Controle crescimento microbiano

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Controle do crescimento bacteriano
Ma. