Factores químicos que afectan la sobrevivencia de los

Factores que afectan la
sobrevivencia de los
microorganismos
Crecimiento
microbiano
Presencia de factores
Términos relacionados
•Esterilización: destrucción de toda forma de vida microbiana, incluyendo las
formas más resistentes (esporas).
•Esterilización comercial: tratamiento térmico que destruye esporas de
Clostridium botulinum.
•Desgerminación: eliminación de microorganismos en un área limitada.
•Sanitización: eliminación de microorganismos que pueden producir
enfermedad.
•Desinfección: destrucción de formas vegetativas (no esporas) en superficies
inertes.
•Antisépsis: tratamiento químico para la eliminación de formas vegetativas en
tejidos vivos.
•Asepsis: ausencia de contaminación significativa.
•Técnicas asépticas: aquellas que minimizan la contaminación en áreas y
equipos.
•Biocida: mata a los microorganismos
•Bio-estático: detiene el crecimiento de los microorganismos en su presencia.
•Biolítico: tiene acción sobre membrana o pared celular.
•Sepsis: indica contaminación por bacterias. En medicina describe una
infección en el torrente sanguíneo.
Compuestos Químicos
Efecto de los agentes
químicos
•Mecanismo de acción
•Concentración del agente químico
•Tiempo de exposición
•Factores ambientales
•Susceptibilidad de los microorganismos
•Edad de los microorganismos
•Presencia de materia orgánica
Fenoles y sus derivados
Mecanismo de acción: Destrucción de la membrana
citoplasmática y desnaturalización de enzimas.
OH
OH
1. Fenol.
2. Fenólicos.
Biocida. Solo se utiliza
como referencia.
Causa irritación como
desinfectante o
antiséptico.
O-fenilfenol. Superficies,
instrumentos,
limpiadores de la piel y
membranas mucosas.
Fenoles y sus derivados
Mecanismo de acción: Destrucción de la membrana
citoplasmática.
3. Bisfenoles
Cl
Cl H
Cl
Cl
OH
Cl
C
Cl
OH H
Hexaclorofeno: en lociones
contra (G+), infecciones de
la piel y contaminación de
equipo quirúrgico. Causa
daño neurológico.
OH
Cl
Cl
O
Cl
Triclosan es usado en jabones,
pastas dentales lociones y
desodorantes. Ataca G+ y hongos.
Biguanidas
Mecanismo de acción: Destrucción de la membrana
citoplasmática.
Clorhexidina. Bactericida
no tóxico. Se emplea en
infecciones bucales por
diversas causas incluidas
las producidas por roces
de las prótesis dentales, en
la prevención de
infecciones tras cirugía
bucal, en higiene bucal
combate y reduce la
formación de la placa
dental, lavado quirúrgico y
lavado antiséptico.
Halógenos
Cloro
Cl2 + H2O
HOCl
H+ + Cl- + HOCl
Acido hipocloroso
H+ + OClIón hipoclorito
Agente oxidante.
Usado como
desinfectante de
superficies, agua y
equipos
Halógenos
Soluciones de Iodo
I
HO
NH2
CH2
I
C
H
C
O
OH
Se une a residuos de tirosina y
desnaturaliza proteínas.
Antiséptico y desinfectante.
Alcoholes
Solubilizante de lípidos y desnaturalización proteínas.
Etanol e isopropanol.
Bactericida y funguicida. Antiséptico no afecta esporas y virus
envueltos.
Metales pesados
Plata
AgNO3
Precipitación de proteínas
Biocida. Antiséptico
utilizado para prevenir
ceguera en recién
nacidos por :
N. gonorrhoeae
Cobre
CuSO4
Precipitación de
proteínas.
Alguicida. Albercas y
depósitos para peces.
Mercurio y
mercuriales
orgánicos
Combinación con
los grupos –SH de
las proteínas.
Biocida. Hg2Cl2 es
utilizado como
protector de
pinturas, corrosivo y
tóxico.
Mercurocromo es
Antiséptico en piel.
Colorantes
Cristal violeta, verde brillante, eosina.
Combinación específica con ácidos
nucleicos principalmente.
Biostáticos.
Antifúngicos, antisépticos locales, inhibidores
en los medios de cultivo selectivos.
Br
NaO
Br
O
Br
O
Br
COO- Na +
Eosina
Surfactantes
1. Jabones y detergentes
aniónicos ácidos
2. Detergentes aniónicos
ácidos
Remoción mecánica de
microorganismos.
Germicida de piel. Algunos de
ellos contienen otros
antimicrobianos.
Interacción con la membrana
citoplasmática cargada, probable
inactivación o destrucción de
enzimas.
Sanitizante. No es tóxico, no
corrosivo actúa rápidamente y es
de amplio espectro. Equipo de
procesamiento de alimentos.
H
H
N+
H
Amonio
H
Surfactantes
3. Detergentes
catiónicos
Desnaturalización de
proteínas, inhibición de
enzimas y destrucción de
la membrana
citoplasmática.
Bactericidas,
bacteriostático,
funguicida y virucida,
destruye virus envueltos.
Antiséptico de piel,
instrumentos, utensilios y
gomas.
H
CH3
C
N+
H
CH3
C16H37 Cl-
Cloruro de Benzalconio
(Zefiran)
Ácidos orgánicos
Ácido sórbico y benzoico
•Conservadores (ácido sórbico, ácido benzoico, ácido
ortofosfórico, ácido cítrico, ácido ascórbico)
•Inhibición metabólica.
Antifúngicos en alimentos y
cosméticos.
Aldehídos
Inactivan proteínas por la formación de enlaces covalentes
con grupos funcionales (-NH2, -OH, -COOH y –SH)
Formaldehído
Biocida. Solución
acuosa 37% (gas)
es únicamente
usada para la
eliminación de
bacterias y virus en
vacunas y la
conservación de
especimenes
biológicos.
Glutaraldehído
Esterilizante. Biocida
de bacterias
incluyendo a
M. tuberculosis,
esporas y virus.
Peroxigénos
Su mecanismo de acción es la oxidación de moléculas.
Ozono
O3
Desinfectante
en agua. $$$$$
Peróxido de
hidrógeno
H 2 O2
Antiséptico y
desinfectante.
Esporocida. Usado en
heridas y superficies en
la industria alimenticia.
Peroxigénos
Su mecanismo de acción es la oxidación de moléculas.
Ácido peracético
Esterilizante. Biocida para
hongos y bacterias,
endoesporas y virus. No tóxico
usado como desinfectante de
equipo médico y de
procesamiento de alimentos.
Peróxido de benzoilo
Antiséptico usado contra
bacterias anaerobias en el
tratamiento del acné.
Esterilizantes gaseosos
Esterilizantes de plásticos y materiales termosensibles.
Desnaturalizan proteínas.
H2C
CH2
O
Oxido de etileno
H3C
HC
CH2
O
H2C
O
Oxido de propileno
CH2
C
O
b-propiolactona
Bacillus atrophaeus
Análogos
NH2
NH2
CH2
C
CH2
COO-
C
COO-
H
H
Fenilalanina
F
P-fluorofenilalanina
COOH
H2N
Acido p-aminobenzoico
Sulfamida
O
O
HN
O
Br
HN
N
HN
N
O
SO2NH2
H2N
N
O
H
H
5 - Bromouracilo
Uracilo
H2 N
N
CH2
H
N
N
O
C
HN
COOH
C
H
CH2
O
O
CH3
HN
O
N
H
Timina
F
HN
O
Acido fólico
N
H
5 - Fluorouracilo
CH2
COOH
Antibióticos
•Dilución
Antibiograma
•Difusión en placa
Resistencia a antibióticos
•La resistencia natural
•La resistencia adquirida
•Una resistencia cruzada
•Un resistencia asociada
Factores Físicos
•Calor húmedo
~Ebullición
~Tindalización
~Pasteurización
~Esterilización en autoclave
•Calor seco
~Incineración
~Esterilización en horno
•Bajas temperaturas
•Filtración
•Radiaciones
•Presión osmótica
Calor húmedo. Ebullición
Las altas temperaturas desnaturalizan
los componentes celulares.
•Punto térmico mortal.
Temperatura variable y tiempo
constante. La temperatura que
destruye a los microorganismos en
un tiempo determinado.
•Periodo térmico mortal
Tiempo variable y temperatura
constante. El tiempo que tardar
en destruir a los micoorganismos
en una muestra a una
temperatura determinada.
Calor húmedo. Tindalización
Proceso de destrucción de formas
vegetativas por medio de vapor
de agua y una incubación para
favorecer la germinación de
endosporas, para posteriormente
repetir el proceso.
Condiciones
Tiempo
1. Vapor de agua 85ºC
45 minutos
2. Incubación 37ºC
24 horas
3. Vapor de agua 85ºC
45 minutos
4. Incubación 37ºC
24 horas
5. Vapor de agua 85ºC
45 minutos
Löwenstein-Jensen
Calor húmedo.
