5. Métodos físicos e químicos de controle microbiano e biofilmes - Estudo Dirigido

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Disciplina: Relações Parasito-Hospedeiro 
Docente: Juliana Pereira Lyon 
Discente: Murilo Leone Miranda Fajardo 
Matrícula: 202650059 
ESTUDO DIRIGIDO 5: MÉTODOS FÍSICOS E QUÍMICOS DE CONTROLE MICROBIANO E 
BIOFILMES 
Responda as seguintes questões com base no capítulo 7 do livro microbiologia Tortora 10 
edição. 
1. Diferencie Esterilização, anti-sepsia e desinfecção 
Esterilização é a remoção ou destruição de todas as formas de vida microbiana. Os príons, no 
entanto, são altamente resistentes a todos os modos de esterilização, o que na prática requer a 
modificação deste termo (mesmo que ainda não estabelecido). Portanto, a definição de 
esterilização em geral considera a ausência de príons. O aquecimento é o método mais comum 
usado para matar micro-organismos, incluindo as formas mais resistentes, como os endosporos. 
Agentes utilizados em processos de esterilização são denominados esterilizantes. Líquidos ou 
gases podem ser esterilizados por filtração. 
O controle voltado para a destruição de micro-organismos nocivos é denominado desinfecção. 
Este termo normalmente refere-se à destruição de patógenos na forma vegetativa (não 
formadores de endosporos), o que não é o mesmo que esterilidade completa. Processos de 
desinfecção podem ser realizados com o uso de substâncias químicas, radiação ultravioleta, 
água fervente ou vapor. Na prática, o termo é mais comumente aplica do ao uso de um produto 
químico (um desinfetante) para tratar uma superfície ou substância inerte. Quando esse 
tratamento é dirigido a tecidos vivos, é denominado antissepsia, e o produto químico é então 
denominado antisséptico. Assim, na prática, uma mesma substância química pode ser 
denominada um desinfetante para um determinado uso e um antisséptico para outro. É claro 
que muitos produtos apropriados para lavar uma mesa, por exemplo, seriam muito agressivos 
para serem usados sobre tecidos vivos. 
 
 
2. Explique o que é taxa de morte microbiana 
Quando as populações bacterianas são aquecidas ou tratadas com substâncias químicas 
antimicrobianas, elas normalmente morrem em uma taxa constante. Por exemplo, suponha que 
uma população de um milhão de micro-organismos foi tratada por um minuto e 90% da 
população morreram. Restam agora 100 mil micro-organismos. Se a população é tratada por 
mais um minuto, 90% daqueles micro-organismos morrem, e restam 10 mil sobreviventes. Em 
outras palavras, para cada minuto que o tratamento é aplicado, 90% da população restante 
morrem. Se a curva de mortalidade é representada logaritmicamente, observa-se que a taxa de 
morte é constante. 
3. Explique os fatores que influenciam a eficácia de um tratamento antomicrobiano 
Vários fatores influenciam a efetividade dos tratamentos antimicrobianos: 
• Número de micro-organismos: quanto mais micro-organismos existem no início, mais 
tempo é necessário para eliminar a população inteira. 
• Influências ambientais: a presença de matéria orgânica frequentemente inibe a ação 
dos antimicrobianos químicos. Em hospitais, a presença de matéria orgânica como 
sangue, vômito ou fezes influencia a seleção de desinfetantes. Micro-organismos em 
biofilmes sobre superfícies são mais difíceis de serem atingidos com eficiência pelos 
biocidas. Uma vez que sua atividade é condicionada a reações químicas dependentes de 
temperatura, os desinfetantes agem melhor em condições climáticas mais quentes. 
A natureza do meio de suspensão também é um fator importante no trata mento com 
calor. Gorduras e proteínas são especialmente protetoras, e um meio rico nessas 
substâncias protege os micro-organismos que, dessa forma, terão uma taxa de 
sobrevivência maior. O calor também é muito mais eficiente sob condições ácidas. 
