controle crescimento-microbiano . esterilização

CONTROLE DO CRESCIMENTO MICROBIANO

Prof. Gildemar CrispimMicrobiologia Médica

O bem estar da humanidade depende em grande parte da capacidade do homem em controlar a população dos microrganismos, visando:

- Prevenir a transmissão de doenças.

- Evitar a decomposição de alimentos.

- Evitar a contaminação da água e do ambiente. Esse controle de microrganismos é possível pela ação de agentes físicos e químicos, que possuem propriedades de matar a célula microbiana, ou de impedir a sua reprodução.

POR QUE CONTROLAR O CRESCIMENTO MICROBIANO?

PRINCÍPIOS DO CONTROLE MICROBIANO

• DEFINIÇÕES

(1) ESTERILIZAÇÃO

(2) DESINFECÇÃO

(3) ANTI-SEPSIA

(4) DEGERMAÇÃO

(5) SANITIZAÇÃO


• DEFINIÇÕES

1. ESTERILIZAÇÃO:

- Destruição de todas as formas de vida microbiana, incluindo os endosporos (formas mais resistentes)

- Método mais comum: Aquecimento

- Esterilização comercial: tratamento de calor suficiente para matar os endosporos do Clostridium botulinum nos alimentos enlatados.


2. DESINFECÇÃO:

- Processo que promove a inibição, morte ou remoção de vários microrganismos patogênicos e saprófitas, sem eliminar todas as formas de vida.(somente a destruição dos patógenos vegetativos e não dos endosporos)

- Métodos: - substâncias químicas - radiação ultravioleta- água fervente- vapor


• DESINFECÇÃO: utilização de desinfetantes (produtos químicos) para tratar uma superfície ou substância inerte.

• ANTI-SEPSIA: quando este tratamento é para um tecido vivo.

Produto químico = anti-séptico

***Anti-Sépticos: menos tóxicos que os desinfetantes


MODIFICAÇÕES DA DESINFECÇÃO:

(A) DEGERMAÇÃO: remoção mecânica dos microrganismos, em vez da morte, em uma área limitada.

****mata somente os microrganismos e não os endosporos

Ex. quando a pele é esfregada com álcool antes de receber a injeção.


MODIFICAÇÕES DA DESINFECÇÃO:

(B) SANITIZAÇÃO: Processo que leva à redução dos microrganismos, a níveis seguros, de acordo com os padrões de saúde pública (elimina 99,9% das formas vegetativas).

Ex. lavagem de copos, talheres e louças com alta temperatura ou aplicando desinfetante químico.

Curiosidades

-SUFIXO CIDA: Nome dos tratamentos que causam a morte direta dos micróbios (MORTE).

germicida, fungicida

-SUFIXO STÁTICO/STASE: Inibem o crescimento e multiplicação

bacteriostase

-SEPSE: Termo grego= estragado/podre (indica contaminação)

Asséptico = sem contaminação

FUNGICIDA/BACTERICIDA: Quando um determinado produto exerce uma ação específica sobre determinado grupo de microrganismos.

FUNGISTÁTICO/BACTERIOSTÁTICO: devem ser usados apenas quando eles inibem as atividades vitais daquele determinado microrganismo sem matá-lo.

A TAXA DE MORTE MICROBIANA

• DEFINIÇÕES:

A morte microbiana ocorre na forma exponencial. Após uma

rápida redução da população, a taxa de morte torna-se mais

lenta devido à sobrevivência de células mais resistentes.

