control de microorganismos

Control del crecimiento microbiano

1 Definicin de trminos ms frecuentes

2 Control de los microorganismos por medios fsicos

2.1 Esterilizacin por calor

2.2 Esterilizacin mediante radiaciones

2.3 Esterilizacin por filtracin

3 Control de los microorganismos por medios qumicos

3.1 Control qumico del crecimiento

3.2 Antispticos, desinfectantes y esterilizantes

4 Agentes antimicrobianos utilizados in vivo

4.1 Agentes antimicrobianos sintticos

4.2 Antibiticos

4.3 Antifngicos y antivricos

*

FUNDAMENTOS

Historia
Los egipcios empleaban fuego para esterilizar material infeccioso.Los griegos quemaban azufre para fumigar los edificios.La ley de Moises obligaba a los hebreos a quemar todas las ropas de los que morian de lepra

Principales razones para controlar los microorganismos:
Prevenir la transmisin de enfermedadesEvitar el deterioro de los alimentos y otros materialesEvitar la contaminacin en procesos industriales que requieran cultivos puros, en laboratorios de diagnstico o investigacin.
*

Impedir la presencia de lama bacterial en las fbricas ( de papel y de azcar).Controlar las algas en las piscinas recreacionales y en los sistemas acuticos de refrigeracin.Prevenir el deterioro bacterial en las pinturas a base de agua.
*

Controlar las manchas y la podredumbre de origen mictico en las maderas.Impedir la incidencia de enfermedades en las cosechas agrcolas causadas por patgenosErradicar microorganismos de un hospedador que est infectado
*

Importancia del control microbiano

Prevenir:

La transmisin de infecciones

La contaminacin o proliferacin de microorganismos perjudiciales

El deterioro o destruccin de materiales por los microorganismos.

MUERTE DE LAS POBLACIONES MICROBIANAS Y CURVAS DE SUPERVIVENCIA

*

Criterio de muerte de un microorganismo: prdida irreversible de la capacidad de reproduccin en un medio adecuado. Tambin implica destruccin de la clulaProliferacin: desarrollo y crecimiento de los microorganismos y por lo tanto, incremento de su poblacinSupervivencia: no hay ni muerte ni proliferacin, permaneciendo los microorganismos inactivos o inhibidos.
*

Caso terico de desinfeccin

*

Tiempo

Supervivientes

Muertes por unidad de tiempo

Total muertes

Porcentaje total de muertes

1.

1.000.000

0

0

0

2.

100.000

900.000

900.000

90,0000%

3.

10.000

90.000

990.000

99,0000%

4.

1000

9.000

999.000

99,9000%

5.

100

900

999.900

99,9900%

6.

10

90

999.990

99,9990%

7.

1

9

999.999

99,9999%

Cuando una poblacin microbiana se expone a un agente letal, la cintica de la muerte es casi siempre exponencial ya que el nmero de supervivientes disminuye de forma geomtrica con el tiempo.

Tiempo (horas)

Sobrevivientes

por unidad de volumen

100%

Logaritmo de los sobrevivientes

por unidad de volumen

*

Factores que afectan el control de los microorganismos
El nmero de microorganismosEl tiempo de exposicin.La concentracin del agente de control Condiciones ambientales localesEl tipo de microorganismosLa temperaturaEl estado fsico de el microorganismo
*

El nmero de microorganismos
A mayor nmero de microorganismos y/o resistencia de la poblacin se necesitar mayor tiempo de esterilizacin.Para determinar el nmero de sobrevivientes es necesario conocer el tamao inicial de la poblacin.
*

Disminucin progresiva en el nmero de microorganismos sobrevivientes en funcin del tiempo de exposicin al agente

El tiempo de exposicin.

D: tiempo requerido para reducir la poblacin microbiana un 90%

*

Cuando una poblacin bacteriana es sometida a un proceso de esterilizacin que le provoca la prdida de la viabilidad, se observa una disminucin progresiva en el nmero de microorganismos sobrevivientes en funcin del tiempo de exposicin al agente esterilizante. La muerte microbiana sigue un comportamiento de tipo exponencial, por lo que se hace asinttico y nunca se llega a un nmero de microorganismos igual a cero.

N = N0 . e - Kt

Donde N es el nmero de microorganismos viables, N0 es el nmero de microorganismos viables iniciales, k es la tasa de muerte (min-1) y t es el tiempo de exposicin al agente. El coeficiente k es funcin de las condiciones de esterilizacin (temperatura, tenor de humedad, concentracin del agente qumico) y de la resistencia del microorganismo al proceso de esterilizacin. Si esta ecuacin se transforma a base 10 resulta:

N = N0 . 10 - t / D

En donde D (min) se denomina Tiempo de reduccin decimal, esto es el tiempo requerido para reducir la poblacin microbiana un 90% o un orden de magnitud. El valor de D se deduce cuando t=D y por lo tanto N=0.1 N0. Comparando las ecuaciones anteriores se llega a que:

D = ln 10 / K = 2.303 / K

Esto significa que D est inversamente relacionado con k. Entonces, menores valores de D significan una mayor tasa de muerte o una muerte ms rpida.
Graficando el logartmo del nmero de microorganismos sobrevivientes en funcin del tiempo de exposicin a un determinado agente esterilizante se obtiene una recta. La pendiente est dada por -1/D y la ordenada al origen es log N0. Por lo explicado anteriormente, la pendiente de la recta est determinada por las condiciones de esterilizacin y de la resistencia del microorganismo.

Efecto de la concentracin del agente de control

Tiempo (minutos)

Efecto de diferentes concentraciones de fenol sobre una poblacin de E.coli

Logaritmo de los supervivientes por ml

6,04 mg/l

4,62 mg/l

4,25 mg/l

3,48 mg/l

3,76 mg/l

3,96 mg/l

*

Condiciones Ambientales
El calor es ms eficaz en un medio cido que en uno alcalino. La consistencia del material, acuoso o viscoso, influye marcadamente en la penetracin del agente.Las concentraciones altas de carbohidratos aumentan, por lo general, la resistencia trmica de los organismos.

La presencia de materia orgnica extraa reduce notablemente la eficacia de los agentes antimicrobianos :
No permite que el agente llegue al microorganismosSe combina con el desinfectante y lo precipitaSe combina con el desinfectante y lo inactiva dejando libres concentraciones tan bajas que no logran el efecto deseado sobre la poblacin microbiana

Desinfeccin por UV

http://www.cepis.ops-oms.org/eswww/fulltext/aguabas/ultravio/ultravio.html

La naturaleza del microorganismo

Tipo de microorganismo: las clulas vegetativas en desarrollo son mucho ms susceptibles que las esporas.Estado fisiolgico de las clulas: las clulas jvenes son ms vulnerables que las viejas.

El estado fsico de el microorganismo

Agente esterilizante

Escherichia coli

Esporas bacterianas

Esporas fngicas

Virus y bacterifagos

Calor hmedo

1

3.000.000

2-10

1 - 5

Calor seco

1

1.000

2 - 10

( 5

Fenol

1

100.000.000

1 - 2

30

Formaldehdo

1

250

-

2

Radiacin ultravioleta

1

2 - 5

5 - 100

5-10

Orahn, Bacteriol.Rev.,9, 1 , 1945

Modo de accin de los agentes microbianos:
Alteran la permeabilidad de la membranaDaan las protenas y los cidos nucleicos

Definicin de trminos
Esterilizacin: Proceso de destruir todas las formas de vida microbiana incluidas las esporas (Estril, esterilizar, esterilizacin).Saneamiento: Todas las acciones necesarias para reducir la poblacin microbiana a niveles no peligrosos por medio de un agente, (por lo regular, qumico) segn los requerimientos de salud pblica
Aplicados casi siempre a objetos inanimados.

Condicin sanitaria que no necesariamente supone desinfeccin.

Desinfectante: Agente por lo regular qumico, capaz de destruir, eliminar o matar las formas en desarrollo, pero no necesariamente las esporas resistentes de microorganismos patgenos (sustancias que se usan en objetos inanimados). Desinfeccin.Antisptico: Toda sustancia que se opone a la sepsis o impide el desarrollo o accin de los microorganismos para destruirlos o inhibir su crecimiento y actividad.
Generalmente se refiere a a sustancias aplicadas al cuerpo.(no daan el tejido por lo tanto no suelen ser txicos como los desinfectantes).

Agentes antimicrobioanos: Interfieren en el crecimiento y actividad de los microbios. Antibacteriano o antifngico. Agentes teraputicos: agentes antimicrobianos utilizados en el tratamiento de las infecciones.Germicida (microbicida): Agente que mata las formas en desarrollo pero no forzosamente las esporas resistentes; en la prctica, es casi lo mismo que un desinfectante, aunque los germicidas se utilizan para todo tipo de grmenes y en cualquier tipo de aplicacin.

Bactericida, fungicida, viricida, esporocida: se refieren a agentes que matan respectivamente, bacterias, hongos, virus, esporas.Bacteriostasis: Supresin del desarrollo de bacterias (agente bacteriosttico). Microbiostticos.

Curva y velocidad de muerte bacteriana
Muerte bacteriana: Prdida irreversible de la capacidad de reproduccin cuando el microorganismo se siembra en un medio adecuado.Caso terico de una desinfeccinTiempo SobrevivientesMuertes por unidad de tiempoTotal de muertes01 000 000001 100 000900 000 = 90%900 0002 10 000 90 000 = 90%990 0003 1 000 9 000 = 90%999 0004 100 900 = 90%999 9005 10 90 = 90%999 9906 1 9 = 90%999 999

Curva y velocidad de muerte de Escherichia coli expuesta a varias concentraciones de fenol a 35C.

Al aumentar la concentracin de desinfectante disminuye la supervivencia bacteriana.
3.unknown

Condiciones que influyen en la accin antimicrobiana
Agentes fsicos
Temperatura (calor seco, hmedo)

Luz UV

Radiaciones ionizantes
Clases de microorganismos
Clulas vegetativas

Esporas
Estado fisiolgico de las bacterias
Clulas jvenes/viejas
Condiciones ambientales
(cido o alcalino) (acuoso o viscoso)

Combinacin de dos o ms agentes

Carbohidratos, lpidos, protenas

Presencia de materia extraa

Condiciones que influyen en la accin antibacteriana

E. coli expuesta a una concentracin de 4.62 g/l de fenol a temperaturas entre 30 y 42C. La temperatura disminuye la supervivencia bacteriana cuando la concentracin del desinfectante permanece constante.
4.unknown

Cundo est muerto un microorganismo?

