Control del Crecimiento Microbiano en Biología

Control del crecimiento microbiano

Esterilización y desinfección

• Esterilización: Técnica que consigue la destrucción de todas las formas de vida, incluidas las esporas microbianas
• Desinfección: Proceso de destrucción de las formas vegetativas de microorganismos patógenos pero no siempre de virus ni de esporas microbianas.

Otros conceptos importantes

• Antisepsia: Desinfección química de la piel o las mucosas
• Asepsia: Ausencia de microorganismos patógenos en un objeto o zonas. Técnica para impedir su entrada en un organismo
• Antiséptico: Compuesto químico que produce la desinfección y que puede aplicarse sobre la piel y las mucosas
• Desinfectante: Compuesto químico que produce la desinfección y que sólo puede aplicarse a superficies inanimadas y nunca sobre piel o mucosas
• Germicida: Agente químico que mata rápidamente los microbios, pero no necesariamente sus formas de resistencia
• Bactericida: Producción de muerte bacteriana
• Bacteriostatico: Inhibición del crecimiento y la multiplicación de las bacterias
• Fungicida: Destrucción de hongos (agente que mata los hongos) o Fungistatico: Inhibición del crecimiento y multiplicación de los hongos
• Esporicida: Agente que destruye formas de resistencias microbianas
• Viricida: Agente que destruye virus

Mecanismos de acción de los agentes físicos y químicos

· Acción inespecífica -> Pueden actuar al mismo tiempo contra una amplia gama de microorganismos no relacionados. · Actúan simultáneamente sobre múltiples componentes y estructuras microbianas. . Un mismo agente puede actuar mediante distintos mecanismos de acción, compartiendo con otros agentes de formulación diferente. . Todos ellos tienen una forma primaria de actuación que permite clasificarlos en tres grandes grupos:

• Agentes que actúan sobre las proteínas
• Agentes que actúan sobre las membranas
• Agentes que actúan sobre los ácidos nucleicos

1. Agentes que actúan sobre las proteínas

· Alteran las propiedades funcionales de las proteínas, modificando su estructura tridimensional y desnaturalizan proteínas perdiendo su funcionalidad. ● Distintos mecanismos:

• Rotura de los enlaces químicos: calor, fenol, alcoholes
• Interferencia con grupos sulfidrilos libres (-SH). Vitales para el mantenimiento de la actividad de algunas enzimas al permitir interactuar con el sustrato. Metales pesados y agentes oxidantes que actúan ligando grupos sulfidrilos
• Formación de enlaces covalentes entre grupos funcionales (-NH2, -SH, -COOH, - OH) con grupos alquilos (cadenas carbonadas cortas). Agentes alquilantes: formaldehído, glutaraldehído, óxido de etileno.

2. Agentes que actúan sobre las membranas

· Provocan una auténtica rotura física de la membrana (p. ej., por la acción del calor, fenol, alcoholes y los ácidos o álcalis) o en algunos casos la alteración de su permeabilidad (agentes tensioactivos o detergentes catiónicos). · Ejemplos:

• Agentes tensioactivos: grupo hidrofilo y grupo hidrófobo que interacciona con los lípidos de membrana. Si el extremo hidrófilo está cargado positivamente (derivados del amonio cuaternario), neutraliza el potencial electronegativo de la membrana. > Modificación funcional de su estructura, pérdida de elementos esenciales para los microorganismos y ruptura del equilibrio osmótico con el medio.
• Alcoholes, penetran a través de las regiones hidrófobas de la membrana Desorganización.

