7 controle de microrganismos
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Autor: Prof.º Dr. Rogério Melloni, do Instituto de Recursos Naturais da UNIFEI Apresentação para aula de BIO 101TRANSCRIPT
CONTROLE DE MICRORGANISMOS:
FUNDAMENTOS E AGENTES FÍSICOS
INTRODUÇÃO
Controle: manutenção em níveis aceitáveis (destruir, inibir ou remover)
Agentes físicos e químicos – escolha ? OBJETIVOS(antimicrobianos)
Destruir ou remover todos (esterilização)
Destruir somente certos tipos
Prevenir a multiplicação daqueles já existentes
CONDIÇÕES QUE INFLUENCIAM A ATIVIDADE ANTIMICROBIANA
A eficiência de um agente pode ser afetada por:
1) Tamanho da população: (população >, tempo >)2) [ ] do agente: (concentração >, tempo <)3) Tempo de exposição: (tempo >, população <)4) Temperatura de exposição: (geral T>, população <)5) Natureza do material: (meio fluido < tempo que
viscoso, pH 5 < tempo que pH 7)6) Características dos microrganismos: resistência
variada (Gram+ mais resistentes ao calor, Gram-mais resistentes a antibióticos)
MECANISMO DE DESTRUIÇÃO DAS CÉLULAS
Como o agente atua seleção do mais efetivo
• Parede celular – proteção
• Membrana plasmática – integridade do citoplasma, controle da passagem de substâncias e enzimas do metabolismo celular
• Citoplasma – estado coloidal com DNA, RNA, ribossomos, proteínas e centenas de enzimas
Perda de funções: alteração do estado físico do citoplasma, inativação de enzimas, rompimento da membrana ou parede celular
MORTE
A) ALTAS TEMPERATURASUm dos métodos mais eficientes e mais usados
Calor em condições ÚMIDAS (vapor ou água)Calor em condições SECAS e INCINERAÇÃO
I) CALOR ÚMIDO
Mais eficiente (T e tempo <) que o seco (oxidação –queima lenta) por desnaturar e coagular proteínas vitais como enzimas
Ex. Bacillus anthracis – endosporos (alta resistência)
• Calor úmido: de 2 a 15 min a 100oC
• Calor seco: mais de 180 min a 140oC
Eficiência do calor úmido:
• Células vegetativas de bactérias: 5-10 min a 60-70oC
• Células vegetativas de leveduras e outros fungos:5-10 min a 50-60oC
• Esporos de fungos: 5-10 min a 70-80oC
• Protozoários e vírus = >> das células vegetativas
Formas do calor úmido:
1) Vapor d´água sob pressão: AUTOCLAVE
Mais prático e seguro método com calor úmido.
A pressão permite desenvolvimento de maior T de ebulição da água (121oC a 1 atm ou 1 kgf/cm2)
Tempo necessário em f (material) ...
Tempos de exposição para esterilização, em 121oC (Perskins, 1983)
Tubos de ensaio 18x150 mm 12-14 min
Tubos de ensaio 32x200 mm 13-17 min
Tubos de ensaio 38x200 mm 15-20 min
Erlenmeyer de 50 mL 12-14 min
Erlenmeyer de 500 mL 17-22 min
Erlenmeyer de 1000 mL 20-25 min
Erlenmeyer de 2000 mL 30-35 min
2) Água fervente (T de ebulição)
• Morte de microrganismos vegetativos no líquido• Em objetos: morte duvidosa (endosporos resistem a
mais de 1h a 100oC, etc.)• Não considerado método de esterilização
3) Pasteurização
• Uso de calor controlado (Pasteur, 1860 – vinhos)Ex. T de 62,8oC por 30min ou em esteiras quentes a 71,7oC por 15s e depois resfriamento rápido.
• Morte de células vegetativas (patogênicas ou não), sem esterilização
CONSERVAÇÃO (qualidade)
II) CALOR SECO (ou ar quente)
Menos eficiente que o calor úmido...
