Modulo 4 Control Microbiológico PDF

MÓDULO 4 Módulo 4 Control Microbiano 1 Competencias del módulo Capacidad investigativa. 2 Objetivo Aplicar mecanismos para el control de los microorganismos 3 Contexto ¿Cuán importante es controlar la proliferación de los organismos? Los microorganismos proveen efectos beneficiosos para e...

MÓDULO 4 Módulo 4 Control Microbiano 1 Competencias del módulo Capacidad investigativa. 2 Objetivo Aplicar mecanismos para el control de los microorganismos 3 Contexto ¿Cuán importante es controlar la proliferación de los organismos? Los microorganismos proveen efectos beneficiosos para el ser humano en múltiples maneras como en la industria, en la producción de alimentos y fármacos etc. Por otro lado, estos agentes microscópicos son una vía para la producción de enfermedades, por la producción de toxinas propiamente dichas o metabolitos tóxicos. A su vez, estos también causan danos en los cultivos, descomposición de alimentos y enfermedades de animales. Es por esto, que el ser humano ha buscado los procedimientos necesarios para destruir o controlar el crecimiento de los microorganismos. En el transcurso de esta unidad, habremos de relacionarnos con los diversos métodos químicos y físicos utilizados para el control de los microorganismos. 4 Propósito  Familiarizarse con los mecanismos físicos utilizados para el control microbiano.  Relacionarse con algunos agentes químicos utilizados para el control de los microorganismos.  Reconocer la importancia del control microbiano para la prevención y manejo de enfermedades infecciosas. 5 Expectativa ¿Qué vamos hacer? 2 Módulo 4 Control Microbiano Deben leer y estudiar los recursos que aparecen en la unidad. De usted tener alguna duda al respecto, exponerla en el foro. ¿Cómo lo vamos hacer? Luego de leer el material usted deberá completar las actividades de aplicación cuyas instrucciones detalladas sobre las mismas la encontrarán en la sección correspondiente. 6 Desarrollo de contenidos del módulo CONTROL MICROBIANO Fig. #1: Control Microbiano. Recuperado de: https://es-es.ecolab.com/solutions/microbial- control#f:@websolutions Todos los microorganismos o seres vivientes los cuales no podemos ver a simple vista comparten una serie de características. Algunos de estos agentes microscópicos son beneficiosos en la industria, alimentación y en la salud de las personas (ej., la producción de antibióticos y vacunas). Sin embargo, si no se mantiene el control de su actividad microbiana se pueden convertir en agentes causales que pueden alterar la salud de las personas. Existen diversos métodos físicos y químicos con el fin de controlar el crecimiento o la proliferación masiva de los microorganismos (Fig. #1). En el transcurso de esta unidad, estudiaremos dichos métodos. Para el estudio de este tópico, es necesario recordar o considerar ciertos conceptos, como los que se presentan a continuación: 3 Módulo 4 Control Microbiano  Esterilización: es considerada como la destrucción o eliminación de todas las formas de vida microbiana. Por lo general se realiza mediante vapor a presión o con gas esterilizante como el óxido de etileno. Un agente que produce esterilización se llama esterilizante.  Esterilización comercial: es un tipo de tratamiento con calor lo suficiente para destruir las endósporas de Clostridium botulinum en los alimentos enlatados. Se considera a la espora producida por el microorganismo Clostridium botulinum como una de las esporas más termorresistentes conocidas en la actualidad.  Desinfección: destrucción de microorganismos perjudiciales (formas vegetativas de los patógenos). Puede lograrse por métodos físicos o químicos.  Antisepsia: destrucción de las formas vegetativas de los patógenos sobre tejidos vivos. La sustancia utilizada se llama antiséptico.  Desgerminación: eliminación de microbios de un área limitada como la piel alrededor de un sitio de inyección. Se trata sobre todo de la eliminación mecánica con un tipo de alcohol.  Saneamiento: tratamiento destinado a disminuir los recuentos microbianos, en utensilios de comida y bebida hasta los niveles de seguridad pública. Puede realizarse con lavados a altas temperaturas o por la inmersión en una sustancia química desinfectante. Los nombres de los tratamientos que producen la muerte directa de los microbios llevan el sufijo –cida, que significa muerte. Ejemplo, un biocida o germicida, mata o elimina los microorganismos (por lo general con ciertas excepciones como las endósporas), un fungicida mata a los hongos y un viricida inactiva a los virus y así en lo sucesivo. Otros tratamientos sólo inhiben el crecimiento y la multiplicación de las bacterias; sus nombres llevan el sufijo “stático” o “stasis”, que significa detener o estabilizar, como por ejemplo, bacteriostático. Por otro lado, la palabra sepsis, es una palabra derivada del griego que significa degradación, descomposición o putrefacción, indica contaminación bacteriana. 4 Módulo 4 Control Microbiano El término también se utiliza para describir una enfermedad. Aséptico significa que un objeto o un área están libres de patógenos. Varios factores influyen en la eficacia de los tratamientos antimicrobianos, tales como:  La cantidad de microbios- mientras más microbios haya al comenzar el tratamiento más tiempo tardará el eliminar la población completa.  Las influencias ambientales- la presencia de materia orgánica (sangre, vómitos, heces) a menudo inhibe la acción de sustancias químicas antimicrobianas.  La naturaleza de la suspensión- las grasas ya las proteínas son especialmente protectoras y un medio con alto contenido de estas protege a los microbios, por ende, tendrán una taza de supervivencia más elevada.  Tiempo de exposición- los antimicrobianos químicos a menudo requieren exposición más prolongada para afectar a los microbios más resistentes o a las endósporas.  Características microbianas- algunas características microbianas pueden afectar la efectividad de agentes físicos o químicos. 