Control de bacterias por métodos físicos y químicos

0bjetivo: Investigar, analizar y dominar el tema para poder

poner en práctica estos métodos en la vida cotidiana.

Informar a la comunidad estudiantil sobre algunos métodos físicos y químicos para controlar el crecimiento de microorganismos para así evitar enfermedades.

Introducción: Los microorganismos ofrecen diversos beneficios a la sociedad en diferentes aspectos, mas sin embargo son un vehículo para la producción de enfermedades, además de daños al medio ambiente, descomposición de alimentos y enfermedades en animales.Es por esto que el ser humano ha buscado los procedimientos necesarios para destruir o controlar el crecimiento de los microorganismos perjudiciales.

Factores que influyen en la eficacia de un antimicrobiano:

La destrucción de los microorganismos y la inhibición del crecimiento no es un proceso simple, debido a que la eficacia de un agente antimicrobiano es afectada por factores:

1. Tamaño de la población: Debido a que la muerte es exponencial, una población muy grande requiere de mayor tiempo.

2. Composición de la población: La eficiencia del antimicrobiano varía considerablemente con respecto a la naturaleza de los organismos que son tratados porque su susceptibilidad es distinta.

Por ejemplo: las endosporas bacterianas son más resistentes que las células vegetativas, las células jóvenes mueren con mayor facilidad y algunas especies soportan mejor condiciones adversas.

3. Concentración o intensidad del agente antimicrobiano: A menudo, pero no siempre, entre mayor sea la concentración del agente químico o más intenso, más rápidamente se destruyen los microorganismos

4. Tiempo de exposición: Cuanto más tiempo se exponga una población a un determinado agente, más organismos se destruirán.

5. Temperatura: A menudo, un aumento en la temperatura aumenta la actividad de un agente químico.

6. Entorno: la población que se quiere destruir no se encuentra aislada, está rodeada de diversos factores ambientales que pueden protegerla o facilitar su destrucción.

Modo de acción de los antimicrobianos:

- Alteración de la permeabilidad de la membrana citoplasmática.

- Daño a la pared celular o inhibición de la síntesis de sus componentes.

- Alteración del estado físico químico de las proteínas y ácidos nucleicos, o inhiben su síntesis.

- Inhibición enzimática.

Métodos físicos:

Los métodos físicos se utilizan a menudo para lograr la descontaminación, desinfección y esterilización microbiana.

Los cuatro agentes empleadas con más frecuencia son:

Calor. Filtración. Radiación ultravioleta. Radiación ionizante.

CALOR.

 La exposición al agua en ebullición durante 10 minutos es suficiente para destruir células vegetativas, pero no es suficiente para destruir endosporas. No esteriliza.

La eficacia del calor como agente antimicrobiano, se puede expresar como el Tiempo de muerte térmico (TMT), que se define como el tiempo más corto necesario para destruir los microorganismos en una suspensión, a una temperatura específica y en condiciones definidas. Sin embargo como la destrucción es logarítmica no es posible eliminar completamente los microorganismos de una muestra.

Existen diversos métodos de control de microorganismos por medio del calor:

a. Esterilización por vapor (calor húmedo o autoclave): El agua es llevada a punto de ebullición de manera que el vapor llena la cámara, desplazando el aire frío. Cuando todo el aire es expulsado, se cierran las válvulas de seguridad y el vapor satura toda la cámara, por lo que incrementa la presión, hasta que se alcanzan los valores deseados (121°C).

En estas condiciones se destruyen todas las células vegetativas y endosporas en un tiempo que por lo general es de 15 minutos. Se piensa que el calor húmedo degrada los ácidos nucleicos, desnaturaliza proteínas y además alterar las membranas celulares.

Si no se cumplen las condiciones adecuadas, no hay esterilización.

b. Pasteurización: Se utiliza para sustancias o medios que no pueden ser calentadas a más de su temperatura de ebullición.

Un calentamiento breve a 55 o 60°C destruirá los microorganismos patógenos y disminuye los causantes de la descomposición de la sustancia. NO esteriliza.

Existen variaciones que son utilizadas en la industria de la leche: la pasteurización rápida que consiste en calentar a 72°C por 15 segundos. Y la pasteurización a temperatura ultra elevada que calienta a 140-150°C por 1 a 3 segundos.

c. Tindalización o esterilización fraccionada al vapor: se utiliza para químicos o material biológico que no puede llevarse a más de 100°C. Se calienta a una temperatura de 90°C a 100°C durante 30 minutos por tres días consecutivos y se incuba a 37°C entra cada calentamiento.

El primer calentamiento destruye células vegetativas pero no esporas, por lo que germinan a 37ºC y luego son eliminadas con el siguiente calentamiento.

d. Calor seco: Se utilizan hornos o estufas a una temperatura de 160-170°C por 2 o 3 horas. Es menos efectivo que el calor húmedo, pero no corroe utensilios metálicos. Es lenta y no se puede utilizar para material termo sensible.

e. Incineración: Destruye por completo los microorganismos. (Calentar las asas en los mecheros).

f. Temperaturas bajas: Refrigeración y congelación, son únicamente bacteriostáticos. En general, el metabolismo de las bacterias está inhibido a temperaturas por debajo de 0° C. Sin embargo estas temperaturas no matan a los microorganismos sino que pueden conservarlos durante largos períodos de tiempo.

Los cultivos de microorganismos se conservan congelados a -70° C

g. Desecación: Es de efecto bacteriostático y las esporas permanecen viables.

