Esterilización - Desinfección

ESTERILIZACIÓN Y DESINFECCIÓN. Tanto la esterilización como la desinfección son métodos para el control o eliminación de microorganismos, tanto en investigación como industria y sanidad. .- Con la Esterilización se consigue eliminar toda forma microbiana. .- La Desinfección consigue eliminar sólo las formas vegetativas. No supone eliminación de formas de resistencia. .- La Antisepsia es un tipo de desinfección que se da sobre tejidos vivos. El efecto de un agente antimicrobiano puede ser: Germicida si muere el microorganismo de forma irreversible. Microbiostático si se detiene el crecimiento de los microorganismos. Es reversible, cuando se elimina el agente el microorganismo sigue creciendo. Muerte de microorganismos es la pérdida irreversible de la capacidad de reproducción.

Se quieren conseguir distintos efectos: .- Uno de los efectos que se quieren conseguir es dañar la pared celular, lisis. Esto da lugar a células llamadas protoplastos, que no soportan la presión osmótica del medio y se produce la lisis de las células. .- Actuando o dañando la permeabilidad de la membrana celular.
.- Inhibiendo enzimas específicas. .- Desnaturalización de proteínas o ácidos nucleicos.

FACTORES QUE MODIFICAN LA ACCIÓN DE UN AGENTE. Hay células más sensibles, dependiendo del tipo celular (célula vegetativa es más sensible que en forma de espora) y del estado fisiológico de las células ( son más sensibles a agentes que atacan el metabolismo cuando están creciendo, las células viejas son más sensibles a aquellos agentes que atacan la membrana). También depende de las condiciones ambientales: .- Ambientes ácidos dan mayor eficacia con un tratamiento por calor. .- A mayor concentración de hidratos de carbonos mayor resistencia térmica. .- A mayor concentración de materia orgánica, existe una mayor resistencia a agentes desinfectantes. Existen determinados compuestos que pueden ser microbiostáticos a baja concentración y germicidas a una concentración mayor.

AGENTES ANTIMICROBIANOS FÍSICOS.

1.- TEMPERATURA- (Calor seco o húmedo).

A.- Tratamiento por calor húmedo: Desnaturaliza las macromoléculas. Es más efectivo que el seco. Es más rápido y necesita menos intensidad.
A.1.- Vapor a Presión (autoclave).- Cámara cerrada, se sustituye el aire por vapor de agua encerrado a presión. Se consiguen 2 atm. de presión, por ello se alcanzan temperaturas más elevadas, de hasta 120ºC, a esta temperatura se mantienen las muestras durante 15 min. Y se esterilizan. Para eliminar células vegetativas se necesita unos 70ºC durante 10 min., para las esporas es necesario 120ºC durante 5-10 min. Se aplica en medios de cultivos y soluciones acuosas sobre todo. No es adecuado para recipientes vacíos y grasas (no se mezclan con el agua), en estos compuestos no se alcanzarían los 120ºC. Autoclave. Tampoco es adecuado para vitaminas ya que se destruyen. A.2.- Ebullición.- Sólo se produce la desinfección, no se matan las formas de resistencia. A.3.- Tindalización.- También se conoce como esterilización seriada. Se esteriliza por calentamiento discontinuo, consiste en hervir durante un tiempo y dejar enfriar, esto se hace varias veces seguidas durante varios días. A.4.- Pasteurización.- Se consigue desinfección. Sólo se aplica en alimentos como leches. Batidos, cremas, bebidas alcohólicas, etc. No se eliminan todas las formas de vida. Se eliminan los microorganismos patógenos, rebaja la población microbiana. Al principio el tratamiento consistía en mantener durante 30’ a 62ºC. Actualmente se hace a 72ºC y durante 5´´. En la leche se elimina: Mycobacterium tuberculosis y Coxiella burnetii, ambas en la leche. La efectividad depende de la concentración de proteínas, a grandes concentraciones hay mayor resistencia a la temperatura.
B.- Tratamiento por calor seco.
El calor seco oxida componentes celulares, deshidrata las células. Se usa para material de vidrio y aceites. Si se usa el horno Pasteur se alcanzan los 170ºC. B.1.- Flameado.- Se usa en asas de siembra que se pasan directamente por el mechero, también para matraces y tubos. B.2.- Incineración.- Para material de deshecho hospitalario y para el asa de platino. B.3.- Esterilización por aire caliente en horno.- Hornos normales, se introduce material de vidrio y se somete durante 2h. a temperaturas entre 160-170ºC. Esteriliza materia de vidrio y aceites (horno Pasteur).
C.- Tratamiento por frío. Son menos eficientes que los tratamientos por calor, dependen del organismo, su efecto es bacteriostático. La muerte se da por formación de cristales proteicos.

2.- DESECACIÓN-
Tiene un efecto bacteriostático. No elimina ni esporas ni virus. Algunos microorganismos patógenos son altamente sensibles. Se usa en conservación de frutos secos, carnes, etc. Al rehidratar volverían los microorganismos.

