Photodynamic potential of micellar extracts of spirulina and chlorella by Artemia salina bioassay

Abstract

Photodynamic inactivation generally utilizes synthetic photosensitizers of relatively high cost and difficult formulation, whose obtainment and final destination considerably impact the environment. Thus, the search for natural photosensitizers emerges as an alternative with greater sustainable viability. In this context, this study aimed to evaluate the photodynamic performance of micellar extracts of Spirulina maxima (SPI) and Chlorella vulgaris (CHLOR) formulated in the surfactant Pluronic® F-127, through toxicity bioassays with Artemia salina. The experiments were conducted in a photoreactor with a 50 W red LED lighting system, using a Box-Behnken experimental design to evaluate the factors: illumination time, dilution extraction factor, and NaCl concentration. Overall, the CHLOR extracts showed higher photodynamic activity than the SPI extracts. Furthermore, the illumination time was the most important factor in explaining the percentage of A. salina mortality. The extract dilution did not significantly affect A. salina mortality in the CHLOR assays, unlike what occurred with the SPI extracts, in which the 1/100 dilution promoted greater inactivation. The results show that CHLOR and SPI can offer promising sources of natural photosensitizers, favoring therapeutic alternatives for photodynamic inactivation applications. These results pave the way for future studies, especially in the development of models to combat infections caused by pathogenic microorganisms, with the aim of expanding the treatment options available for human and animal health.

Keywords: Photodynamic Inactivation. Bioassay. Natural Photosensitizers.

Resumo

A inativação fotodinâmica geralmente utiliza fotossensibilizadores sintéticos de relatiovo alto custo e de difícil formulação, cuja obtenção e destino final impactam consideravelmente o meio ambiente. Assim, a busca por fotossensibilizadores naturais surge como uma alternativa com maior viabilidade sustentável. Neste contexto, este estudo teve como objetivo avaliar o desempenho fotodinâmico de extratos micelares de Spirulina maxima (SPI) e Chlorella vulgaris (CHLOR) formulados em surfactante Pluronic® F-127, por meio de bioensaios de toxicidade com Artemia salina. Os experimentos foram conduzidos em um fotorreator com sistema de iluminação LED vermelha de 50 W, utilizando um planejamento experimental Box-Behnken para avaliar os fatores: tempo de iluminação, fator de extração por diluição e concentração de NaCl. De forma geral, os extratos de CHLOR apresentaram maior atividade fotodinâmica do que os extratos de SPI. Além disso, o tempo de iluminação constituiu o fator mais importante para explicar a porcentagem de mortalidade de A. salina. A diluição do extrato não afetou significativamente a mortalidade de A. salina nos ensaios com CHLOR, ao contrário do que ocorreu com os extratos de SPI, nos quais a diluição de 1/100 promoveu maior inativação. Os resultados mostram que a CHLOR e SPI podem oferecer fontes promissoras de fotossensibilizadores naturais, favorecendo alternativas terapêuticas para aplicações de inativação fotodinâmica.Esses resultados abrem caminho para estudos futuros, especialmente no desenvolvimento de modelos para combater infecções causadas por microrganismos patogênicos, com o objetivo de ampliar as opções de tratamento disponíveis para a saúde humana e animal.

Palavras-chave: Inativação Fotodinâmica. Bioensaio. Fotossensibilizadores Naturais.