TAXA DE MORTE MICROBIANA

Tempo (min.) Mortes/min. nº de cél. vivas

0 0 1.000.000

1 900.000 100.000

2 90.000 10.000

3 9.000 1.000

4 900 100

5 90 10

6 9 1

Taxa de Morte é normalmente constante (Para cada 1 min. – 90 % da pop. morre)

FATORES QUE INFLUENCIAM O TRATAMENTO MICROBIANO

1. TAMANHO DA POPULAÇÃO

2. NATUREZA DA POPULAÇÃO

3. CONCENTRAÇÃO DOS AGENTES

4. TEMPO DE EXPOSIÇÃO

5. TEMPERATURA

6. CONDIÇÕES AMBIENTAIS


1. TAMANHO DA POPULAÇÃO

Quanto > a população microbiana > o tempo de tratamento

2. NATUREZA DA POPULAÇÃO

- Presença de Endosporos: mais resistentes- Diferentes estágios de crescimento:

células jovens mais suscetíveis (do que as na fase estacionária)

- Presença de Mycobacterium (mais resistentes)


3. CONCENTRAÇÃO DO AGENTES

Quanto + concentrado o agente > a eficiênciaExceção: álcool

**** relação não linear

4. TEMPO DE EXPOSIÇÃO

De acordo com a OMS (Organização Mundial da Saúde) o tempomínimo de exposição = 30 min. (chance de haver sobreviventesde 1 em 106 indivíduos)


5. TEMPERATURA

- Temperaturas mais altas: mais eficiência no tratamento

- 1º C aumenta 10 x a eficiência (potencializa o controle e em

conjunto com o agente pode-se diminuir sua concentração)

6. CONDIÇÕES AMBIENTAIS - Presença de material orgânico: inibe a ação dos

antimicrobianos químicos

- pH do meio e calor: ácido (potencializa o resultado)

AÇÕES DOS AGENTES DE CONTROLE MICROBIANO

1. ALTERAÇÃO DA PERMEABILIDADE DA MEMBRANA

Membrana Plasmática:

- localizada imediatamente no interior da parede celular

- regula ativamente a passagem de nutrientes para dentro da célula e a eliminação de dejetos da mesma

Lesão na membrana: causa o vazamento do conteúdo celular

no meio (agentes químicos e antibióticos).

AÇÕES DOS AGENTES DE CONTROLE MICROBIANO

2. DANOS ÀS PROTEÍNAS E AOS ÁCIDOS NUCLÉICOS

Proteínas:

- Enzimas = vitais para o desenvolvimento celular (ligações covalentes e pontes de hidrogênio são rompidas por certos produtos químicos e calor).

DNA, RNA:

- Fonte de informação genética (lesão por calor, radiação ou substâncias químicas são letais para a célula).

MÉTODOS DE CONTROLE MICROBIANO

1. MÉTODO FÍSICO:

2. MÉTODO QUÍMICO:


1. MÉTODO FÍSICO:

- CALOR (SECO OU ÚMIDO)

- PASTEURIZAÇÃO

- FILTRAÇÃO

- BAIXAS TEMPERATURAS

- RESSECAMENTO

- PRESSÃO OSMÓTICA

- RADIAÇÃO

MÉTODO FÍSICO

1. CALOR:

- MATA OS MICRORGANISMO DESNATURANDO SUAS ENZIMAS

- A RESISTÊNCIA AO CALOR VARIA DE ACORDO COM O MICRÓBIO:

- Ponto de Morte Térmica (PMT): < temperatura em que todos os microrganismos em uma suspensão líquida serão mortos por calor em 10 min.

- Tempo de Morte Térmica (TMT): período mínimo de tempo em que todos os microrganismos serão mortos.

- Tempo de Redução Decimal (TRD ou D): o tempo, em min, em que 90 % de uma população microbiana em uma determinada temperatura serão mortas.

MÉTODO FÍSICO

1. CALOR:

A) CALOR SECO:

- Incineração: processo drástico de eliminação dos microrganismos e que destroem o produto.

- Flambagem: processo onde o material é levado diretamente ao fogo, seja seco ou embebido em álcool (utilizado na desinfecção de alças de vidro).

- Estufa esterilizante: amplamente utilizada para as vidrarias e outros materiais (160 ºC/2 h ou 180 ºC/1 h).

