Controle Microbiano em Laboratório

Prévia do material em texto

MICROBIOLOGIA 
AULA 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Profª Stephanie Von Stein Cubas Warnavin 
 
 
 
2 
CONVERSA INICIAL 
Nesta aula, abordaremos os meios de controle microbiano em laboratório 
e até mesmo para usos comuns e comerciais. Visto que muitos microrganismos 
são patogênicos, é necessário o correto manejo e controle para que não haja 
uma contaminação laboratorial ou até mesmo em alimentos. Agentes químicos 
e físicos, fármacos e as possíveis resistências dos microrganismos serão objetos 
de estudo desse módulo. 
 O objetivo principal desta aula é compreender os principais fatores e 
processos que influenciam no controle microbiano. Os temas que serão 
trabalhados são: 
• Tema 1 – Fundamentos; 
• Tema 2 – Controle por agentes físicos; 
• Tema 3 – Controle por agentes químicos; 
• Tema 4 – Antibióticos; 
• Tema 5 – Mecanismos de resistência microbiana. 
TEMA 1 – FUNDAMENTOS 
 Antes de iniciarmos a discussão sobre os meios de controle e resistência 
microbiano, é necessária uma revisão de alguns termos técnicos importantes 
para o bom entendimento desses processos, visto que muitos desses termos 
podem cair em conceituações errôneas ou equivocadas. Na Tabela 1, é 
apresentado um resumo com as principais terminologias que dizem respeito ao 
controle microbiano. 
 Alguns sufixos são utilizados para denominar certos tipos de tratamento, 
tais como: -cida, que representa a morte de microrganismos (fungicida, virucida, 
germicida); -stático ou -stase para tratamentos que inibem ou interrompem 
momentaneamente a multiplicação bacteriana (bacteriostase). 
 O termo sepse remete a algo podre ou estragado por contaminação 
bacteriana; asséptico remete-se a um ambiente ou material livre de patógenos; 
e assepsia é conceituada como ausência de contaminação significativa. 
 
 
 
 
 
 
3 
Tabela 1 – Termos técnicos básicos para controle microbiano 
Temas Descrição Observações 
Esterilização 
Destruição ou remoção de 
todas as formas de vida 
microbiana, incluindo os 
endósporos, possivelmente 
com exceção dos príons. 
 
Normalmente realizada 
com vapor sob pressão 
ou um gás esterilizante, 
como o óxido de etileno. 
Esterilização 
comercial 
 
. 
Tratamento de calor suficiente 
para destruir os endósporos 
de Clostridium botulinum em 
alimentos enlatados. 
Os endósporos mais 
resistentes de bactérias 
termófilas podem 
sobreviver, mas inativa a 
possibilidade de 
germinação e 
crescimento. 
Desinfecção 
 
Destruição de patógenos na 
forma vegetativa em objetos 
inanimados. 
Pode fazer uso de 
métodos físicos ou 
químicos. 
Antissepsia 
Destruição de patógenos na 
forma vegetativa em tecidos 
vivos. 
O tratamento é quase 
sempre por 
antimicrobianos químicos. 
Degerminação 
Remoção de microrganismos 
de uma área limitada, como a 
pele ao redor do local da 
aplicação de uma injeção. 
 
Basicamente uma 
remoção mecânica feita 
com algodão embebido 
em álcool. 
Sanitização 
 
Tratamento destinado a 
reduzir as contagens 
microbianas nos utensílios 
Pode ser feita por meio 
de lavagem em altas 
temperaturas ou imersão 
 
 
4 
alimentares a níveis seguros 
de saúde pública. 
em um desinfetante 
químico. 
Fonte: Tortora; Funke; Case, 2017. 
 O sucesso dos tratamentos antimicrobianos dependerá de vários fatores 
que influenciarão na ação dos agentes. A taxa populacional dos 
microrganismos influenciará no tempo do tratamento; as influências 
ambientais; a presença de matéria orgânica pode alterar os tratamentos 
químicos e, com calor, o tempo de exposição dos agentes químicos e, não 
menos importante, as próprias características dos microrganismos. 
 Esses tratamentos e agentes antimicrobianos poderão agir diretamente 
nas proteínas e lipídeos da membrana plasmática, rompendo-a e alterando os 
mecanismos de transporte intermembranoso; também podem provocar a 
desnaturação de enzimas e a destruição de ácidos nucleicos por calor, radiação 
ou substâncias químicas. 
TEMA 2 – CONTROLE POR AGENTES FÍSICOS 
 O uso de agentes físicos para controle dos microrganismos deve ser muito 
bem pensado, já que pode interferir em outros materiais ou seres. Na Tabela 2, 
é apresentado um resumo dos principais métodos de controle por agentes 
físicos. 
Tabela 2 – Métodos de controle microbiano por agentes físicos 
Método Ação e Usos 
Calor 
Fervura ou passagem de 
vapor. 
Desnaturação de proteínas. Destrói células 
bacterianas e fúngicas patogênicas na forma 
vegetativa e quase todos os vírus em 10 minutos; 
menos efetivo para endósporos. Pratos, bacias, 
jarros, equipamentos e utensílios variados. 
Autoclave (Figura) 
Desnaturação de proteínas. Método muito efetivo de 
esterilização; em aproximadamente 15 psi de pressão 
(121°C), todas as células vegetativas e seus 
 
 
5 
endósporos são destruídos em cerca de 15 minutos. 
Meios microbiológicos, soluções, roupas de cama, 
utensílios, curativos, equipamentos e outros itens que 
possam suportar temperatura e pressão. 
Pausterização 
Desnaturação de proteínas. Tratamento com calor 
para o leite (72°C por cerca de 15 segundos) que 
destrói todos os patógenos e a maioria dos 
microrganismos não patogênicos. Leite, creme e 
certas bebidas alcoólicas (cerveja e vinho). 
Calor seco 
Chama direta 
Queima dos contaminantes até se tornarem cinzas. 
Método muito eficaz de esterilização. Alças de 
inoculação. 
Incineração 
Queima até se tornarem cinzas. Método muito eficaz 
de esterilização. Copos de papel, curativos 
contaminados, carcaças de animais, sacos e panos 
de limpeza. 
Esterilização com calor 
quente 
Oxidação. Método muito eficaz de esterilização, mas 
requer temperatura de 170°C por cerca de 2 horas. 
Vidros vazios, instrumentos, agulhas e seringas de 
vidro. 
Filtração 
Separação das bactérias do líquido de suspensão. 
Remove os microrganismos através da passagem de 
um líquido ou gás através de um material semelhante 
a uma tela; a maioria dos filtros em uso consiste em 
acetato de celulose ou nitrocelulose. Útil na 
esterilização de líquidos (p. ex., enzimas, vacinas) 
que são destruídas pelo calor. 
Frio 
Refrigeração Diminuição das reações químicas e possíveis 
alterações nas proteínas. Possui efeito 
 
 
6 
bacteriostático. Conservação dos alimentos, 
fármacos e culturas. 
Ultracongelamento 
Diminuição das reações químicas e possíveis 
alterações nas proteínas. Método eficaz para a 
conservação de culturas microbianas, no qual as 
culturas são rapidamente congeladas em 
temperaturas entre − 50 e − 95°C. Conservação dos 
alimentos, fármacos e culturas. 
Liofilização 
Diminuição das reações químicas e possíveis 
alterações nas proteínas. Método mais eficaz para a 
conservação prolongada de culturas microbianas; a 
água é removida por alto vácuo em baixa 
temperatura. Conservação dos alimentos, fármacos e 
culturas. 
Alta pressão 
Alteração da estrutura molecular de proteínas e 
carboidratos. Conservação de cores, sabores e 
valores nutricionais. Sucos de fruta. 
Dessecação 
Interrupção do metabolismo. Envolve a remoção de 
água dos microrganismos; principalmente 
bacteriostático. Conservação dos alimentos. 
Pressão osmótica 
Plasmólise. Resulta na perda de água das células 
microbianas. Conservação dos alimentos. 
Radiação 
Ionizante 
Destruição do DNA. Não disseminado na 
esterilização de rotina. Método usado para esterilizar 
produtos farmacêuticos e suprimentos médicos e 
dentários. 
Não ionizante 
Danos ao DNA. Radiação não muito penetrante. 
Controle de ambientes fechados com lâmpada UV 
(germicida). 
Fonte: Adaptado de Tortora; Funke; Case, 2017. 
 
