Biophoton emissions

Trabalho Final do Mestrado Integrado em Medicina Dentária apresentado à Faculdade de MedicinaEstudo da emissão de luz fraca (biofotões) do corpo humano, na palma das mãos de jovens adultos (intervalo de idades entre 20 e 25) em condições normais, em patologia ou em simulação. Registo dos valores obtidos em condições padronizadas com auxílio de um fotomultiplicador. Fenómeno, presentemente referenciado como praticamente em todos os sistemas metabolicamente ativos, desde bactérias, fungos, sementes germinativas, plantas, cultura de tecidos animais e organismos vivos incluindo humanos. Interpretação dos resultados visa, ou não, contribuir para a possibilidade de melhoria no diagnóstico médico e potenciais aplicações deste método na área da saúde.A emissão de fotões nos seres vivos foi descoberta em 1923 por um cientista Russo, Alexdander Gurwitsch, que verificou a existência de uma emissão de fotões da raiz de cebola na banda do ultravioleta a qual chamou de radiação mitótica. Nesta altura era bastante difícil realizar trabalho experimental nesta área devido ao facto de não haver dispositivos próprios para a contagem de fotões. Após a II Guerra Mundial, o avanço tecnológico permitiu que se criassem dispositivos que permitissem a contagem de fotões, chamados fotomultiplicadores. A partir desta altura, finais dos anos 70, realizaram-se vários trabalhos de investigação nesta área, especialmente na Russia e também na Polónia. Durante este período, no “Mundo Ocidental” este tipo de fenómeno não foi divulgado e como tal, foi muito pouco estudado, com a excepção de alguns grupos de pessoas como Inaba (Japão)[6], Boveris (EUA)[7] e Qiuckenden (Australia)[8] e Popp (Alemanha)[9], que estudaram este fenómeno independentemente, desenvolvendo métodos para a medição da emissão de fotões de diferentes células, através do uso de sistemas de contagem de fotões extremamente sensíveis, os tubos de fotomultiplicadores.Este tipo de fenómeno, é hoje referenciado como emissão ultra fraca de luz (ultraweak photon emission), e está praticamente em todos os sistemas metabolicamente ativos, desde bactérias [10], fungos [11], sementes germinativas [12], plantas[13-15], cultura de tecidos animais[16] e organismos vivos [17] incluindo humanos[18-21]. A origem destes fotões, biofotões, ainda hoje é motivo de discussão e investigação, visto que não resultam de estímulos externos ou da adição de luminóforos. A frequência destes biofotões pertence ao intervalo do espectro visível, não pertencendo ao intervalo da radiação térmica. Apesar da sua fraca emissão (na ordem dos 10 fotões s-1 cm-2), a sua emissão está várias ordens de grandeza acima do espectro da radiação térmica.Um dos mecanismos da origem dos biofotões mais referenciado em estudos científicos é o mecanismo por processos de oxidação metabólica [5,22-25]. É conhecido que espécies reativas de oxigénio são compostos químicos formados por ativação ou redução de oxigénio molecular [26]. A redução univalente da molécula de oxigénio forma anião radical superóxido, peróxido de hidrogénio e radical hidroxilo. A interação das espécies reativas de oxigénio com moléculas inicia as reações oxidativas levando à formação de moléculas intermediárias instáveis como o dioxetano e o tetróxido. O dioxetano é formado por ciclo adição de um oxigénio singleto ou por ciclização de radicais peróxidos enquanto o tetróxido é gerado pela recombinação de radicais peróxidos. A decomposição de dioxatano e tetróxido instáveis leva à formação de espécies eletronicamente excitadas, como carbonilos triplos [27], estes vão emitir radiação perto do espectro ultra violeta (350-550nm), ou são transferidos para pigmentos excitados ou moléculas de oxigénio formando oxigénio singleto. Os pigmentos emitem fotões na banda entre 550-750nm e 870-1000nm. A emissão monomolecular do oxigénio singleto é na zona do vermelho (634-703nm) e a emissão bimolecular e na zona do infra-vermelho (1270nm).O metabolismo celular, acompanhado pela produção de espécies reativas de oxigénio, é normalmente associado ao crescimento celular. Seguindo este principio, faz sentido utilizar a medição de biofotões emitidos de tecidos celulares onde a proliferação celular é elevado, como é o caso de tecidos cancerígenos.Esta tipo de medições foi feita em ratos, usando linhas celulares cancerígenas AH109A , TE4 e TE9 [18]. Os autores deste estudo verificaram que a emissão de fotões dos tumores estava correlacionada com a viabilidade do tecido do tumor usando técnicas histológicas. Dependendo das linhas celulares, o tamanho dos tumores diferenciavam entre si, o que também foi verificado pela emissão de biofotões, sendo a intensidade da emissão proporcional à do tamanho do tumor. Um outro estudo feito por Kim et al [28], em que utilizava um fotomultiplicador movível, o rato era submetido a um scan pelo fotomultiplicador e este captava a emissão de biofotões nas várias partes do corpo do rato, concluindo-se que a utilização de fotomultiplicadores pode ser um bom método não evasivo na viabilidade de deteção de um tumor.Study of the weak light emission (biophotons) of the human body in the hands of young adults (age range between 20 and 25) under normal conditions, in pathology or in simulation. Record the values ​​obtained in standardized conditions with the aid of a photomultiplier. Phenomenon, presently referenced as practically in all metabolically active systems, from bacteria, fungi, germinative seeds, plants, culture of animal tissues and living organisms including humans. Interpretation of the results aims, or not, to contribute to the possibility of improvement in the medical diagnosis and potential applications of this method in the health area.The emission of photons in living beings was discovered in 1923 by a Russian scientist, Alexdander Gurwitsch, who verified the existence of an emission of photons of the onion root in the ultraviolet band which he called mitotic radiation. At this time it was quite difficult to perform experimental work in this area due to the fact that there are no devices for photon counting. After World War II, the technological advance allowed to create devices that allowed the counting of photons, called photomultipliers. From this time, the end of the 70's, a lot of research was done in this area, especially in Russia and also in Poland. During this period, in the "Western World" this type of phenomenon was not divulged and as such it was very little studied, with the exception of some groups of people like Inaba (Japan), Boveris (USA) and Qiuckenden (Australia) [8] and Popp (Germany) [9], who independently studied this phenomenon by developing methods for measuring the emission of photons from different cells through the use of extremely sensitive photon counting systems, photomultipliers.This type of phenomenon is now referred to as ultraweak photon emission, and is practically in all metabolically active systems, from bacteria [10], fungi [11], germinative seeds [12], plants [13]. -15], tissue culture [16] and living organisms [17] including humans [18-21].The origin of these photons, biophotons, is still subject to discussion and research, since they do not result from external stimuli or from the addition of luminophores. The frequency of these biophotons belongs to the range of the visible spectrum, not belonging to the range of thermal radiation. Despite its low emission (in the order of 10 photons s-1 cm-2), its emission is several orders of magnitude above the spectrum of thermal radiation.One of the mechanisms of the origin of the biofotons most referenced in scientific studies is the mechanism by processes of metabolic oxidation [5,22-25]. It is known that reactive oxygen species are chemical compounds formed by activation or reduction of molecular oxygen [26]. The univalent reduction of the oxygen molecule forms superoxide radical anion, hydrogen peroxide and hydroxyl radical. The interaction of reactive oxygen species with molecules initiates oxidative reactions leading to the formation of unstable intermediate molecules such as dioxetane and tetroxide. The dioxetane is formed by cycling addition of a singlet oxygen or by cyclization of peroxide radicals while the tetroxide is generated by the recombination of peroxidic radicals. The decomposition of unstable dioxatane and tetroxide leads to the formation of electronically excited species, such as triple carbonyls [27], these will emit radiation near the ultra violet spectrum (350-550nm), or are transferred to excited pigments or oxygen molecules forming singlet oxygen . The pigments emit photons in the band between 550-750nm and 870-1000nm. The monomolecular emission of singlet oxygen is in the red zone (634-703nm) and the bimolecular emission and in the infra-red zone (1270nm).Cell metabolism, accompanied by the production of reactive oxygen species, is usually associated with cell growth. Following this principle, it makes sense to use the measurement of biophotons emitted from cellular tissues where cell proliferation is high, as in the case of cancerous tissues.These types of measurements were made in rats, using carcinogenic cell lines AH109A, TE4 and TE9 [18]. The authors of this study verified that the photon emission of the tumors was correlated with the viability of the tumor tissue using histological techniques. Depending on the cell lines, the size of the tumors differed, which was also verified by the emission of biophotons, the intensity of the emission being proportional to the size of the tumor. Another study by Kim et al [28], which used a movable photomultiplier, the mouse was scanned by the photomultiplier and this captured the emission of biophotons in the various parts of the rat body, and it was concluded that the use of photomultipliers may be a good non-evasive method of detecting a tumor