MÉTODO FÍSICO

1. CALOR:

B) CALOR ÚMIDO:

- mata os microrganismos pela coagulação das proteínas (ruptura das pontes de h – estrutura tridimensional)

- ESTERILIZAÇÃO POR CALOR ÚMIDO:

- Fervura (100 ºC)

- Vapor de fluxo livre

- Autoclave

MÉTODO FÍSICO

FERVURA:

Mata as formas vegetativas dos patógenos bacterianos, quase

todos os vírus e os fungos e seus esporos (~ 10 min.)

VAPOR DE FLUXO LIVRE (NÃO PRESSURIZADO)

Equivalente a água fervente

Não mata os endosporos bacterianos e alguns vírus

Um tipo do vírus da hepatite pode sobreviver a até 30 min de fervura e alguns endosporos bacterianos resistem à fervura por mais de 20 h.

MÉTODO FÍSICO

AUTOCLAVE:

Esterilização mais confiável: temperatura acima da água fervente (através do vapor sob pressão)

Quanto maior a pressão na autoclave > a temperatura

100 ºC sob pressão de 1 atm (15 libras de pressão por polegada quadrada – psi) aumentará para 121 ºC

121 ºC – suficiente para matar todos os organismos e seus endosporos por 15 min.

Figura 1. Autoclave

MÉTODO FÍSICO

PASTEURIZAÇÃO:

Louis Pasteur: descobriu um método prático de prevenir a

deterioração da cerveja e vinho através de um aquecimento leve

(suficiente para matar microrganismos que causavam a

deterioração sem alterar o sabor do produto).

- Principalmente utilizado na Indústria de Laticínios

- Teste de eficiência: atividade da fosfatase (enzima presente no

leite que após a pasteurização deve estar inativada).

MÉTODO FÍSICO

PASTEURIZAÇÃO:

Tratamento Clássico: 63 ºC por 30 min

Pasteurização de Alta Temperatura e Curto Tempo (HTST – high – temperature short-time):

72 ºC por 15 s

Leite

Pasteurização - submetido a temperatura (72 ºC) enquanto flui continuamente por uma serpentina. Conserva-se bem sob refrigeração

Esterilização – submetido a altas temperaturas (UHT – ultra-high temperature) para que possa ser armazenado sem refrigeração (a temperatura vai de 74 ºC para 140 ºC e depois retorna para a temperatura inicial)

MÉTODO FÍSICO

Tratamentos Equivalentes:

À medida que a temperatura é aumentada, muito menos tempo é necessário para matar o mesmo nº. de micróbios.

Ex. Endosporos

- 115º C – 70 min.

-125 ºC – 7 min.

63 ºC – 30 min. (pasteurização)

72 ºC – 15 s (HTST)

140 ºC - < 1 s (UHT)

Resultados similares

MÉTODO FÍSICO

2. FILTRAÇÃO:

Passagem de um líquido ou gás através de um material semelhante

a uma tela, com poros pequenos o suficiente para reter os

microrganismos.

- Filtro de Partículas de Ar de Alta Eficiência (HEPA – high

efficiency particulate air). Ex: salas de hospitais com pacientes

queimados (0,3 µm).

- Filtro de Membrana – compostos por ésteres de celulose ou

polímeros plásticos (normalmente usa-se filtro de 0,2 µm).

Bactérias retidas na superfície de um fi l tro do t ipo Isopore®(Adaptado de Prescott et al., Microbiology, 1997)

OBS: Filtro tipo Isoporo: filmes de policarbonato tratados com radiação nuclear seguido de cauterização química.

MÉTODO FÍSICO

3. BAIXAS TEMPERATURAS:

- Depende do tipo de microrganismo e da intensidade de

aplicação.

- Diminuição/interrupção do metabolismo celular.

Refrigeradores comuns (0 – 7 ºC): efeito bacteriostático (a

temperatura afeta a reprodução e o metabolismo celular).