 
7 
TEMA 3 – CONTROLE POR AGENTES QUÍMICOS 
 Os agentes químicos são mais utilizados para controle do crescimento em 
matéria viva e superfícies, porém não garantem a esterilidade e por vezes não 
diminuem, significativamente, o número de microrganismos.Para seu uso, são importantes os princípios básicos de desinfecção como 
ler o rótulo, considerar a natureza do que será desinfectado e como o agente 
químico entrará em contato com os microrganismos. Há também testes para 
avaliar a qualidade e efetividade de um desinfetante: no teste de diluição de 
uso, culturas secas de bactérias são colocadas em solução de desinfetantes e, 
posteriormente, colocadas em meio onde possíveis sobreviventes possam se 
desenvolver. Nesse momento, será testada a efetividade do desinfetante, 
determinada pelo número de culturas que crescem. No método de 
discodifusão, um disco de papel com o agente químico é colocado numa cultura 
já inoculada com algum microrganismo. A eficácia será visualizada caso aparece 
uma região clara representando uma região onde o crescimento foi inibido. Na 
Tabela 3, são descritos os principais tipos de desinfetantes e suas ações. 
Tabela 3 – Tipos de agentes químicos para controle microbiano 
Tipo de desinfetante Ação e usos 
Composto fenólicos Danificam as membranas plasmáticas. Usado em 
superfícies ambientais, instrumentos e membranas 
mucosas. 
Bisfenóis Usados em produtos domésticos. Usado em 
sabonetes antissépticos. 
Biguanidas Danificam as membranas plasmáticas das células 
na forma vegetativa. Usadas para assepsia da 
pele. 
Halogênicos O iodo pode ser utilizado em combinação com 
aminoácidos para inativar enzimas celulares. O 
cloro, quando misturado a água, tem ação 
germicida sob a forma de ácido hipocloroso. 
 
 
8 
Álcoois Agem diretamente sob as proteínas, 
desnaturando-as, além de dissolver lipídeos. 
Certos álcoois como o etanol (60% - 95%) e o 
isopropanol podem ser usados como 
desinfetantes. Limpeza de termômetros e 
instrumentos. 
Metais pesados Possuem ação oligodinâmica, desnaturando 
proteínas. Podem ser usados para na prevenção 
da oftalmia neonatal (nitrato de prata), como 
algicida (sulfato de cobre). 
Agentes de superfícies 
(surfactantes) 
Mesmo limitados, ainda são germicidas auxiliando 
na retirada de microrganismos. Sã o usados para 
degerminação da pele (sabões e detergentes), 
sanitizantes nas indústrias de alimentos 
(sanitizantes ácido-aniônico) e como antisséptico 
para pele e objetos de borracha (compostos 
quaternários de amônio). 
Conservantes químicos de 
alimentos 
Podem inibir o desenvolvimento de fungos e de 
endósporos de Clostridium botulinum. 
Antibióticos São usados na conservação de alimentos. 
Aldeídos Um dos desinfetantes químicos mais potentes, 
agem na inativação de proteínas. Desinfecção de 
instrumentos médicos. 
Esterilização química Sendo o óxido de etileno o mais usado, promove a 
destruição total dos organismos e a desnaturação 
de proteínas. Usado em objetos que poderiam ser 
danificados pelo calor. 
Plasmas A presença de radicais livres no plasma é 
responsável pela rápida destruição até de 
endósporos. Uso na esterilização de instrumentos 
cirúrgicos. 
 