FILTRACIÓN: 

Es utilizada para materiales termosensibles.

a. Filtros de profundidad: Se utilizan materiales fibrosos o granulados que forman una capa gruesa con canales de diámetro muy pequeño. La solución es aspirada al vacío y los microorganismos quedan retenidos o son adsorbidos por el material.

b. Filtros de membrana: Son circulares con un grosor de 0.1 mm y con poros muy pequeños, de unos 2 μm (unidades micrométricas) por lo que los microorganismos no pueden atravesarlo.

RADIACIÓN:

a. Ultravioleta: Es letal para todas las clases de microorganismos por su longitud de onda corta y su alta energía. Es letal a 260 nm ya que es la longitud de onda que es más efectivamente absorbida por el ADN(inhibe su función y replicación).

b. Ionizante: Niveles bajos pueden producir mutaciones e indirectamente resultar en la muerte, niveles altos son letales. Específicamente causan una serie de cambios en las células: ruptura de puentes de hidrógeno, oxidación de dobles enlaces, destrucción de anillos, polimerización de algunas moléculas, generación de radicales libres.

La mayor causa de muerte es la destrucción del ADN. Es excelente esterilizante y con penetración profunda

en distintos materiales, por lo que se utilizan para esterilizar materiales termolábiles (termosensibles) como jeringas desechables, sondas, etc.

No se utilizan para medios de cultivo porque producen alteraciones de los componentes.

MÉTODOS QUÍMICOS:

Condiciones ideales para un agente antimicrobiano químico:

- No tóxico para el ser humano, animales ni medio ambiente

- Actividad antimicrobiana

- No debe de reaccionar con la materia orgánica o corroer

- Estable y homogéneo

Modo de acción:

- Bacteriostáticos: Inhibidores de síntesis proteica por unión al ribosoma, que es reversible, pues se disocia de este cuando disminuye en concentración.

- Bactericidas: Causa la muerte celular pero no la lisis. No se eliminan por dilución.

- Bacteriolíticos: Inducen la lisis celular al inhibir la síntesis de la pared celular o dañan la membrana citoplasmática.

Agentes antimicrobianos químicos:

Fenoles: se adhiere a superficies inertes, proporciona lo que se llama una desinfección residual. Su acción se prolonga por varias horas, pueden actuar como microbicidas o microbiostáticos (dependiendo la concentración utilizada) poseen efecto germicida, dañan la membrana y desnaturalizan las proteínas bacteriales. No matan esporas.

- Cresol: tiene efecto germicida superior al fenol, se usan en jabones líquidos

- hexaclorofeno: se usa en jabones para las manos en cirugía y hospitales.

b. Alcoholes: No elimina esporas pero son bactericidas y fungicidas y algunas veces viricida (virus que contienen lípidos), son comúnmente utilizados principalmente el etanol y el isopropanol en concentraciones de 70-80%. Tienen el mismo modo de acción de los fenoles.

c. Metales pesados:  Son bacteriostáticos ya que el metal se combina con los grupos sulfihidrilos de las proteínas inactivándolas o precipitándolas. Son tóxicos.

- compuestos de mercurio: los más importantes son los organicos como: mercurocromo, metiolato y metafen. (se usan como antisépticos)

- compuestos de plata: nitrato de plata en solución al 1% se usa en los ojos de los recién nacidos.

- compuestos de cobre: el sulfato de cobre se usa para controlar el crecimiento de algas en las picinas.

d. Halógenos: actúan sobre los microoganismos oxidando las proteínas. No matan las esporas.

- Yodo: antiséptico cutáneo. Oxida componentes celulares y forma complejos con las proteínas. En altas concentraciones puede destruir algunas esporas. Puede lesionar la piel, dejar manchas y desarrollar alergias.

- Cloro: oxida componentes celulares, requiere un tiempo de exposición de unos 30 minutos.El producto clorado más utilizado en desinfección es el hipoclorito de sodio, que es activo sobre todas las bacterias, incluyendo esporas, y además es efectivo en un amplio rango de temperaturas.

Su actividad está influida por la presencia de materia orgánica, pues puede haber en las medias sustancias capaces de reaccionar con los compuestos clorados que disminuyan la concentración efectiva de éstos.

e. Compuestos cuaternarios de amonio (detergentes): Moléculas orgánicas emulsificantes porque contienen extremos polares y no polares, solubilizan residuos insolubles y son agentes limpiadores eficaces.

Solo los catiónicos son desinfectantes, alteran membrana y pueden desnaturalizar proteínas. No destruyen micobacterias ni esporas. Se inactivan con el agua dura y el jabón.

f. Aldehídos: Formaldehído y glutaraldehído, se combinan con las proteínas y las inactivan. Eliminan esporas (tras 12 horas de exposición) y pueden usarse como agentes esterilizantes.

g. Gases esterilizantes: Esterilización de objetos termosensibles.

- Oxido de etileno: microbicida y esporicida, se combina con las proteínas celulares. Alto poder penetrante. Se debe de airear ampliamente los materiales esterilizados para eliminar el gas residual porque es muy tóxico.

h. tintes: se usan como agentes selectivos en medios de cultivo por su efecto bacteriostático.

-cristal violeta, azul de metileno, eosina, verde brillante: inhiben las bacterias gram+, pues intervienen en los procesos de oxidación celular.

J. ácidos: se usan como conservantes en muchos alimentos, baja en pH y esto desnaturaliza las proteínas. No matan las esporas

Conclusiónes:

FERNANDA: al término de la investigación pudimos observar que muchos de estos métodos los utilizamos en la vida diaria, en el detergente, cuando desinfectamos algún vegetal, etc. Pero también conocimos algunos métodos nuevos que nos serán de mucha utilidad ya que estamos en una especialidad donde estamos expuestos a diversos microorganismos que pueden ser patógenos por eso es necesario llevarlos a cabo.