Psicótrofos: crescem em baixas temperaturas.

Mesófilos: patógenos humanos (temperatura ambiente).

MÉTODO FÍSICO

4. RESSECAMENTO:

Na ausência de água, os microrganismos não podem crescer ou se

reproduzir mas podem permanecer viáveis por anos através das

formas de resistência (endosporos/esporos).

A resistência ao ressecamento varia de acordo com o

microrganismos.

MÉTODO FÍSICO

5. PRESSÃO OSMÓTICA:

Concentrações de sais – Plasmólise

Processo semelhante ao ressecamento

Bastante utilizado na conservação de alimentos. Ex: curar carnes (sal) e conservar frutas (açúcar).

Fungos – mais resistentes em crescer em baixas concentrações de água e altas concentrações de sais.

MÉTODO FÍSICO

6. RADIAÇÃO:

Radiação tem vários efeitos sobre as células, dependendo do seu

comprimento de onda, intensidade e duração.

Dois tipos de radiação que mata microrganismos:

- Radiação Ionizante

- Radiação não-ionizante

RADIAÇÃO IONIZANTE:

- Radiações de pequeno comprimento de onda e portanto de alta energia e penetrabilidade.

- Raios Gama, raios X ou feixes de elétrons de alta Energia.

(1) Raios Gama: emitidos pelo Cobalto radioativo.

(2) Feixes de Elétrons: são produzidos acelerando elétrons até energias elevadas em máquinas especiais.

(3) Raios X: são produzidos por máquinas similares as dos feixes de elétrons e são de natureza similar aos raios gama.

MÉTODO FÍSICO

RADIAÇÃO IONIZANTE:

Principal efeito da Radiação Ionizante:

É através da ionização da água, que forma radicais hidroxila

altamente reativos. Estes radicais reagem com componentes

orgânicos, especialmente o DNA (destroem as pontes de H,

duplas ligações) .

Radical Hidroxila (OH) é outra forma intermediária do O2 sendo provavelmente o mais reativo. É gerado no citoplasma da célula por meio do efeito de radiações ionizantes. Estes radicais hidroxila são produzidos durante a respiração aeróbica na maioria dos microrganismos.

MÉTODO FÍSICO

RADIAÇÃO NÃO - IONIZANTE:

- Possui um comprimento de onda > que da Radiação Ionizante (normalmente acima de 1 nm).

- Luz Ultra Violeta (UV): comprimento de onda de 4 a 400 nm, sendo o comprimento de 260 nm o mais eficiente.

Desvantagem - apresenta baixa penetrabilidade (não atravessa

vidros, filmes escuros e outros materiais).

MÉTODO FÍSICO

RADIAÇÃO NÃO - IONIZANTE:

A luz UV danifica o DNA das células expostas, produzindo

ligações entre as timinas adjacentes nas cadeias de DNA. Estes

dímeros de T = T inibem a replicação correta do DNA.

260 nm = mais efetivo para o controle microbiano

(comprimento de onda é absorvido especialmente pelo DNA

celular).

MÉTODO FÍSICO


2. MÉTODO QUÍMICO:

Os agentes químicos são usados para controlar o crescimento de microrganismos em ambos os tecidos vivos e os objetos inanimados (DESINFETANTES).

AGENTES QUÍMICOS: dificilmente se obtém a esterilidade

PROBLEMA: ação dos agentes é diferente para cada micróbio.