Control de microorganismos

Agentes Fsicos

Agentes Qumicos

Agentes Antimicrobianos

Esterilizacin por calorEsterilizacin por radiacinEsterilizacin por filtracin

Modo de accin de los agentes antimicrobianos
Dao a la pared celular
(Gram positivas son atacadas por lisozima---protoplastos).
Alteracin de la permeabilidad celular
(fenoles, detergentes, compuestos cuaternarios, jabones)
Alteracin de las molculas de protena y de cidos nuclicos.
(desnaturalizando. Altas temperaturas o fuertes concentraciones de agentes qumicos).

Inhibicin de la accin enzimtica
Ejemplo: Cianuro- citocromo oxidasa, fluoruro-gluclisis, compuestos arsenicales trivalentes- bloquean el ciclo del cido tricarboxlico, el fenol- desacopla los fosforilaciones oxidativas.
Inhibicin de la sntesis de cidos nuclicos
Compuestos que interfieren con la formacin de los bloques estructurales de los cidos nuclicos, los nucletidos purina y pirimidina.

Compuestos que interfieren con la polimerizacin de los nucletidos en cido nuclico.

Modo de accin de los agentes antimicrobianos

FACTORES FISICOS DE CONTROL DEL CRECIMIENTO MICROBIANO

*

Clasificacin de los mtodos fsicos para el control de microorganismos

Calor

Filtracin

Seco
Flama directa Calor directo (incineracin) Aire caliente (horno de Pasteur)
Hmedo
Autoclave Tindalizacin Pasteurizacin Ultrpasteurizacin Ebullicin
Radiacin

Rayos X Rayos gamma Rayos catdicos
Radiaciones no ionizantes
Luz ultravioleta

Otros mtodos fsicos para el control de microorganismos

Bajas temperaturas

(congelacin)

Liofilizacin

Presin osmtica

Desecacin

A.- Esterilizacin por calor hmedo:
Autoclave

Tindalizacin

Pasteurizacin

Hervir
B.- Esterilizacin por calor seco:
Horno

Incineracin

Altas Temperaturas

*

La alta temperatura combinada con un alto grado de humedad es uno de los mtodos ms efectivos para destruir microorganismos. El calor hmedo mata los microorganismos porque coagula sus protenas siendo ms rpido y efectivo que el calor seco que los destruye al oxidar sus constituyentes qumicos.
Hay que distinguir entre calor hmedo y calor seco:

*

La accin letal del calor es una relacin de temperatura y tiempo afectada por muchas condiciones.
Las esporas de Clostridium botulinum son destruidas:
En 4 a 20 minutos a 120 C en calor hmedoEn 2 horas de exposicin al calor seco.

Bacteriosttico

Bactericida

Bacterioltico

Esterilizacin por calor hmedo

Control de microorganismos por calor
Es uno de los mtodos ms generalizadosPara todos los microorganismos existe una temperatura mxima de crecimiento por encima de la cual mueren A temperaturas muy altas, casi todas las molculas pierden su estructura y su funcin

Control de microorganismos por calor
Calor hmedo mata a los microorganismos porque coagula sus protenas Calor seco destruye al oxidar sus constituyentes qumicos

Definiciones

Punto trmico letal: es la temperatura ms baja a la cual una suspensin de bacterias muere en 10 minutos.

Tiempo trmico letal: es el tiempo ms corto necesario para matar una suspensin de bacterias o esporas a una temperatura determinada y bajo condiciones especficas.
Tiempo de destruccin trmica (TDT):Tiempo necesario para destruir un nmero dado de microorganismos a una temperatura determinada.

Definiciones

Valor D: Es el tiempo de reduccin decimal o tiempo necesario para destruir el 90% de los microorganismos.

Este valor es numricamente igual al nmero de minutos necesarios para que la curva de supervivencia atraviese un ciclo logartmico.
Valor z: Son los F necesarios para que la curva de destruccin trmica atraviese un ciclo logartmico.

Control de microorganismos por calor hmedo

La alta temperatura combinada con un alto grado de humedad es uno de los mtodos ms efectivos para destruir microorganismos.
Presin del vapor(lb/pulgada2)Temperatura (C)05101520100.0109.0115.0121.5126.5

Tiempo de muerte microbiana aplicando calor hmedo

Las clulas vegetativas son ms sensibles al calor que las esporas
MicroorganismoTiempo de muerte (min)Temperatura( C)Bacteria5-10 60-70Levaduras y hongos5-10 50-60Esporas de hongos5-10 70-80Esporas de bacteriasLargo perodo de exposicinMs de 100

Tiempo de destruccin de esporas bacterianas empleando calor seco y calor hmedo
Esporas Tiempo(min)Temperatura(C)Clostridium botulinum4-20 120Calor hmedo a 120Calor seco a 120Bacillus anthracis2-1560 -120Calor hmedo a 100Calor seco a 150

Olla de presin

Calentar 1.1 kg/cm2 = 121oC = 15 lb/ pulgada cuadrada

Lo que mata a los microorganismos es la temperatura,

no la presin

Foto tomada por Martnez., 2006

Ventajas del vapor a presin
Calentamiento rpidoPenetracinHumedad en abundanciaEsto facilita la coagulacin de las protenas de los microorganismos