3.- CAMBIOS DE PRESIÓN OSMÓTICA
Similar a la desecación. Cuando la presión osmótica es muy elevada la célula pierde agua y se da plasmolisis desecándose la célula. Salazones: Se somete el alimento a concentraciones de sal del 10-15%
Mermeladas: La concentración de azúcar es del 50-70%. Los hongos y las levaduras crecen en estos alimentos. Tienen mayor resistencia.

4.- RADIACIONES-
Se denominan también esterilización fría. Se usa con material sensible al calor, ya que no produce calentamiento del material. Puede ser: 1.- Radiaciones electromagnéticas: Luz UV, muta el DNA (dímeros de timina), la célula tiene un sistema de reparación en el cual con luz azul se activan las enzimas fotorreparadoras, también existe una reactivación en oscuridad. Tiene bajo poder de penetración, se usa en superficies o ambientes como quirófanos o plantas de envasados. 2.- Radiaciones ionizantes: Son rayos que se producen por la salida de electrones de la molécula, se forman radicales libres que son muy reactivos (OH-). Tienen mayor energía ya que la longitud de onda es menor. Provoca la ionización de moléculas sobre todo del agua produciendo formas de oxígenos que son grupos muy reactivos. Tienen un elevado poder de penetración. Esto requiere altas medidas de seguridad. Se usa para esterilizar grandes volúmenes de alimentos o medicamentos. Por ejemplo, Pseudomonas muere rápidamente pero Deinococcus radiodurans aguanta mucho más porque tiene eficientes sistemas de reparación, a final todos los microorganismos mueren, pero unos tardan más que otros.

5.- FILTRACIÓN
Se usa para líquidos o gases altamente sensibles. Hace pasar líquidos o gases a través de placas porosas. Se usan con vitaminas, enzimas, suero, antibióticos, etc. Deja pasar los virus ya que son agentes filtrables. El diámetro del poro suele ser de unas 0.2 micras = 2•10-7mm, a menor tamaño de poro mayor número de microorganismos quedan en el filtro. Los filtros pueden estar hechos de policarbonatos, plásticos, acetato de celulosa, etc. Para filtrar el aire se usan mascarillas (en quirófanos), tapones de algodón en los matraces. También se usa un instrumento que es la campana de flujo laminar.

AGENTES QUÍMICOS (antimicrobianos). Deben ser altamente tóxicos y volátiles. La mayoría sólo consiguen desinfección, no eliminan ni esporas ni virus. Pueden ser líquidos si el diluyente es H2O se llaman soluciones, si es alcohol se llama tinturas. El mejor es el óxido de etileno que es gaseoso.

1.- FENOL Y DERIVADOS (Cresoles). Desnaturalizan proteínas provocando daños en la membrana. A baja concentración son microbiostáticos y a grandes concentraciones son germicidas. No son efectivos contra esporas y virus. Sin embargo son altamente activos aunque exista una alta concentración de materia orgánica, y además permanecen activos durante mucho tiempo. El Fenol fue el primer agente químico usado. A elevadas concentraciones daña las membranas y precipita proteínas, a baja concentración inhibe o inactiva enzimas. Mata a M. tuberculosis. Lister lo usó en las operaciones quirúrgicas. Actualmente el fenol no se usa mucho, se usan más los cresoles que son menos irritantes y de mayor efectividad antimicrobiana, el más usado es el hexaclorofenol pero que se usa sólo en casos concretos ya que puede causar daños al individuo, al 3% es inocuo, se lavan bebés. El metil-resorcinol se usa como desinfectante y antiséptico (lavarse las manos, etc.).

2.- ALCOHOLES. Se usan los de cadena corta que son solubles en agua. El más usado es el ETANOL (en un 5-70%). Son agentes deshidratantes, desnaturalizan las proteínas y disuelven los lípidos de la membrana. También tienen un efecto de barrido, limpian sobre la piel grasas, células muertas, etc. Se usan con agua, no están al 100% para una mejor penetración en la célula. Sólo desinfecta, no elimina las formas de resistencia. También se usa pero menos el isopropanol y el metanol. Éste último no se usa porque no es un buen desinfectante, no mata a M. tuberculosis.

3.- HALÓGENOS (I2, Cl2, Br2) 1.- Yodo.- Es uno de los pocos que consigue la esterilización. Por una parte es agente oxidante y en ocasiones inactiva ciertos enzimas claves uniéndose a residuos de tirosina. No les afecta la presencia de materia orgánica. Se usa para quemaduras, piel, infecciones vaginales, etc. Se emplea tintura de yodo (I + H2O + CH3CH2OH), éste puede irritar la piel y puede provocar alergias, ahora se usan iodóforos que son I + compuesto orgánico (el Betadine), éstos liberan el yodo en menor cantidad, más lentamente. 2.- Cloro.- Sólo es desinfectante. Produce radicales oxígeno muy reactivos al reaccionar con el agua. Inactiva ciertos enzimas uniéndose a ellos. No actúa sobre las formas de resistencia. Con materia orgánica los radicales se anulan y pierde efectividad. Se usa para:
.- Gas comprimido para purificación de suministro de agua.
.- Hipocloritos de sodio y calcio para lejía hogar e industria.
.- Cloraminas. También para lejías, hogar e industrias. Sueltan el Célula más lentamente, duran más tiempo que el hipoclorito.