3. Agentes que actúan sobre los ácidos nucleicos

Provocan roturas de los enlaces de su estructura terciaria ● . Inactivan las nucleoproteínas por interacción con grupos sulfidrilos o mediante alquilación · Interfieren en la replicación al formar dímeros de timina (radiaciones ultravioleta) · Actúan a través del agua de los microorganismos formando productos tóxicos (p. ej., OH') - Radiaciones ionizantes

Factores que influyen en la eficacia de los agentes físicos y químicos

· Propiedades innatas de los agentes . Concentración microbiana y del agente · Tiempo de contacto o exposición al agente · Temperatura y pH del medio Influye en crecimiento microbiano y en la actividad de los compuestos

• Cloro se inactiva con el calor
• Glutaraldehído es más eficaz a PH alcalino. Estabilidad en la formulación de los agentes

· Presencia de materia orgánica en el lugar en que van a actuar los agentes. Forma una cubierta protectora sobre los microorganismos Reacciona o adsorbe los compuestos haciéndoles perder su eficacia. · Microorganismos

• Las bacterias Gram positivas y los virus con envolturas lipídicas suelen ser los más sensibles.
• Priones, esporas bacterianas y hongos, micobacterias, virus desnudos y algunas bacterias Gram negativas suelen ser más resistentes.

Agentes físicos

1. Temperatura

· Frío: Actúa disminuyendo las reacciones químicas microbianas. No suele ser destructivo, las bacterias, suelen quedar en estado latente; en ocasiones algunas son muy labiles y mueren, sobre todo, si la temperatura va descendiendo lentamente. · Calor: Produce una desnaturalización masiva proteica y de las nucleoproteínas, al provocar roturas de sus enlaces químicos Suponen lesiones irreparables en las membranas.

• Calor húmedo
• Calor seco

Agentes físicos - Temperatura

a) Calor húmedo

Favorece la penetración ya que la humedad distribuye uniformemente el calor. ● Ebullición: Método clásico. Se introduce un objeto en agua hirviendo (100 ℃), al menos 20 minutos. Destruye las formas vegetativas bacterianas y algunos virus y hongos, aunque otros microorganismos y sus formas de resistencias no suelen afectarse. NO METODO DE ESTERILIZACIÓN. · Tindalización. Se usa para esterilizar medios de cultivo. Algunos componentes como azúcares no soportan la acción del autoclave. Dichos medios se introducen alternativamente en un baño María a 65-100 ℃ durante 30 minutos y despues a 37 C. De este modo intermitente de aplicar el calor se permite la germinación de las posibles formas esporuladas (37 ℃) que luego son destruidas al elevarse la temperatura. · Esterilización con vapores químicos. Mediante un recipiente se calientan soluciones (p. ej., alcohol, formaldehídos o acetona con pequeñas cantidades de agua), de tal forma que a la acción del calor (unos 130 ℃) se suma la del vapor desprendido. · Pasteurización. Tratamiento térmico (72-75 ℃, 15 segundos). Usado para la leche > elimina de ella todos los microorganismos patógenos. · Autoclave: Método de esterilización por vapor a presión que permite eliminar toda forma elemental de vida de cualquier tipo de material, siempre y cuando resista el calor, la presión y la temperatura (p. ej., ropas, jeringas, equipos de transfusión, instrumental médico y odontológico).CUADRADO VERDE (POWER)

• Recipientes cerrados que llevan una fuente de calor en su fondo (resistencia eléctrica) y agua, que al calentarse genera vapor que termina por ocupar todo el volumen del recipiente al desplazar el aire preexistente por un sistema de válvulas de purga.
• Mayor presión -> mayor temperatura
• Cuando el vapor, a una temperatura de 100 ℃, alcanza una atmósfera sobre el nivel del mar (1 bar), la temperatura se eleva hasta 121 ℃, lo que determinará la esterilización tras una actuación durante 20 minutos.
• Permite usar otros programas, p.e. a 134 ℃ (2,1 bar), durante 7-10 minutos, según uso y necesidad.

b) Calor seco

· Flameado: Acción directa del calor al pasar un objeto por la llama, que se esteriliza mantenido sobre ella cierto tiempo. Usa para asas de siembra · Incineradores. Hornos en los que se queman objetos contaminados. · Horno Pasteur o Poupinel. Recipiente metálico, de diferente tamaño y forma, por el que circula aire calentado por una fuente eléctrica o de gas. · Microondas. Eleva la temperatura al aumentar la movilidad de las moléculas (uso como esterilizador si la temperatura se mantiene elevada durante cierto tiempo). · Esterilizadores con perlas de vidrio o cuarzo. Recipientes en los que se introduce el material a una temperatura de 218 ℃ durante 10 segundos > Esterilización rápida del instrumental

2. Desecación

Algunos microorganismos al perder agua se vuelven lábiles, otros quedan en estado latente. Ojo! Las esporas permanecen viables largo tiempo.