Tiempos de exposicin necesarios para la esterilizacin de soluciones acuosas o lquidos
RECIPIENTEMinutos de Exposicin al Calor250 254 F (121- 123 C)Tubos de Ensayo:18 x 150 mm32 x 200 mm36 x 200 mm 12 1413 1715 20Frasco Erienmeyer:50 ml500 ml1000 ml2000 ml12 1417 2220 2530 35Frasco Frenwal:500 ml1000 ml2000 ml24 2825 3040 45Bacterias de disolucin de leche 100 ml13 14Bacteria de suero 9 000 ml50 55

Pasteurizacin
Es un proceso que reduce las poblaciones microbinas de la leche y otros alimentos sensibles al calor.
Eliminar: microorganismos causantes de la tuberculosis, fiebre Q y la fiebre tifoidea
La temperatura se eleva a 71 C durante 15 segundos o a
66C durante 30 minutos, seguido de un enfriamiento rapido.

Foto tomada por Garay., 2003

Otros mtodos de esterilizacin de altas temperaturas

Esterilizacin fraccionada o tindalizacin (sustancias que no pueden calentarse a ms de 100C) se esteriliza a 100C durante 3 das con sucesivos periodos de incubacin.

Agua hirviente: periodos cortos en agua hirviente.

Esterilizacin con aire caliente: exposicin a 160C durante dos horas.

Autoclave + gas etileno: material y aparatos quirrgicos

Autoclave
Dispositivo sellado que permite la entrada de vapor de agua bajo presinNo es la presin del autoclave lo que mata a los microorganismos, sino la elevada temperatura que puede alcanzarse cuando el vapor de agua se somete a presin
Madigan y col. 2001

El calor en forma de vapor a saturacin y a presin proporciona temperaturas superiores a las que se obtienen por ebullicin.
Autoclave:
El aparato utilizado se llama autoclave (una olla que regula la presin interna y el tiempo).
*

Los autoclaves de laboratorio :
Presin de vapor de una atmsfera por encima de la presin atmosfrica lo cual corresponde a una temperatura de 120C. El tiempo de exposicin depende del volumen del lquido, de tal manera que para volmenes pequeos (hasta unos 3 litros) se utilizan 20 minutos a 120 C; si los volmenes son mayores debe alargarse el tiempo de tratamiento.Usualmente 15 minutos a 121C

No se deben esterilizar en el autoclave:
Sustancias que no se mezclan con el agua porque no pueden ser alcanzadas por el vapor sobreviviendo los microorganismos que contengan. Sustancias que se alteran o son destruidas por tratamientos prolongados de calor.

La esterilizacin comienza cuando se ha alcanzado la temperatura ptima en el interior del aparato (autoclave o estufa) Segn el contenido, un autoclave puede requerir tiempos ms largos para alcanzar la temperatura de esterilizacin.
*

Cuando el log del nmero de sobrevivientes es menor a cero se habla de probabilidad de sobrevivencia. Por lo tanto cuando el valor de la probabilidad sea -1 significa que hay 0.1 microorganismos viables por unidad, o correctamente expresado una unidad contaminada por cada 10 unidades idnticas procesadas.

Un producto se considera estril cuando la probabilidad de encontrar unidades contaminadas es menor o igual a 10-6, esto es una unidad contaminada cada milln de unidades idnticas procesadas.

A mayor nmero de microorganismos y/o resistencia de la poblacin se necesitar mayor tiempo de esterilizacin, o lo que es lo mismo mayor tiempo para alcanzar la probabilidad de sobrevivencia.

Durante el proceso de esterilizacin por calor debe tenerse en cuenta que el tiempo de esterilizacin comienza cuando se ha alcanzado la temperatura ptima en el interior del aparato (autoclave o estufa) y que generalmente el contenido de un autoclave puede requerir tiempos ms largos para alcanzar la temperatura de esterilizacin.

Esterilizacin casera de frascos en olla a presin:
Se llena de agua la olla hasta 1/3 del alto de lo que se vaya a esterilizarSe colocan los frascos bien lavadosse tapa la olla y se deja a fuego vivoCuando pita se saca el aire para que quede slo vapor de agua.Se deja volver a pitar y se baja el calor a bajoSe dejan cuentan de este momento en adelante 15 minutos.Se puede apagar el fuego y dejar enfriar antes de sacar el material

Pasteurizacin:
Es un proceso que reduce la poblacin microbiana de un lquido.La leche, nata y ciertas bebidas alcohlicas (cerveza y vino), los jugos, se someten a tratamientos de calor controlado que slo matan a ciertos tipos de microorganismos pero no a todos.
*

La leche pasteurizada no es estril.
La temperatura seleccionada para la pasteurizacin se basa en el tiempo trmico mortal de microorganismos patgenos

Es el tiempo ms corto necesario para matar una suspensin de bacterias a una temperatura determinada.

Mycobacterium tuberculosis es el patgeno ms resistentes al calor que puede transmitirse por la leche cruda y se destruye en 15 minutos a 60 C.

