar a base da ciência no continente africano ou na América Latina, e tudo mais, para que eles possam ser os próprios protagonistas das necessidades sociais.

Publicado em 17/04/2020

Agradecimentos à Flavia Jaszczak por conduzir a entrevista, e à Sheila Vieira pela elaboração e transcrição da mesma.

Sobre Prof. Bagnato

Prof. Dr. Vanderlei Salvador Bagnato concluiu simultaneamente o Bacharelado em Física (Universidade de São Paulo - USP) e Engenharia de Materiais (Universidade Federal de São Carlos - UFSCar) em 1981, e fez doutorado em Física no Massachusetts Institute of Technology (MIT) em Boston em 1987. Atualmente é professor titular da Universidade de São Paulo, diretor do Instituto de Física de São Carlos da USP. Publicou cerca quase 700 artigos em periódicos especializados, escreveu 29 capítulos de livros e publicou 7 livros. Orientou mais de 100 dissertações de mestrado e teses de doutorado nas áreas de Física, Odontologia e Medicina. Recebeu diversos prêmios e homenagens. Atua na área de Física Atômica e Aplicações da Óptica nas Ciências da Saúde. Trabalha com átomos frios, condensados de Bose-Einstein e ações fotodinâmicas em câncer e controle microbiológico. É membro da Academia Brasileira de Ciências, da The World Academy of Sciences, da Academia Pontifícia de Ciências do Vaticano, e da National Academy of Sciences (USA). Coordena o Centro de Pesquisas em Óptica e Fotônica (CEPOF), no qual ciências básicas e aplicadas convivem em harmonia. Realiza diversas atividades de Inovação Tecnológica e difusão de ciências.

Leia algumas das publicações do Prof. Dr. Bagnato sobre o assunto:

1. Corrêa, Thaila Q., Inada, Natalia M., e Bagnato, Vanderlei S. Surface UV® na descontaminação de superfícies e instrumentos. Controle Microbiológico com Ação Fotodinâmica, 1a edicão, São Carlos: Compacta Gráfica e Editora, 2017, v.1, p. 273-286.
2. Corrêa, Thaila Q., Blanco, Kate C., Inada, Natalia M., Hortenci, Maisa F., Costa, Angela A., Silva, Evaine S., Gimenes, Patricia P. C., Pompeu, Soraya, de Holanda E Silva, Raphael L., e Figueiredo, Walter M., and Bagnato, Vanderlei S. Manual Operated Ultraviolet Surface Decontamination for Healthcare Environments, Photomedicine and Laser Surgery, vol. 35, no. 12, pp. 666-671, 2017. DOI: 10.1089/pho.2017.4298.
3. Bagnato, Vanderlei S. e Aquino Junior, Antonio E. Fundamentos da luz, da fototerapia e de suas modernas aplicações na podologia. Fundamentos e aplicações da laserterapia na podologia, 1a. edição, São Carlos: Compacta Gráfica e Editora, 2018, v.1, p. 13-37.
4. Corrêa, Thaila Q., Blanco, Kate C., Garcia, Érica B., Perez, Shirly, M. L., Chianfrone, Daniel J., Morais, Vinicius S., e Bagnato, Vanderlei S. Effects of ultraviolet light and curcumin-mediated photodynamic inactivation on microbiological food safety: a study in meat and fruit. *Photodiagnosis and Photodynamic Therapy*, vol. 30, 2020, 101678. https://doi.org/10.1016/j.pdpdt.2020.101678.
5. Corrêa, Thaila Q., Blanco, Kate C., Soares, Jennifer, Natalia M., Kurachi, Cristina, Golim, Marjorie A., Deffune, Elenice, e Bagnato, Vanderlei. Photodynamic inactivation for in vitro decontamination of Staphylococcus aureus in whole blood. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy, vol. 28, pp. 58-64, 2019. DOI: 10.1016/j.pdpdt.2019.08.013.
6. Galasso, M., Feld, J.J., Watanabe, Y. et al. Inactivating hepatitis C virus in donor lungs using light therapies during normothermic ex-vivo lung perfusion. Nature Communications, vol. 10, 481 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-018-08261-z.
7. Zangirolami, A.C., Dias, L.D., Blanco, K.C., Vinagreiro, C.S., lnada, N.M., Arnaut, L.G., Pereira, M.M., e Bagnato, V.S; Avoiding Ventilator-Associated Pneumonia: Curcumin-Functionalized Endotracheal Tube and Photodynamic Action. A ser publicado nos Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2020.