Pasteurización lenta
Este método consiste en calentar la leche a
temperaturas entre 62 y 64ºC y mantenerla a
esta temperatura durante 30 minutos Luego
de los 30 minutos, la leche es enfriada a
temperaturas entre 4 y 10ºC según la
conveniencia.
La leche es calentada en recipientes o
tanques de capacidad variable
(generalmente de 200 a 1500 litros); esos
tanques son de acero inoxidable
preferentemente y tienen doble pared; la
leche se calienta por medio de vapor o agua
caliente que vincula entre las paredes del
tanque, provisto este de un agitador para
hacer mas homogéneo el tratamiento.
Calor húmedo.
Pasteurización rápida
Llamada también
pasteurización continua
o bien HTST (High
Temperature Short Time),
este tratamiento consiste
en aplicar a la leche una
temperatura de 72 - 73ºC
en un tiempo de 15 a 20
segundos.
Todo tratamiento térmico que se
hace a temperaturas inferiores al del
punto de ebullición del agua son
considerados como métodos de
pasteurización.
Leches ultrapasteurizadas y
las leches esterilizados.
Una leche ultrapasteurizada se puede
obtener con un tratamiento térmico entre
110ºC y 115ºC por un lapso de tiempo
corto de 4 segundos, mientras que la leche
esterilizada tiene un calentamiento hasta
de 140-150ºC en 2 segundos.
El proceso mas común para obtener estos
productos es por inyección directo de
vapor purificado, con la cual se eleva la
temperatura; la leche pasa
inmediatamente a una cámara de vacío,
en donde ocurre una expansión del líquido
con la siguiente separación del vapor.
Calor húmedo. Autoclave
•Esterilización
121ºC, 15lb, 20 minutos
Geobacillus stearothermophilus
•Esterilización comercial
70ºC
Indicadores y biondicadores
Método de esterilización
Bioindicador
Oxido de etileno
Bacillus atrophaeus
Autoclave
Geobacillus stearothermophilus
Horno
Bacillus subtilis
Calor seco
•El calor seco produce desecación de la célula, es esto
tóxico por los niveles elevados de electrolitos y fusión de
membranas. Estos efectos se deben a la transferencia de
calor desde los materiales a los microorganismos que están
en contacto con éstos.
•La acción
destructiva del calor
sobre proteínas y
lípidos requiere mayor
temperatura cuando
el material está seco
o la actividad de
agua del medio es
baja.
Calor seco
•Ventajas :
No es corrosivo para metales e instrumentos.
•Desventajas:
Requiere mayor tiempo de esterilización,
respecto al calor húmedo, debido a la baja
penetración del calor.
•Materiales que se pueden esterilizar:
Textiles, materiales no alterables por el calor,
soluciones acuosas, todo lo que sea
inflamable, complejos farmacológicos en
polvo, compuestos grasos, parafinas, aceites,
etc. Los materiales para la esterilización por
calor seco no hace falta que sean porosos,
pero sí que resistan altas temperaturas,
durante prolongados periodos de tiempo.
Estufas de esterilización
(horno)
•Doble cámara, el
aire caliente
generado por una
resistencia, circula por
la cavidad principal y
por el espacio entre
ambas cámaras.
•Se mantiene una
temperatura estable
mediante termostatos
de metal, que al
dilatarse por el calor,
cortan el circuito
eléctrico.
Procedimiento y control
de la esterilización
•El calor seco en forma de
aire caliente es difícil de
controlar. La penetración en
los materiales es lenta y casi
igual y requiere largo periodo
de exposición.
Temperatura
Tiempos
180ºC
30´
170ºC
60´
160ºC
120´
150ºC
2h. 30´
140ºC
3h.
120ºC
Más de 6 horas.
Para el control del proceso existen:
•Métodos físicos. Uso del
termómetro interno vs externo.
•Métodos químicos. Cinta testigo y
tiras reactivas.
•Métodos biológicos.
Bioindicadores de B. subtilis.
Temperaturas bajas
Disminuye la velocidad
de crecimiento de los
microorganismos.
Provoca la formación de
cristales*.
Conservación de
alimentos, reactivos y
muestras biológicas.
•Refrigeración 4ºC.
•Congelación -20ºC*
•Ultracongelación -96ºC*
Tiempo de reducción
decimal
Es el tiempo que
una población se
reduce en 10
ordenes a una
temperatura
determinada.