Coxiella burnetti, agente causal de la fiebre Q, se encuentra a veces en la leche, es ms resistente al calor que Mycobacterium tuberculosis por lo que la pasteurizacin de la leche se realiza:
A 62,8 C durante 30 minutos A 71,7 C durante 15 segundos

Pasteurizacin tradicional: 63 a 65C por 30 minPasteurizacin Flash: el lquido se calienta a 72 o C por 15 seg y rpidamente se enfra. Puede ser adaptada a flujos continuos. Ultrapasteurizacin: 150 C por 1-3 seg

Tindalizacin o pasteurizacin fraccionada:
Calentamiento del material de 80 a 100 C hasta 1 hora durante 3 das con sucesivos perodos de incubacin.Se utiliza cuando las sustancias qumicas no pueden calentarse por encima de 100 C sin que resulten daadas.Las esporas resistentes germinarn durante los perodos de incubacin y en la siguiente exposicin al calor las clulas vegetativas son destruidas.
*

Esterilizacin por calor seco:

*

Horno :
La esterilizacin seca se logra a 160-170 C por 2-3 hrs.El calor seco se utiliza principalmente para esterilizar material de vidrio y otros materiales slidos estables al calor.Para el material de vidrio de laboratorio se consideran suficientes dos horas de exposicin a 160 C.

Incineracin:
La destruccin de los microorganismos por combustin o cremacin.En los laboratorios, las asas de siembra se calientan a la llama de mecheros Bunsen. La incineracin tambin se utiliza en la eliminacin de residuos hospitalarios.
*

Bajas Temperaturas
En general, el metabolismo de las bacterias se inhibe a temperaturas por debajo de 0 C. No matan a los microorganismos sino que pueden conservarlos durante largos perodos de tiempo. Circunstancia aprovechada por los microbilogos para conservar los microorganismos indefinidamente. Los cultivos de microorganismos se conservan congelados a -70 C o incluso mejor en tanques de nitrgeno lquido a -196 C.
*

Procedimiento simple y eficaz, consiste en la exposicin de un objeto pequeo (asa de cultivo) al efecto de la llama hasta la incandescencia
Control de microorganismos por calor seco: flama directa

Foto tomada por Martnez., 2006

Para todos los microorganismos existe una temperatura de crecimiento por encima de la cual disminuye su viabilidad.La mayora de las macromolculas pierden su estructura y su funcin por el proceso llamado desnaturalizacin.

Control de microorganismos por calor seco: incineracin
Es el mejor sistema para esterilizar todos aquellos productos en los que no importa su destruccin
Animales de laboratorio infectados

Materiales de desecho infectados

jeringas, cajas de plstico, pipetas, guantes etc.

Control de microorganismos por radiacin

Radiacin electromagntica (luz)

Fenmeno de ondas continuas

Fenmeno de partculas discontinuas (quantas o fotones)

Interaccionan con la materia

Radiaciones ionizantes: (gamma y X) tienen suficiente energa para empujar los electrones fuera de las molculas y ionizarlos. Se producen H2, OH-, H2O2.

http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/fotosint.htm

Espectro electromagntico

Las microondas, la radiacin ultravioleta, los rayos x, las radiaciones gamma y los electrones son tipos de radiacin que pueden reducir el crecimiento microbiano.La radiacin UV causa modificaciones o incluso roturas en el DNA y puede provocar la muerte del organismo expuesto.

Luz UV: menos energticas, no se ionizan, son absorbidas por diferentes compuestos que excitan electrones y los elevan a niveles mayores de energa.

Esterilizacin fra

Control de microorganismos por radiacin

Luz Ultravioleta

Radicaciones desde 150-3900 .

Radiaciones de 2650 mayor eficacia bactericida.

Lmparas 2600-2700

Quirfanos, cuartos de llenado asptico, superficies contaminadas, agua.

Poca capacidad de penetracin

Mecanismo de accin:

Es absorbida por materiales celulares y ms por los cidos (pirimidinas)

Forma un dmero de la pirimidina en la cual dos pirimidinas adyacentes se enlazan. Si los dmero no son separados por enzimas intracelulares especficas, se inhibe la relplicacin del DNA y puede haber mutaciones.

Madigan y col. 2001

Campana de seguridad biolgica con una fuente de radiacin ultravioleta


Es una radiacin electromagntica con suficiente energa para producir iones y otras molculas reactivas.

Mecanismo es degradar y alterar polmeros biolgicos como el DNA y las proteinas.

La unidad de radiacin es el roentgen (medida de la emisin de radiacin de una fuente).

1 gray=100 rad

200 gray

Rayos X

Letales para los microorganismos y formas superiores de vida.

No son prcticos para el control de poblaciones microbianas porque:

Costo

Difciles de utilizar eficientemente

Rayos Gamma

Tienen mucha energa, son emitidas por istopos radiactivos (Co60).

Longitud de onda mas corta, gran capacidad de penetracin en la materia

Letales para todas las formas de vida.

Utilizados en la esterilizacin de materiales de gran grosor o volumen.

Requiere gran diseo de equipo seguro y fuente de radiacin para aplicarse a gran escala.

Rayos catdicos

Se establece un potencial de voltaje elevado entre el nodo y el ctodo en un tubo al vaco, el ctodo emite rayos de electrones llamados rayos catdicos o haz de electrones.

Los electrones acelerados a velocidades extremas son microbicidas.

Acelerador de electrones se usa para esterilizar material quirrgico, drogas y otros materiales. Poder de penetracin limitado, pero logra la esterilizacin por exposiciones muy breves.