• Tempo de exposição: os antimicrobianos químicos frequentemente requerem exposição 
prolongada para que os micro-organismos ou endosporos mais resistentes sejam 
afetados. 
• Características microbianas: a seção que conclui este capítulo discute como as 
características microbianas interferem na escolha dos métodos de controle químicos e 
físicos. 
 
4. Explique como funciona um autoclave 
A esterilização confiável com calor úmido requer temperaturas mais elevadas que a da água 
fervente. Essas temperaturas elevadas são mais comumente obtidas por vapor sob pressão, em 
uma autoclave. A autoclave é o método preferido de sanitização, a não ser que o material a ser 
esterilizado possa ser danificado por calor ou umidade. Quanto maior a pressão na autoclave, 
maior a temperatura. 
A esterilização com autoclave é mais eficaz quando os organismos são contatados diretamente 
pelo vapor ou estão contidos em um pequeno volume de solução aquosa (constituída 
primariamente por água). 
A autoclave é um método usado para esterilizar meios de cultura, instrumentos, vestimentas, 
equipamento intravenoso, aplicadores, soluções, seringas, equipamento de transfusão e 
diversos outros itens que podem suportar altas temperaturas e pressões. 
O funcionamento da autoclave ocorre da seguinte maneira: o vapor que entra força o ar para 
fora da parte inferior. A válvula do ejetor automático permanece aberta enquanto uma mistura 
de ar e vapor está saindo pela tubulação de esgoto. Quando todo o ar tiver sido ejetado, a 
temperatura mais elevada do vapor puro fecha a válvula, e a pressão na câmara aumenta. 
5. Explique outro método de esterilização para materiais que não possam ser aquecidos 
O uso de radiação não ionizante pode esterilizar materiais que não podem ser aquecidos. A luz 
ultravioleta é um exemplo de radiação ionizante. A luz UV causa danos ao DNA das células 
expostas, produzindo ligações entre as bases pirimídicas adjacentes, normalmente timinas nas 
cadeias de DNA. Os comprimentos de onda mais eficientes são os de cerca de 260nm, absorvidos 
especificamente pelo DNA celular. Uma desvantagem é que a radiação não é muito penetrante 
e os organismos devem ser expostos diretamente aos raios. Organismos protegidos por sólidos 
e coberturas como papel, vidro e tecido não são afetados, mas a luz UV é capaz de desinfetar 
vacinas e produtos médicos por exemplo. 
6. Por que nem todo desinfetante pode ser utilizado como anti-séptico? 
Nem todo desinfetante pode ser utilizado como antisséptico porque o antisséptico é utilizado 
em tecidos vivos, e alguns desinfetantes são mais agressivos podendo causar lesões a esses 
tecidos. 
 
7. Explique um método químico de controle microbiano que seja esterilizante. 
O uso de óxido de etileno é um método químico de controle microbiano esterilizante. Sua 
atividade depende da alquilação, isto é, da substituição de átomos de hidrogênio lábeis das 
proteínas de um determinado grupo químico (como –SH, –COOH ou –CH2CH2OH) por um 
radical. Isso ocasiona a formação de ligações cruzadas em ácidos nucleicos e proteínas, e inibe 
as funções celulares vitais. O óxido de etileno mata todos os micro-organismos e endosporos, 
mas requer um período de exposição prolongado de várias horas. Devido à sua capacidade de 
esterilizar sem calor, alguns hospitais possuem câmaras de óxido de etileno – algumas grandes 
o suficiente para esterilizar colchões – como parte de seu equipamento de esterilização. 
8. Imagine que você começou a trabalhar em uma central de controle de microbiano de 
uma grande universidade. Em seu primeiro dia de trabalho, a bancada está cheia de 
materiais que precisam receber tratamento antimicrobiano. 
Escolha o melhor método de ESTERILIZAÇÃO para cada um destes conjuntos de 
materiais e explique a escolha deste método. 
▪ Uma caixa cirúrgica contendo os seguintes materiais cirúrgicos: Pinças 
metálicas, lâminas de bisturi, limas endodônticas: 
Autoclave. Esses materiais não podem ser danificados pelo calor ou umidade. A 
autoclave é um método usado para esterilizar instrumentos que podem suportar altas 
temperaturas e pressões. 