Esterilização de vidrarias em estufa 2h a 160-180oCEsterilização em autoclave 15 min a 121oC
Somente em material que não pode ser exposto à U e resistentes a altas T!
1) Incineração (“fogo direto” e incineradores)
Ex. alças de platina ou agulhas, lixo hospitalar, etc.
Cuidados com emissão de gotículas, aerossóis e partículas carregadas com microrganismos !
2) Estufa de esterilização e secagem: morte por oxidação
B) BAIXAS TEMPERATURAS1) CongelamentoBactérias psicrófilas – crescimento a 0oCT < 0oC: inibição do metabolismo, mas não MORTE !Freezer doméstico: -20oC
Conservação/ManutençãoFreezer a -70oC
Nitrogênio líquido a -196oC
2) Radiações eletromagnéticasEnergia em forma de ondas (quanto >, energia <)• Ionizantes (gama e X): rompimento de moléculas em átomos e alto poder de penetração
• Não-ionizantes (UV): absorção e excitação de e-(DNA mais afetado: união de C ou G adjacentes). Morte ou mutações.
3) Filtração (Processo físico e não agente físico)
• Esterilização usada em materiais que não podem ser autoclavados (vitaminas ou proteínas sensíveis ao calor)
• Separação de microrganismos ou de vírus
Filtros de membranas de celulose (memb. filtrantes)
Discos muito finos (cerca de 150 µµµµm), com poros que impedem a passagem de microrganismos
4) Filtros de partículas de ar de alta eficiência
Cabine de segurança biológica (mais simples): entrada/saída com filtros (lab. de Microbiologia)
5) Dessecação
Retirada de água – interrupção do metabolismo
Ex. carnes (charques), frutas, pães, grãos (milho...)
Tempo de sobrevivência depende:
• Tipo de microrganismo• Material a ser dessecado• Intensidade do processo de dessecação• Condições externas como luz, T e umidade
Ex. Gram+ maior resistência (h) que as Gram- (min)
Altas [ ] sais e açúcares: Osmose = efeito Dessecação
6) Liofilização: desidratação extrema e manutenção a vácuo, em ampolas (anos)
CONTROLE DE MICRORGANISMOS:
AGENTES QUÍMICOS
AGENTES QUÍMICOS (AGENTES ANTIMICROBIANOS)
Compostos podem matar (bactericida) ou inibir o crescimento (bacteriostático)...
Definição dos termos:
• Esterilização (agente esterilizante): destruição ou remoção de todos os microrganismos de um objeto (passa a ser estéril).
• Desinfestação (agente desinfestante/desinfetante): destruição das formas vegetativas de microrganismos patogênicos ou não. As formas esporuladas não são destruídas.
• Germicidas: sinônimo de desinfetante, mas pode não matar os patogênicos.
• Anti-sépticos: aplicados na superfície do corpo para matar ou inibir crescimento microbiano (feridas...)
Características de um agente químico “ideal”:
1) Atividade antimicrobiana: destruir o maior número possível de espécies microbianas
2) Solubilidade: em água ou álcool
3) Estabilidade: permitir armazenamento
4) Ausência de toxicidade: ao Homem ou animais
5) Homogeneidade: não precipitação (uniforme)
6) Atividade em T ambiente
7) Poder de penetração: meio interno e externo
8) Não corrosão ou corante
9) Poder desodorizante: sem odor ou agradável
10) Capacidade detergente: + remoção mecânica
11) Disponibilidade e baixo custo
Principais grupos de agentes antimicrobianos
1) Fenol e compostos fenólicos (ex. Lysol):Contra formas vegetativas: alteração da permeabilidade da membrana, desnaturação e inativação de enzimasTóxico e odor desagradável (não usado como desinfestante ou anti-séptico)
2) Álcoois (etílico entre 60-90% e isopropílico 90%):Contra formas vegetativas: desnaturação de proteínas, solubilização de lipídeos e remoção mecânica (detergente)
3) Halogênios (cloro, iodo):Iodo (solúvel em álcool etílico): oxidação de metabólitos essenciais (enzimas, aminoácidos): bactericida, esporicida, fungicida, viricida e amebicida
Cloro e compostos clorados:
a) Cl2: universalmente usado para purificação de águas, embora de difícil manipulação.