4.- DETERGENTES. Sólo son desinfectantes, destruyen membranas. Son tensioactivos, es decir, disminuyen la tensión superficial y favorecen el arrastre por el agua, dan una función de barrido. Los jabones neutros son poco efectivos, ejercen un efecto mecánico sobre los microorganismos.
Su actividad disminuye con la materia orgánica. Y son inefectivos contra M. tuberculosis, con el virus de la hepatitis y con esporas. Existen tres tipos: los no iónicos, los aniónicos y los catiónicos (sales de amonio cuaternario) que son los más usados. Los detergentes catiónicos (con carga positiva), alteran con su carga la carga externa de la célula modificando la permeabilidad de la célula. Son compuestos de amonio cuaternario (NH4), en los que los hidrógenos se sustituyen por cadenas de carbono. Uno de los más usados es el cloruro de benzalconio, al tener carga positiva interacciona con los microorganismos de carga negativa desorganizando la envuelta celular. Son desinfectantes de material médico, alimentación y antisepsia de la piel.

5.- METALES. Ciertos metales pesados. Su acción se denomina oligodinámica, es decir son activos en muy bajas concentraciones (ppm). Inactiva específicamente enzimas claves al reaccionar con grupos SH. Son muy tóxicos y su actividad disminuye con la existencia de fluidos biológicos.
.- Plata: Nitrato de plata. Antiséptico. Lavan los ojos de recién nacidos, en casos concretos, para evitar la ceguera, se usa cuando la madre está infectada de Neisseria gonorrea.
.- Mercurio: Cloruro de mercurio. Éste elemento es altamente tóxico y es inefectivo con materia orgánica, pero afecta a muchos microorganismos. El mercurocromo es menos tóxico pero menos efectivo con materia orgánica.
.- Cobre: Sulfato de cobre. Se usa como alguicida en piscinas. Se adiciona a pinturas para evitar hongos.
.- Zinc: Cloruro de zinc en colutorios bucales. El oxido de zinc es antifúngico en pinturas.
En general ocasionan problemas medioambientales.

6.- ALDEHÍDOS. Glutaraldehído: en solución del 2%. Tiene dos grupos aldehído. Se puede ciclar. Un OH reacciona con una proteína y el otro con otra y las entrecruzan y matan los microorganismos. Se usa para fijar células, porque matan inmediatamente. Matan bien a M. tuberculosis y bacterias.
Formaldehído: Es un gas estable a alta temperatura y a determianda concetración. A temperatura ambiente es sólido porque polimeriza y da parafomaldehído o formol. Es irritante y tóxico. Esteriliza la campana de siembra y se espolvorea en áreas cerradas.

7.- ÁCIDOS Y ALCALIS. A pH extremos los microorganismos mueren. No es general, algunos microorganismos toleran pH muy extremos. Este método se usa para detectar M. tuberculosis al resistir pH básico (álcalis) el pH óptimo es de 7 aunque soporta un pH mayor por lo cual es diagnosticable.
Si es importante el uso de ácidos orgánicos en la preservación de alimentos:
.- Ácido benzoico.- Refrescos, alimentos ácidos
.- Ácido sórbico.- Quesos
.- Propionato cálcico.- Pan

8.- AGENTES GASEOSOS . Esterilizan. Se usan en material sensible al calor y a la humedad. Se tiene que realizar en cámaras blindadas semejantes a autoclaves, son agentes alquilantes, (sustituyen radicales de H). El más usado es el óxido de etileno. Tiene elevado poder de penetración, esteriliza elevados volúmenes. Es lento, tiene que estar mucho tiempo con la muestra. Se ha usado para esterilizar naves espaciales. El formaldehído es de menor efectividad, un derivado suyo se usa más es el formol, preserva la materia orgánica. La propiolactona no es muy usada ya que pese a ser efectivo es carcinógeno.

EVALUACIÓN DE UN DESINFECTANTE. Se somete un microorganismo prueba frente a un agente que se quiere evaluar a diferentes concentraciones y diferentes tiempos.
Ej. Staphilococcus aureus. Se pone un nº concreto de células con diferente concentración del agente a distinto tiempo. Así se sabe a que concentración y durante cuanto tiempo se pasa a no tener colonias.
1.- Agentes líquidos: Se usan sucesivas diluciones del agente, tomamos muestras a distintos tiempos y luego se siembra cada muestra en un medio de cultivo y se observa si existe o no crecimiento.

2.- Agente sólido: Colocamos un trozo sobre una placa de Petri en la que hemos sembrado el microorganismo en césped.. según el tamaño del halo de inhibición del crecimiento vemos la toxicidad.