▪ Caixa cirúrgica contendo gazes, algodões e panos de campo 
Autoclave. A esterilizaçãopor calor úmido mata os microrganismos principalmente pela 
desnaturação proteica. A autoclave pode ser usada para esterilizar instrumentos, 
vestimentas, panos e curativos que suportam altas temperaturas e pressão. 
▪ 5 Tubos de ensaio contendo meio de cultivo para micro-organismos. 
Autoclave. A esterilização por calor úmido mata os microrganismos principalmente pela 
desnaturação proteica. A autoclave pode ser usada para esterilizar meios de cultura e 
soluções. 
▪ Posicionadores plásticos para radiografia 
Aldeídos, que causam desnaturação de proteínas e são antimicrobianos efetivos. O 
glutaraldeído (Cidex) é menos irritante que o formaldeído é usado para desinfecção de 
equipamentos médicos. 
Compostos quaternários de amônio (detergentes catiônicos), que causam Inibição 
enzimática, desnaturação das proteínas, ruptura das membranas plasmáticas. Possuem 
ação bactericidas, bacteriostáticos, fungicidas e viricidas contra vírus envelopados. 
▪ Balão volumétrico com capacidade para 5 L contendo 2,5 L de água destilada 
Autoclave com tempo adequado para o volume de líquido. O balão e a água destilada 
não são danificados pela temperatura e pressão. 
▪ Canaleta plástica que coleta água destilada esterilizada 
Óxido de etileno. Utilizado para esterilização de objetos que seriam danificados pelo 
calor, como é o caso da canaleta plástica. 
Se algum material não puder ser corretamente esterilizado na forma que lhe foi 
solicitado, você deverá sugerir uma nova apresentação. Isso acontece em algum 
destes casos? Como você sugeriria a correção? 
Isso não acontece nos casos anteriormente citados porque os métodos escolhidos são 
eficientes para esterilização, como autoclave, uso de aldeídos e compostos quaternários 
de amônio, óxido de etileno. 
Se houvesse alguma limitação, a correção sugerida seria o uso de métodos esterilizantes 
mais eficientes e que não danificasse as estruturas a serem esterilizadas. 
9. Neste seu emprego como técnico de controle microbiano na universidade, você 
passou a dirigir uma comissão para o aperfeiçoamento das práticas de controle 
microbiano em laboratórios da universidade. Que tratamento você sugeriria aplicar 
aos seguintes elementos? Justifique sua escolha e diga qual o resultado que se espera 
obter com este tratamento (Esterilização ou desinfecção). 
• Superfície das capelas de fluxo laminar do laboratório de microbiologia: 
Material: Inox 
Luz UV em seu interior e exteriormente utilizaria álcool que matam as bactérias e os 
fungos ao desnatura proteínas, mas pode romper membranas e dissolver muitos 
lipídeos, incluindo o componente lipídico do vírus envelopado. 
• Bancadas de fórmica no laboratório de parasitologia 
Compostos quartenários de amônio, que tem sua capacidade de limpeza relacionada à 
parte positivamente carregada. São bactericidas fortes contra bactérias, são fungicidas, 
amebicidas e atuam contra vírus envelopados, como o Zephiran (cloreto de benzalcônio) 
e Cepacol (cloreto de cetilpiridinio), que são antimicrobianos fortes, incolores, inodoros, 
insípidos, estáveis, solúveis e atóxicos (se em concentrações adequadas). 
• Algodões e gazes já usados nos experimentos com animais 
Incineração (calor seco). Neste método, ocorre a queima até se tornarem cinzas. É um 
método adequado e muito eficiente utilizado com curativos contaminados, carcaças de 
animais, sacos e panos de limpeza. 
• Agua dos equipos odontológicos 
Forma líquida de gás cloro comprimido, que é bastante utilizada para desinfetar água 
potável, como o hipoclorito de cálcio, hipoclorito de sódio em concentrações calculadas. 