b) Hipocloritos (cálcio e sódio): A 1% - higiene pessoal e desinfestante domésticoA 5-12% - indústrias de alimentos e laticínios
Cl2 + H2O HCl + HClO
HClO HCl + O (oxigênio nascente)
Fortíssimo agente oxidante: destruição de substâncias e proteínas celulares
4) Metais pesados (Hg, Pb, Zn, Ag e Cu):HgCl2: desinfestante geral, tóxico e corrosivoCompostos mercuriais orgânicos (menos tóxicos):Mercurocromo, mertiolate e metafenAgNO3 1%: substituição por antibióticosCuSO4: ação algicida e fungicidaMetais pesados: inativação de enzimas (combinação)
5) Detergentes (surfactantes): são anfipáticos -reduzem a tensão superficial e limpam superfíciesEx. sabões (gordura + base forte)
6) Compostos quaternários de amônio (NH4Cl):Bactericidas a baixas concentrações (1:30.000)Bacteriostáticas a concentrações menores (1:200.000)
Baixa toxicidade, alta solubilidade em água, alta estabilidade e não corrosivos: desnaturação de proteínas e lesão na membrana.
Baixo0,1-0,2%Compostos quaternários
BaixoMertiolate ou mercuriocromo 1,0%
Compostos mercuriais
BaixoHipocloritos: 0,5-5,0g de cloro livre por L
Compostos clorados
IntermediárioIodóforo: 1,0%Tintura de iodo: iodo a 2%+iodeto de sódio a 2% + álcool 70%
Iodo
IntermediárioEtílico: 70-90%+Iodo: 0,5-2,0%
Álcoois
Intermediário a baixo0,5-3,0%Compostos fenólicos
Atividade microbicida*
ConcentraçãoDesinfestante
Alguns desinfestantes comumente usados (Pelczar et al., 1996).
*Alta= mata todas as formas de vida, inclusive endosporos; Intermediário = mata a bactéria da tuberculose, fungos e vírus, mas não endosporos; Baixo = não mata endosporos, bactérias da tuberculose ou vírus não-lipídicos em tempo aceitável.
Esterilizantes químicos
Indicação: esterilização de materiais sensíveis ao calor (bolsas de sangue, seringas plásticas, etc.
1) Óxido de etileno: altamente irritante para olhos e mucosas, inflamável a baixas concentrações – morte de todas as formas de vida (horas de exposição) por inativação de enzimas.
2) Formaldeído (líquido ou gasoso): estável a altas concentrações e T, extremamente tóxico e irritante de mucosas – inativação de enzimas e ácidos nucléicos
Parede celular
Membrana citoplasmática
Ribossomos
Material Nuclear (DNA)
Citoplasma
Fenol, hipoclorito de sódio, mertiolate (baixas [ ]) causam
lise celular
Fenóis, álcoois e detergentes afetam a membrana, causando
liberação de constituintes internos
Óxido de etileno combina com grupamentos –NH3
Hipocloritos, iodo, óxido de etileno e sais de metais pesados combinam com grupamentos –
SH
Sais de mercúrio e [ ] de fenóis coagulam as proteínas
Resumo esquemático dos sítios e mecanismos de ação de vários compostos químicos antimicrobianos
Pelczar et al. (1996)
Morte de células: não ocorre mais divisão celular...
Se 1 milhão de bactérias
1 min de ação
Morte de 90% (morrem 900.000 e restam 100.000)
1 min de ação
Morte de 90% (morrem 90.000 e restam 10.000)
3o minuto: 9.000 mortas e 1.000 sobreviventes4o minuto: 900 mortas e 100 sobreviventes5o minuto: 90 mortas e 10 sobreviventes6o minuto: 9 mortas e 1 sobrevivente
Última morte ?! ....... Importância do tempo de ação!