Dosis letal de distintas radiaciones

Pelczar y col. 1982
TIPO DE ORGANISMORayos catdicos de aceleradores Van de GraftDel haz vibrante del capacitronRayos gamma del CO60Rayos x de la fuente 3-MevVegetativo:- No patgeno- Patgeno 0.1 0.250.45 0.550.1 0.250.15 0.250.03 0.5Esporas bacterianas:0.5 2.10.2 0.41.50.5 2.0Mohos:0.25 1.150.35 0.40.2 0.30.25 1.0Levaduras:0.5 1.00.30.25 1 .5

3.- Radiaciones
A.- Radiaciones ionizantes
Rayos gamma

Rayos catdicos
B.- Radiaciones no ionizantes
Luz ultravioleta

*


*

Rayos gamma
Las radiaciones gamma tienen mucha energa y son emitidas por ciertos istopos radiactivos como es el Co60.Son difciles de controlar porque este istopo emite constantemente los rayos en todas direcciones. Estos rayos pueden penetrar materiales, por lo que un producto se puede empaquetar primero y despus esterilizar.

Rayos catdicos
Radiacin con haz de electronesSe usan para esterilizar material quirrgico, medicamentos y otros materiales. Ventaja: el material se puede esterilizar despus de empacado (ya que stas radiaciones penetran las envolturas) y a la temperatura ambiente.
*

Radiaciones no ionizantes

*

Luz ultravioleta:
Radiaciones con longitudes de onda alrededor de 265 nm son las que tienen mayor eficacia como bactericidas (200 - 295 nm). La luz UV tiene poca capacidad para penetrar la materia por lo que slo los microorganismos que se encuentran en la superficie de los objetos que se exponen directamente a la accin de la luz UV son susceptibles de ser destrudos.

Se usan para reducir la poblacin microbiana en:
QuirfanosCuartos de llenado aspticos en la industria farmacuticaSuperficies contaminadas en la industria de alimentos y leche.Bodegas de carne refrigeradas

Ondas ultrasnicas (sonicacin)
En general, los microorganismos suspendidos en un lquido y sometidos a la accin de ondas ultrasnicas de altas intensidades (20,000 ciclos/seg.) durante cierto tiempo se destruyen porque se rompe la pared celular y se pierde el contenido de la clula.Se usan en tratamiento de pequeos volmenes de agua
*

La filtracin se utiliza para esterilizar lquidos, sobre todo los que contienen compuestos termolbiles
suero de animales, soluciones de enzimas, algunas vitaminas y antibiticos
Los filtros actan mecnicamente y por absorcin electrosttica
Debido a su tamao los virus pueden no eliminarse

Control de microorganismos por filtracin

Tipos de filtros
Filtro de profundidad: hoja fibrosa, asbesto o fibras de vidrio. Funcionan como prefiltros para eliminar particulas grandes.Filtro de membrana: compuesto de acetato de celulosa o de nitrato de celulosa.Filtro Nucleopore: compuesto de policarbonato (10 micras de grosor), utilizado para microscopia electronica.

Esterilizacin por filtracin

*

Efecto de otros agentes fsicos sobre los microorganismos

Desecacin

Detiene la actividad metablica, seguida de una declinacin de la poblacin viable total

El tiempo de sobrevivencia varia dependiendo de

La clase de microorganismos

El material en el que, o con el que, desecan los microorganismos

La terminacin del proceso de desecacin

Las condiciones fsicas a las cuales los microorganismos son expuestos, por ejemplo luz, temperatura, humedad.


Bajas temperaturas (congelacin)

En general, el metabolismo de las bacterias est inhibido a temperaturas por debajo de 0 C.

Se emplea en la conservacin de microorganismos.

Liofilizacin (deshidratacincongelacin)

Los microorganismos son sometidos a gran deshidratacin en estado de congelacin y despus a sellado al vaco

Los cultivos liofilizados de microorganismos permanecen viables durante muchos aos


Presin osmtica

Osmosis es la difusin de productos a travs de una membrana semipermeable que separa dos soluciones de diferentes concentraciones. Al cabo de esta difusin, la concentracin es igual a ambos lados de la membrana.

Plasmlisis: cuando hay una gran concentracin de solutos al exterior de las clulas estas se deshidratan

Plasmoptisis: cuando la concentracin de solutos en la solucin es baja las clulas dejan pasar agua a su interior

A la mayor parte de los microorganismos las concentraciones elevadas de sal (10 a 15%) y azcar (50 a 70%) los inhiben

Aplicacin: Conservacin de alimentos

Electricidad.
Empleo de corriente elctrica de alta y baja frecuencia a travs de lquidos para eliminar bacterias.

Acta elevando la temperatura y por cambios qumicos iniciados por la corriente (produccin de cloro y ozono)

Aplicacin limitada: pasteurizacin de leche, jugos de frutas y desinfeccin de agua.
Tensin superficial (lquido-aire)

Aplicacin de agentes fsicos en el control de microorganismos
METODOUSOS RECOMENDADOSLIMITACIONESCalor hmedo:AutoclaveEsterilizacin de instrumentos, lienzos, utensilios y bandejas de tratamiento, medios y otros lquidos.Sin efecto contra organismos dentro de materiales impermeables al vapor, no se puede usar para artculos sensibles al calor.Vapor fluyente o agua hirvienteDestruccin de patgenos no formadores de esporas, ropa de cama, y vajillas.No se puede garantizar que produzcan esterilizacin en una sola exposicin.