 
9 
Fluidos supercríticos Sob a condição de estado “supercrítico”, 
organismos expostos a esses fluidos são 
inativados a temperaturas relativamente baixas. 
Peroxigênios Agem por meio da oxidação das moléculas das 
células. Uso em superfícies contaminadas e 
alguns ferimentos profundos. 
TEMA 4 – ANTIBIÓTICOS 
 O primeiro antibiótico a ser descoberto e descrito foi a penicilina em uma 
observação do cientista Alexander Fleming em uma cultura bacteriana de 
Staphylococcus aureus: em uma dada região contaminada com o bolor 
Penicillium notatum, as bactérias foram inibidas de crescer, fato que chamou a 
atenção de Fleming, que logo isolou o tal composto ativo. A partir daí, temos o 
início do uso do antibiótico para a saúde animal. 
Por definição, antibiótico é toda substância que é produzida por 
microrganismos em pequenas quantidades e que inibem o crescimento de outros 
microrganismos. Alguns exemplos de microrganismos e antibióticos que 
produzem são, respecitvamente: Bacillus subtilis/Bacitracina, Paenibacillus 
polymyxa/Polimixina (bactérias gram-positivas); Streptomyces 
aureofaciens/Clorotetraciclina e tetraciclina, Saccharopolyspora 
erythraea/Eritromicina, Streptomyces fradiae/Neomicina, Streptomyces 
griseus/Estreptomicina (actinomicetos); Cephalosporium spp./Cefalotina, 
Penicillium griseofulvum/Griseofulvina, Penicillium chrysogenum/Penicilina 
(fungos). 
 Quanto à sua ação, um antibiótico, como outro fármaco, pode ter um 
espectro restrito de atividade microbiano, quando atinge um grupo pequeno 
de bactérias, ou ser um antibiótico de amplo espectro quando atinge uma 
gama ampla de bactérias gram-positivas e gram-negativas. 
 A ação dos antibióticos será, em geral, como todos os outros fármacos 
(Figura 1). Ou seja, agirão como inibidores da síntese de parede celular 
(Penicilina G, Penicilina V), inibidores da síntese protéica (Cloranfenicol, 
tetracilinas), da síntese de ácidos nucleicos (rifamicinas, quinolonas, 
fluoroquinolonas), de metabólitos essenciais (sulfanilamida, trimetoprima) e 
provocam danos à membrana plasmática (daptomicina, polimixina B). 
 
 
10 
Figura 1 – Mecanismos de ação de um antibiótico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Crédito: Designua/Shutterstock. 
 Importante sempre frisar que um dos graves problemas que estamos 
sofrendo é o da super-resistência a antibióticos dado o uso indiscriminado 
desses fármacos. O uso desses medicamentos sempre deve ser seguido à risca 
de acordo com a receita médica, já que a dosagem ou manipulação desenfreada 
influenciará na própria adaptação das bactérias, pode afetar a ação de outros 
medicamentos, além de também trazer efeitos colaterais para a pessoa. 
TEMA 5 – MECANISMOS DE RESISTÊNCIA MICROBIANA 
 Como qualquer ser vivo, os microrganismos, durante seu processo 
evolutivo, também desenvolveram mecanismos próprios de resistência e defesa 
contra situações de estresse ambiental ou a fármacos. 
 No caso de bactérias, o fato de seu ciclo reprodutivo ser rápido e muitas 
gerações serem criadas num período curto de tempo, aliado às mutações 
aleatórias, converge em um poder de adaptação e resistência, principalmente a 
antibióticos. Numa população bacteriana, um indivíduo que possua uma 
mutação no DNA que confere resistência a determinado medicamento pode se 
reproduzir e gerar células-filhas com essa mesma mutação, e 
consequentemente, também resistentes ao agente químico. As superbactérias 
 
 
11 
são chamadas assim, justamente, por serem resistentes a vários antibióticos. 
Visto que essas características estão no DNA, ou também no plasmídeo, é 
necessário lembrar os processos de multiplicação desses organismos, 
principalmente a conjugação, transdução e transformação. Em síntese, 
processos que onde ocorre troca de material genético entram bactérias 
aumentando a variabilidade desses seres, além de também poderem trocar 
esses genes resistentes. 
 Os mecanismos específicos de resistência (Figura 2) dos microrganismos 
não são muitos, sendo que poucas espécies conseguem ter todos eles. Alguns 
podem destruir ou inativar o fármaco de maneira enzimática, principalmente os 
antibióticos naturais. As gram-negativas possuem uma maior defesa logo em sua 
parede celular, já que são mais estruturadas, não permitindo a entrada de 
substâncias para dentro da célula, função essa estritamente ligada às porinas. 
Elas ainda possuem certas proteínas em suas membranas plasmáticas que 
conseguem ejetar qualquer tipo de substância tóxica para a célula, inclusive os 
antibióticos. Determinados microrganismos conseguem converter ou mudar 
sutilmente o sítio ativo dos antibióticos e, por isso, o efeito do medicamento não 
é visto. 
Figura 2 – Mecanismos de ação de um antibiótico 
 
Crédito: Designua/Shutterstock. 
 