• Piso dos laboratórios 
Cloro em combinação com outras substâncias químicas. É um desinfetante muito 
utilizados e sua ação germicida é causada pelo ácido hipocloroso que se forma quando 
o cloro é adicionado à água. O ácido hipocloroso é um forte agente oxidante que impede 
o funcionamento enzimático celular. 
 
10. Você passou a observar algumas práticas que eram adotadas como medidas de 
controle microbiano entre os funcionários e estudantes da instituição. 
• Havia uma professora de teatro que instruía seus alunos a utilizarem talco com 
óxido de zinco em seus sapatos para evitar mau cheiro durante a aula 
• Na enfermaria da universidade, feridas menores eram tratadas com mercúrio 
cromo. 
• No laboratório de microbiologia os alunos lavavam as mãos com sabonete de 
triclosan a 0,3% 
• Antes de realizarem cirurgias nos ratos, os alunos tratavam o local da incisão 
com iodo (PVPI). 
• Em uma campanha de vacinação, o enfermeiro limpou o local da vacina com 
álcool 70% 
Quais destas medidas poderiam ser melhoradas? Que sugestões você teria? Qual era 
o objetivo do tratamento em cada uma destas situações? 
Manteria o talco com óxido de zinco para evitar mal cheiro, uma vez que se trata de um ótimo 
bactericida. 
O uso de mercúrio cromo deve ser substituído, uma vez que o mercúrio possui toxicidade e 
poder de corrosão. Nesse caso, uma substituição que poderia ser interessante é o uso de 
sulfadiazina de prata, disponível como creme tópico e que é um agente antimicrobiano, que 
pode ser aplicado em superfícies animadas e quando uma bactéria entra em contato com a 
superfície, a membrana externa da célula é reconhecida e uma quantidade letal de íons prata é 
liberada. 
A lavagem com sabonete triclosan a 0,3% pode ser mantida, por se tratar um sabonete 
antisséptico. 
O iodo (PVPI) para tratamento do local de incisão anteriormente à cirurgia deve ser mantido 
porque ele é usado em desinfecções de pele e no tratamento de feridas, impedindo a síntese de 
algumas proteínas e causando alterações nas membranas celulares microbianas. 
O Álcool 70% também pode ser mantido em local em que a vacina é aplicada no paciente porque 
bactérias, fungos e vírus envelopados são mortos por esses. Quando a pele é limpa antes de 
uma injeção, a atividade de controle microbiano provém do fato de remover micro-organismos 
e óleos cutâneos. Em todos os casos o objetivo principal é a antissepsia, porque os meios 
utilizados não são capazes de eliminar todas as formas de patógeno e são utilizados em tecidos 
vivos. 
 
 
 
 
COM BASE NO TEXTO E NO VÍDEO SOBRE BIOFILMES, RESPONDA: 
1. De que forma os biofilmes são importantes para os seres humanos? 
Grande parte das infecções bacterianas em humanos envolve biofilmes, o que confere uma 
resistência extra às bactérias. A maioria das infecções nasocomiais está relacionada com a 
presença de biofilmes em catéteres e esses biofilmes se formam em quase todos os 
equipamentos médicos. 
2. Em que situações podem se tornar nocivos? 
Os biofilmes podem se tornar nocivos em infecções humanas, como placa dental, infecções do 
trato respiratório superior, peritonite, infecções urogenitais, dispositivos artificiais como 
válvulas cardíacas, cateteres, veias e juntas artificiais além de poderem estar presentes em 
sistemas de tratamento de água por exemplo, dificultando a esterilização porque 
microrganismos em biofilmes são mais resistentes do que quando presentes de forma isolada. 
3. Como estes biofilmes podem ser removidos? É importante que eles sejam removidos? 
Os biofilmes podem ser removidos por aplicação de antimicrobianos sobre a superfície nas quais 
os biofilmes podem se formar. Além disso, pode ser requisitada certa ação mecânica para a 
remoção dos mesmos. 