METODOUSOS RECOMENDADOSLIMITACIONESCalor seco:Horno calientePara esterilizar materiales impermeables o que se daan por la humedad, como aceites, vidrio, instrumentos cortantes, metales.Destruyen los materiales que no se pueden someter a temperaturas elevadas por mucho tiempo.IncineracinPara objetos contaminados desechables que no se volvern a usarCapacidad de incinerador: debe ser adecuada para quemar cargas grandes de manera rpida y efectiva; contaminante potencial del aire.

METODOUSOS RECOMENDADOSLIMITACIONESRadiaciones: Luz ultravioletaControl de la infecciones trasmitidas por el aire, desinfeccin de superficies.Debe ser absorbida para ser efectiva pasa a travs del vidrio transparente objetos opacos; irrita los ojos y la piel, baja penetracin.Radiaciones ionizantesPara la esterilizacin de material quirrgico sensible al calor y otros materiales usados en medicinaCaro y requiere facilidades especiales para su uso.

METODOUSOS RECOMENDADOSLIMITACIONESFiltracin:Filtros de membranaPara esterilizar lquidos biolgicos sensibles al calorLos lquidos deben estar relativamente libres de partculas suspendidasFiltros de fibra de vidrio (HEPA)Desinfeccin del aireCostosaLimpieza fsica:UltrasnicaEfectiva para la descontaminacin de instrumentos delicados No es efectiva sola, pero como procedimiento auxiliar incrementa la efectividad de otros mtodosLavado Mano, pies, objetosLimpia, reduce la flora microbiana

Inhibicin de la sntesis de la pared celular.

Inhibicin de la sntesis proteica.

Inhibicin de la sntesis de cidos nuclecos.

Alteracin de membrana celular.

Antagonismo metablico.

Inhiben las enzimas de la transpeptidacin que participan en los enlaces de las cadenas polisacridos del peptidoglucano de la pared celular bacteriana y activan las enzimas lticas de la pared celular.

Por ejemplo: penicilina o ampicilina utilizadas en el tratamiento de enfermedades como tos ferina, meningitis, infecciones urinarias, etc.

Se ligan a la subunidad 30S de ribosoma bacteriano para inhibir la sntesis proteica y causan errores de lectura del mRNA.

Se liga a la subunidad 50S del ribosoma y bloquea la formacin de enlaces pptidos por la inhibicin de la peptidil-transferasa.

Por ejemplo estreptomicina, gentamicina y cloranfenicol utilizadas e el tratamiento de neumona, tifus y gastroenteritis.

Inhiben la DNA girasa bacteriana y as interfieren en la replicacin del DNA y la transcripcin.

Bloquea la sntesis de RNA unindose e inhibiendo a la RNA polimerasa.

Por ejemplo: ciprofloxacino y rifampicina utilizados en el tratamiento de la disentera y la neumona.

Se liga a la membrana plasmtica y altera su estructura y propiedades de permeabilidad

Por ejemplo Polimixina B.

Inhiben la sntesis del acido flico bloquea la sntesis de tetrahidrofolato por la inhibicin de la dihidrofolato reductasa.

por ejemplo sulfamidas y trimetoprima utilizadas en el tratamiento de la disentera e infecciones urinarias.

Filtracin
Membranas con poros de un tamao determinado o materiales filtrantes. El tamao del poro depender del uso al que se va a someter la muestra. Los microorganismos quedan retenidos en parte por el pequeo tamao de los poros del filtro y en parte por adsorcin a las paredes del poro durante su paso a travs del filtro debido a la carga elctrica del filtro y de los microorganismos.
*

Debido al pequeo tamao de los virus, nunca es posible tener certeza de que, por los mtodos de filtracin que dejan libre de bacterias una solucin, se van a eliminar tambin los virus.Son difciles de utilizar en lquidos con muchos slidos suspendido

Segn el tamao del poro se puede lograr esterilidad o reduccin de los microorganismosEn las plantas de tratamiento de agua se logra remover hasta el 90-99% de los microorganismos filtrando el agua previamente floculada y sedimentada

La filtracin se utiliza para
Emulsiones oleosas, aceites, algunos tipos de pomadas. soluciones termolbileS: lquidos biolgicos (suero de animales, soluciones de enzimas, algunas vitaminas y antibiticos).Esterilizar soluciones oftlmicas, soluciones intravenosas, drogas diagnsticas, radiofrmacos, medios para cultivos celulares, y soluciones de antibiticos y vitaminas.

Existen tres tipos bsicos de filtros:
Filtros profundos o Filtros de profundidad: consisten de un material fibroso o granular prensado, plegado, activado, o pegado dentro de los canales de flujo.
En este tipo de filtros la retencin de las partculas se produce por una combinacin de absorcin y de retencin mecnica en la matriz.

Filtros HEPA
Un filtro HEPA (High Efficiency Particulate Air) Est compuesto por pliegues de acetato de celulosa que retienen las partculas (includos los microorganismos) del aire que sale de una campana de flujo laminar.
*

Membranas filtrantes: tienen una estructura continua, y la retencin se debe principalmente al tamao de la partcula.
Los filtros de membranas son discos de steres de celulosa con poros tan pequeos que previenen el paso de los microorganismos

Partculas ms pequeas al tamao del poro quedan retenidas en la matriz del filtro debido a efectos electrostticos.
Estos filtros son desechables.