- Alta toxicidade para os microrganismos

- Solúvel em água

- Estabilidade elevada

- Inócuo para o homem e animais

- Ausência de afinidade por matéria orgânica estranha

- Toxicidade para os microrganismos em temperatura ambiente

- Capacidade de penetração

- Não ser corrosivo e nem manchar

- Desodorante

- Detergente

CARACTERÍSTICAS

DOS AGENTES

QUÍMICOS

MÉTODO QUÍMICO

TIPOS DE DESINFETANTES:

1. Compostos Orgânicos (Fenol e Compostos Fenólicos, Álcoois, Compostos de Amônio Quaternário -Quats)

2. Halogênios

3. Metais Pesados e seus compostos

4. Outros (Peroxigênios, Quimioesterilizantes Gasosos, Agentes de superfície, Biguanidas, Antibióticos)

MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS

FENOL (ácido carbólico) E COMPOSTOS FENÓLICOS

- Pastilhas de Garganta: apresenta fenol que tem um efeito analgésico mas baixo efeito antimicrobiano. Em conc. > 1% (sprays para garganta), > efeito antibacteriano.

- Compostos fenólicos contém uma molécula de fenol quimicamente alterada para reduzir suas qualidades irritantes e aumentar sua atividade antibacteriana em combinação com o sabão ou detergente (bifenol, hexaclorofeno).Ação: lesam a membrana plasmática, inativam as enzimas e desnaturam as

proteínas.


BIGUANIDAS

- Clorexidina (frequentemente utilizada no controle microbiano da pele e mucosas).

- Efetiva para a maioria das bactérias vegetativas e fungos, mas não é esporicida

- Únicos vírus afetados: certos tipos envelopados.

Efeito bactericida: está relacionado à lesão que este reagente causa a membrana plasmática.


HALOGÊNIOS

- Particularmente Iodo e Cloro (agentes antimicrobianos efetivos)

- I2 – efetivo contra todos os tipos de bactérias, muitos endosporos, vários fungos e alguns vírus.

Mecanismo do I2: o iodo se combina ao aminoácido tirosina, um componente de muitas enzimas e outras proteínas celulares, inibindo a função proteíca. Também oxida os grupos sulfidrila (- SH) de certos aminoácidos que são importantes para manter a estrutura das proteínas.


HALOGÊNIOS

- Cl2 – como gás ou em combinação com outras substâncias químicas.

- Ação germicida é causada pelo ácido hipocloroso (HOCl)

Ácido Hipocloroso: ação ainda desconhecida.

É um forte oxidante que impede o funcionamento de boa parte do sistema enzimático celular.


ÁLCOOIS

- Matam efetivamente as bactérias e fungos, mas não os

endosporos e os vírus não-envelopados.

- Os mais utilizados: Etanol (70 %) e Isopropanol

VANTAGENS: agem e depois evaporam sem deixar resíduo.

Mecanismos de ação: desnaturação das proteínas, rompimento da membrana e dissolução de muitos lipídios.


METAIS PESADOS E SEUS COMPOSTOS

- Bastante utilizados como germicidas ou anti-sépticos.

- Prata, Mercúrio, Cobre e Zinco.

- Ação Oligodinâmica (oligo = pouco) = < [metais] - > atividade antimicrobiana

- Nitrato de Prata 1 %, Cloreto de Mercúrio, Sulfato de Cobre, Cloreto de Zinco.

Mecanismos de ação: quando os íons de metal se combinam com os grupos sulfidrilas nas proteínas celulares ocorre a desnaturação.


AGENTES DE SUPERFÍCIE

Agentes de superfície (tensoativos ou surfactantes) podem

reduzir a tensão superficial entre as moléculas de um líquido.

- sabão: pouco valor anti-séptico (mais importante na remoção mecânica através da esfregação).

- detergentes: ânion da molécula reage com a membrana plasmática (atuam sobre um amplo espectro de micróbios e não são tóxicos)


ANTIBIÓTICOS

- Controle microbiano através da ingestão ou aplicação superficial.

- Alguns antibióticos são utilizados para controle de produtos

(bacteriocina).

Nisina: adicionada ao queijo para inibir o crescimento de certas bactérias da deterioração formadoras de endosporos

Natamicina: antibiótico antifúngico aprovado para uso em alimentos, principalmente para queijo.

Antibiograma

controle crescimento-microbiano . esterilização

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