El tiempo de
reducción
decimal D es
característico de
cada
microorganismo.
Alta osmolaridad
Las concentraciones
altas de cloruro de
sodio o azúcares
provocan que el
medio sea
hipertónico lo que
dificulta el desarrollo
microbiano.
Liofilización
Consiste en retirarle el agua a una
sustancia congelada (sólida) sin el
paso por el estado líquido.
Se congela una solución acuosa
de la sustancia, a esa baja
temperatura se impide los cambios
químicos de deterioro y luego se
somete a un alto vacío que hacer
pasar el agua del estado sólido al
gaseoso sin pasar por el estado
líquido (sublimación); logrando así
una deshidratación completa sin
ese aumento de temperatura que
puede hacer variar la composición
química y los principios activos.
Esterilización por Filtración
•La filtración se emplea principalmente para esterilizar emulsiones
oleosas o soluciones termolábiles, así como aire.
•Se esterilizan
soluciones
oftálmicas,
soluciones
intravenosas, drogas
diagnósticas,
radiofármacos,
medios para cultivos
celulares, y
soluciones de
antibióticos y
vitaminas.
Esterilización por Filtración
Se usan membranas filtrantes con poros
de un tamaño determinado. El tamaño
del poro dependerá del uso al que se va
a someter la muestra. Los filtros que se
utilizan no retienen virus ni micoplasmas,
estos últimos están en el límite de
separación según el diámetro de poro
que se utilice. Existen tres tipos básicos de
filtros:
•Filtros profundos o Filtros de profundidad
•Membranas filtrantes
•Filtros de huella de nucleación
(Nucleoporo)
Filtros profundos o Filtros de
profundidad
•En este tipo de filtros
la retención de las
partículas se produce
por una combinación
de absorción y de
retención mecánica
en la matriz.
•Consisten de un
material fibroso o
granular prensado,
plegado, activado, o
pegado dentro de los
canales de flujo
(papel, asbesto o fibra
de vidrio).
Filtros profundos o Filtros de
profundidad
Se usan como prefiltros por el tamaño
de partícula que retienen, son
empleados en la esterilización de aire.
Membranas filtrantes
•Tienen una estructura continua, y la retención se debe
principalmente al tamaño de la partícula. Partículas más
pequeñas al tamaño del poro quedan retenidas en la matriz del
filtro debido a efectos electrostáticos.
•Están compuestos por acetato de celulosa o nitrato de celulosa.
Membranas filtrantes
La firma Millipore ha desarrollado membranas que deben ser
montadas en un soporte estéril que permita el ingreso del líquido
a esterilizar a presión.
Filtros de huella de
nucleación (Nucleoporo)
•Son películas muy
delgadas de
policarbonato que son
perforadas por un
tratamiento conjunto con
radiación y sustancias
químicas.
•Son filtros con orificios
muy regulares que
atraviesan la membrana
verticalmente. Funcionan
como tamices, evitando
el paso de toda partícula
con un tamaño mayor al
del poro.
Radiaciones
Su acción depende de:
•El tipo de radiación
•El tiempo de exposición
•La dosis
•Radiaciones ionizantes:
xyg
•Radiaciones no
ionizantes: UV y
microondas
Radiaciones ionizantes
•Producen iones y radicales libres
que alteran las bases de los ácidos
nucleicos, estructuras proteicas y
lipídicas, y componentes esenciales
para la viabilidad de los
microorganismos.
•Forma radicales hidroxilo (OH·)
•Tienen gran penetrabilidad y se
utilizan para esterilizar materiales
termolábiles (termosensibles) como
en la clínica y la industria de
alimentos.
Radiaciones ionizantes
•Rayos
Gamma
Su empleo esta basado
en los conocimientos
sobre la energía atómica.
Este tipo de esterilización
se aplica a productos o
materiales termolábiles y
de gran importancia en el
campo industrial. Puede
esterilizar antibióticos,
vacunas, alimentos, etc.
Rayos Ultravioleta
Afectan a las moléculas de DNA formando
dímeros de timina. Son escasamente
penetrantes y se utilizan para superficies, se
utilizan para la esterilización en quirófanos
e instrumental.
Reparación del ADN
Radiaciones de microondas
La radiación de alta
frecuencia y las microondas
provocan vibraciones
moleculares, produciendo
calor –de ahí su empleo
doméstico e industrial–, con
lo que pueden producir
quemaduras a partir de una
determinada cantidad de
radiación absorbida.
El efecto antimicrobiano de las
microondas es debido al
efecto térmico