Los filtros de membrana se utilizan en:
La esterilizacin de lquidosEn el anlisis microbiolgico de aguas ya que concentran los microorganismos existentes en grandes volmenes de agua.

Filtros de membrana de nitrocelulosa

Electron micrograph Schleicher and Schuell

Millipore

PVDF membrane.

Electron micrograph

Filtro de microfibras de vidrio.
Electron micrograph Whatman

*

Filtros de huella de nucleacin (Nucleoporo): son pelculas muy delgadas de policarbonato que son perforadas por un tratamiento conjunto con radiacin y sustancias qumicas.

Son filtros con orificios muy regulares que atraviesan la membrana verticalmente.

Funcionan como tamices, evitando el paso de toda partcula con un tamao mayor al del poro.

10.3 AGENTES QUMICOS

Agente antimicrobiano
Compuesto qumico natural o sinttico que mata o inhibe el crecimiento de los microorganismo.
Varan con respecto a su toxicidad selectiva

No selectivos: actan sobre todo los tipos de clulas

Selectivos: actan principalmente sobre micoorganismos

tiles para el tratamiento de las enfermedades infecciosas

Definiciones
Antisptico
Agentes qumicos que matan o inhiben el crecimiento de los microorganismos y pueden aplicarse en tejidos vivos dada su escasa toxicidad
Desinfectante
Productos qumicos que matan microorganismos y se usan en objetos inanimados
Agentes esterilizante
Son desinfectantes que en condiciones apropiadas, matan todos los tipos de vida microbiana, se usan para esterilizar objetos inanimados y superficies

Control qumico antimicrobiano
Cada da empleamos una serie de compuestos qumicos para el control de los microorganismosAseo personalHogarLaboratoriosIndustria

Aplicacin de los agentes desinfectantes
Muy tiles en aquellos casos en los que no se puede usar el calor o la radiacin en la descontaminacin o esterilizacin

Criterios de seleccin de agentes qumicos antimicrobianos
Naturaleza del material que ser tratado
Piel, superficie inerte, lquidos
Tipo de microorganismos
Si se aplicar a bacteria, levadura, hongos, algas o virus
Condiciones ambientales
Temperatura, pH, tiempo, concentracin y presencia de material orgnico extrao

Caractersticas del desinfectante ideal
Actividad antimicrobianaSolubilidadEstabilidadNo deber ser txica al hombre u otros animalesHomogeneidadNo deber reaccionar con material orgnico extraoToxicidad para los microorganismos a la temperatura ambiente y a la del cuerpo.Capacidad de penetracinNo deber corroer ni teirPropiedad desodoranteCapacidad detergenteDisponibilidad

Mecanismos de accin de los productos desinfectantes

Desnaturalizacin de protenas

Proceso de oxidorreduccin

Combinacin de grupos cidos con grupos bsicos

Inactivacin de enzimas

Modificacin de la permeabilidad de la membrana celular

Interferencia con grupos activos de las protenas

*

Efecto de los agentes antibacterianos sobre el crecimiento
Bacteriostticos
Se Inhibe el crecimiento, la clula no muere
Bactericidas
Mata a las clulas pero no da lugar a lisis
Bacteriolticos
Provoca la muerte celular por lisis

Principales grupos de agentes qumicos antimicrobianos

Fenol y compuestos fenlicos

Alcoholes

Cloro

Halgenos

Metales pesados y sus compuestos

Colorantes

Detergentes

Compuestos de amonio cuaternarios

Acidos y Alcalis

Glutaraldehdo

Quimioestabilizadores gaseosos (xido de etileno, beta-propiolactona, formol)


Fenol y hexaclorofeno: Actualmente no se utilizan por su toxicidad.

Cresoles: derivados fenlicos que se utilizan unidos a jabones y lejias para obtener compuestos estables (Lisol, sotal etc).

Dependiendo de la concentracin pueden ser bactericidas o bacteriosttico


Actan desnaturalizando protena y daando membranas celulares.

Algunos (hexilresorcinol) reducen considerablemente la tensin superficial.

Las esporas bacterianas y virus son ms resistentes que clulas vegetativas. Altamente fungicidas.

Se emplean como desinfectantes: suelos paredes y superficies.

Tiempo

Supervivientes

Muertes por

unidad de

tiempo

Total

muertes

Porcentaje

total de

muertes

1.

1.000.000

0

0

0

2.

100.000

900.000

900.000

90,0000%

3.

10.000

90.000

990.000

99,0000%

4.

1000

9.000

999.000

99,9000%

5.

100

900

999.900

99,9900%

6.

10

90

999.990

99,9990%

7.

1

9

999.999

99,9999%

Agente

esterilizante

Escherichia

coli

Esporas

bacterianas

Esporas

fngicas

Virus y

bacterifagos

Calor hmedo

1

3.000.000

2-10

1 - 5

Calor seco

1

1.000

2 - 10

5

Fenol

1

100.000.000

1 - 2

30

Formaldehdo

1

250

-

2

Radiacin

ultravioleta

1

2 - 5

5 - 100

5-10

Orahn, Bacteriol.Rev.,9, 1 , 1945

control de microorganismos

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