6.1 Características Microbianas y Control Microbiano Las bacterias, los seres vivientes microscópicos más abundantes, se pueden clasificar por varias características; una de ellas es por medio de la presencia de una estructura que sirve de protección conocida como “pared celular”. Las bacterias Gram negativas (estos poseen una pared celular fina) suelen ser más resistentes que las Gram positivas (éstas contienen una pared celular gruesa) a los desinfectantes y antisépticos. Por otro lado, las micobacterias, las endósporas y los quistes de los protozoos son muy resistentes a los desinfectantes y los antisépticos. Los virus sin envoltura suelen ser más resistentes a los desinfectantes y antisépticos que los presentan envolturas. 6.2 Métodos Químicos 5 Módulo 4 Control Microbiano 6.2.1 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 6.2.2 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. 6.2.3 Agentes antimicrobianos químicos: a. Fenoles: El primer desinfectante y antiséptico utilizado, en 1867 Joseph Lister los empleó para reducir el riesgo de infección en las cirugías. Hasta ahora los fenoles y sus derivados (cresol, xilenol) son utilizados como desinfectantes en laboratorios y hospitales. Elimina micobacterias, eficaz aún en presencia de materia orgánica y permanece activo en la superficie después de mucho tiempo de su aplicación. Desnaturaliza proteínas y altera la membrana. Tiene olor desagradable y puede producir irritaciones cutáneas. 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: mercurio, arsénico, plata, zinc y cobre. Son bacteriostáticos ya que el metal se combina con los grupos sulfhidrilos de las proteínas inactivándolas o precipitándolas. Son tóxicos. Ejemplos: sulfato de cobre (alguicida) y nitrato de plata (gonorrea oftálmica en niños) 6 Módulo 4 Control Microbiano d. Halógenos: - 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. La actividad bactericida del hipoclorito de sodio se debe al ácido hipocloroso (HClO) y al Cl2 que se forman cuando el hipoclorito es diluido en agua. La actividad germicida del ion hipocloroso es muy reducida debido a que por su carga no puede penetrar fácilmente en la célula a través de la membrana citoplasmática. En cambio, el ácido hipocloroso es neutro y penetra fácilmente en la célula, mientras que el Cl2 ingresa como gas. Su actividad está influida por la presencia de materia orgánica, pues pueden haber en el medio sustancias 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. - Óxido de etileno: microbicida y esporicida, se combina con las proteínas celulares. Alto poder penetrante. En concentraciones de 10-20% mezclado con CO2 o diclorodifluorometano. Se debe de airear ampliamente los materiales esterilizados para eliminar el gas residual porque es muy tóxico. 7 Módulo 4 Control Microbiano - Óxido de etileno: microbicida y esporicida, se combina con las proteínas celulares. Alto poder penetrante. En concentraciones de 10-20% mezclado con CO2 o diclorodifluorometano. Se debe de airear ampliamente los materiales esterilizados para eliminar el gas residual porque es muy tóxico. 6.3 Métodos Físicos Los métodos físicos se utilizan a menudo para lograr la descontaminación, la desinfección y la esterilización microbiana. I. Calor: La exposición al agua en ebullición durante 10 minutos es suficiente para destruir células vegetativas, pero no es suficiente para destruir endósporas. 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: Fig. #2: Autoclave Fuente: http://microbiologiairene.blogspot.com/2016/12/autoclave.html a. Esterilización por vapor (calor húmedo o autoclave) (Fig.#2): 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 cierra 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 y 15 lb presión). En estas condiciones se 8 Módulo 4 Control Microbiano destruyen todas las células vegetativas y endósporas 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. Para controlar el buen funcionamiento del equipo, se pueden incluir con la esterilización un control biológico o un indicador químico. El indicador biológico consiste en una ampolla estéril con un medio y un papel cubierto con esporas de Bacillus stearothermophilus o Clostridium. Luego de la esterilización se rompe la ampolla y se incuba por unos días. El indicador químico consiste en una cinta especial con letras o líneas que cambian de color después del tratamiento suficiente con calor. 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 (HTST - High Temperatura ShortTerm) que consiste en calentar a 72°C por 15 segundos. Y la pasteurización a temperatura ultra elevada (UTH - Ultrahigh Temperature) 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. 9 Módulo 4 Control Microbiano 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. Esta circunstancia es aprovechada también por los microbiólogos para conservar los microorganismos indefinidamente. Los cultivos de microorganismos se conservan congelados a -70° C o incluso mejor en tanques de nitrógeno líquido a 196° C. g. Desecación: Es de efecto bacteriostático y las esporas permanecen viables. II. 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. Se utilizan diatomeas, porcelana no vidriada, asbestos. b. Filtros de membrana: Son circulares con un grosor de 0.1 mm y con poros muy pequeños, de unos 2 μm por lo que los microorganismos no pueden atravesarlo. Se fabrican de acetato de celulosa, policarbonato, fluoruro de polivinilo u otros materiales sintéticos. III. Radiación: a. Ultravioleta: Es letal para todas las clases de microorganismos por su longitud de onda corta y su alta energía; la letalidad a 260 nm ya que es la longitud de onda que es más efectivamente absorbida por el ADN. El mecanismo primario del daño al ADN es la formación de dímeros de timina lo que inhibe su función y replicación. Son escasamente penetrantes y se utilizan para superficies. 10 Módulo 4 Control Microbiano 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 o soluciones proteicas porque producen alteraciones de los componentes. 11