3. Presión osmótica

Uso de grandes concentraciones de sales o azúcares para conservar alimentos sirve para crear elevadas presiones osmóticas que pueden dañar las células por plasmólisis y restringir la disponibilidad microbiana de agua.

4. Radiaciones

● Ultravioletas.

• Inducen la formación de dímeros de timina en el ADN Dificulta replicación.
• Secundariamente pueden formar ozono Tóxico microbiano, a partir del oxígeno atmosférico con escaso poder de penetración (p. ej., no atraviesan el vidrio)
• Uso restringido a la desinfección ambiental de diversos recintos en los que se desea reducir el número de microorganismos.

● Ionizantes.

• Actúan induciendo la producción de radicales tóxicos a partir del agua que contienen los microorganismos.
• Las radiaciones gamma son las más usadas.
• Consiguen de manera rápida, eficaz y económica esterilizar gran variedad de material farmacéutico, médico u odontológico.

5. Agentes mecánicos

Determinan la eliminación física de los microorganismos por retención, atrapamiento o desplazamiento del lugar que ocupan · Filtros. Permiten separar los microorganismos del ambiente en que se encuentran al pasar líquido o aire a través de membranas o láminas; estas los adsorben o retienen mediante poros de menor tamaño que aquellos, y de esta forma quedarán atrapados.

• Distintos filtros de membrana (p. ej., de acetato de celulosa), usados, por ejemplo, para esterilizar medios de cultivo que no soportan el autoclavado o para purificación de agua potable.
• Tamaño de poro define el grado de retención de los microorganismos.
• Filtros de flujo laminar. Introducen aire y lo expelen posteriormente libre de microorganismos. Se usan en cabinas, quirófanos y algunas salas de enfermos para intentar que el aire sea lo más estéril posible.

· Ultrasonidos. Transforman la energía eléctrica de alta frecuencia en ondas ultrasónicas que, con una frecuencia de 50.000 ciclos por segundo, no son escuchadas por el oído humano; estas últimas crean pequeñas burbujas de aire que a gran velocidad inciden y bombardean objetos o constituyentes corporales (p. ej., dientes) desprendiendo de la superficie la suciedad.

• Mala transmisión en líquidos viscosos como la saliva y las esporas son resistentes. Escasa acción bactericida.

· Cepillado. Frotando se eliminan mecánicamente los microorganismos existentes en una zona. Se realiza según la superficie en cuestión (p. ej., manos, mobiliario, vajillas o dientes) acompañado de agua, jabones detergentes, dentífricos, etc.

Agentes químicos

· Compuestos rara vez esterilizan · Distinto espectro de actividad · Clasificación:

• Ácidos y álcalis
• Compuestos de metales pesados
• Halógenos
• Otros oxidantes
• Fenoles
• Biguanidas
• Alcoholes
• Detergentes
• Aldehídos
• Óxido de etileno
• Colorantes

1. Ácidos y álcalis

Algunos ácidos orgánicos se usan como conservantes de alimentos (ácido ascorbico), otros se emplean en colutorios (ácido bórico) y algunos ácidos y álcalis se utilizan en endodoncia (ácido cítrico e hidróxido cálcico) o para eliminar priones tras posterior autoclavado (hidróxido sódico).

2. Compuestos de metales pesados

Derivados de la plata, mercurio, cobre y estaño. Actúan combinándose con los grupos sulfidrilos libres de las enzimas.