4. Como difere o cultivo laboratorial do crescimento microbiano na natureza? 
O cultivo laboratorial de micro-organismos pode se dar de forma isolada, com controle de 
fatores como ambiente, temperatura, pressão, nutrientes disponíveis no meio, que facilitam por 
exemplo, a proliferação, crescimento e isolamento de determinado micro-organismo. 
Na natureza, os micro-organismos geralmente vivem em comunidade, chamas biofilmes, que 
residem em uma matriz feita essencialmente de polissacarídeos, contendo DNA e proteínas por 
exemplo. 
Os biofilmes proporcionam resistênciamaior a antimicrobianos e os micro-organismos podem 
trabalhar em cooperação para desenvolver tarefas complexas, o que auxilia na sobrevivência e 
criação de um meio mais favorável para esses. 
5. Como você faria para que um experimento microbiano in vitro se assemelhasse ao 
máximo com as condições de vida que ocorrem na natureza? 
Para que um experimento microbiano in vitro se assemelhasse ao máximo com as condições de 
vida que ocorrem na natureza, eu disponibilizaria todas as fontes de energia possíveis em um 
meio, carbono, nitrogênio, enxofre, fósforo e colocaria a temperatura ideal para os seres 
humanos e pressão atmosférica, e deixaria que o oxigênio estivesse presente. Além disso, no 
que se relaciona ao pH, eu utilizaria tampões químicos no meio de cultura para que os ácidos 
que alguns micro-organismos produzem não interfiram no crescimento. 
6. Para onde vão as células mortas em um biofilme? 
As células mortas são degradadas e organelas ou material genético dessas são utilizadas como 
fonte de alimento pelo restante do biofilme. Além disso, o material genético também pode ser 
integrado às bactérias ainda existentes por exemplo, e a recombinação pode ocorrer, passando 
caracteres de resistência entre os microrganismos integrantes do biofilme. 
7. Explique as etapas de formação de um biofilme 
1. O micro-organismo tem acesso ao substrato ao qual irá aderir através de movimentos 
brownianos ou fluxo de líquidos (microrganismos sem flagelo) ou através de movimentação 
dirigida (microrganismos flagelados). 
2. O micro-organismo se adere ao substrato, que pode ser recoberto por uma película 
condicionadora (fina camada acelular) a qual o microrganismo se adere. Há uma ligação entre 
receptor do micróbio e molécula de película e interação entre cargas e hidrofobicidade. 
3. Adesão bacteriana a um substrato modifica seu fenótipo. São afetados: taxa de respiração, 
taxa de ingestão de oxigênio, atividade de transporte de elétrons, síntese de polímeros 
extracelulares, taxas de ingestão de substrato, taxa de quebra de substrato, produção de calor 
e taxa de crescimento. 
4. Estágio de colonização. Há a produção de polímero extra-celular (usualmente 
polissacarídeos), multiplicação de microrganismos aderidos e adesão de outros micro-
organismos (co-adesão) da mesma espécie e de outras. 
8. Como funciona a sucessão ecológica em um biofilme? 
1. Colonizadores primários: um biofilme começa a se formar quando uma bactéria livre 
nadadora (planctônica) se fixa em uma superfície, são os colonizadores que inicialmente se 
fixam à superfície e utilizam de substâncias puras ali presentes, como proteínas por exemplo. 
Os colonizadores primários modificam o ambiente, seja utilizando oxigênio ou degradando a 
proteína em peptídeos por exemplo. 
2. Colonizadores secundários e terciários: utilizam do ambiente modificado pelo colonizador 
primário. 
3. Pressões ecológicas: falta ou presença de oxigênio, nutrientes, auxiliam na formação de 
comunidade química. 
4. Comunidade clímax: comunidade em que há um equilíbrio. 
9. O que é quorum sense e qual a sua importância? 
O Quorun sense é uma comunicação química entre as células do biofilme. Por exemplo, as 
bactérias sentem e respondem à presença de outras, permitindo que as bactérias coordenem 
sua atividade e se agrupem em comunidades que fornecem benefícios não muito diferentes de 
organismos multicelulares.