 
12 
 Mesmo que indiretamente, o uso descontrolado de antibióticos como 
medicamente comum ou na indústria da pecuária auxilia no desenvolvimento de 
resistência contraos fármacos. Nesse sentido, vale ressaltar que a resistência 
bacteriana não se trata no processo de que os microrganismos fiquem mais 
“fortes” ou resistentes por mutações com o uso dessa droga, mas sim que, com 
o uso inadequado dos antibióticos, as bactérias menos resistentes são 
eliminadas, mas a ação não abrange por completo as bactérias mais virulentas. 
Esse fato é explicado pela seleção natural. 
 Os endósporos são também formas de defesa e resistência de muitas 
bactérias, sendo que muitos possuem uma resistência fora do comum para 
biocidas químicos da mesma forma que cistos e oocistos de protozoários. 
NA PRÁTICA 
 Em um contexto de agravamento das questões ecológicas que envolvem 
a destruição de grandes áreas de floresta e, com isso, o maior contato com 
microrganismos patógenos, é de suma importância ter em mãos e de fácil acesso 
metodologias e tecnologias que deem conta de conseguirmos controlar o 
crescimento desses seres sejam no dia a dia. Laboratórios, hospitais, instituições 
de pesquisa são grandes usuários e dependentes do que é produzido acerca 
dos agentes químicos e físicos para inibição do crescimento de microrganismos, 
já que nesses ambientes a incidência de patógenos microbianos pode ser 
grande. 
 Um ponto muito relevante é o desenvolvimento de novos antibióticos e 
seu potencial econômico. Segundo Tortora, Funke e Case (2017), um dos 
entraves para a criação de novos antibacterianos é a resistência das grandes 
indústrias farmacêuticas, dado que os antibióticos não gerariam lucro, pois são 
utilizados apenas em situações específicas, e não para doenças crônicas. 
Somado a um uso indiscriminado desses fármacos, estamos chegando num 
ponto onde as antibióticos existentes podem perder cada vez mais sua eficiência 
ao ponto de simples ferimentos tornarem-se grande dores de cabeça. 
 
 
 
 
 
 
 
13 
FINALIZANDO 
 Nesta aula, vimos os principais meios de controlar e impedir o crescimento 
descontrolado de microrganismos e como eles podem ser usados de maneira 
correta. 
 Os agentes físicos se mostram como bons meios de combate e controle 
populacional dos patógenos, mas sempre com a devida atenção para os efeitos 
para outros seres ou materiais envolvidos. Calor, calor seco, radiação, pressão 
osmótica, frio, filtração e dessecação são os principais agentes físicos. 
 Os agentes químicos são mais utilizados para controle do crescimento em 
matéria viva e superfícies, porém não garantem a esterilidade e por vezes não 
diminuem, significativamente, o número de microrganismos. Os agentes 
químicos mais comuns são compostos fenólicos, bisfenóis, biguanidas, 
halogênicos, álcoois, metais pesados, agentes de superfícies, conservantes 
químicos de alimentos, antibióticos, aldeídos, esterilização química, plasmas, 
fluidos supercríticos e peroxigênios. 
 Antibiótico é toda substância que é produzida por microrganismos em 
pequenas quantidades e que inibem o crescimento de outros microrganismos. 
Agirão como inibidores da síntese de parede celular, inibidores da síntese 
proteica, da síntese de ácidos nucleicos, de metabólitos essenciais e provocam 
danos à membrana plasmática 
 Além da reprodução rápida, das mutações e dos processos de 
transdução, conjugação e transformação, os mecanismos específicos de 
resistência são destruição ou inativação do fármaco, não permitem a entrada de 
substâncias tóxicas e ainda conseguem ejetá-las ou mudam o sítio ativo do 
fármaco para que ele não tenha nenhuma ação. 
 
 
 
14 
REFERÊNCIAS 
LEVINSON, W. Microbiologia Médica e Imunologia, 10. ed. Porto Alegre: 
Artmed, 2010. 
REECE, J. B. et al. Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015. 
ROCHA, A. Fundamentos da Microbiologia. São Paulo: Rideel, 2016. BVP 
TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. 12. ed. Porto 
Alegre: Artmed, 2017.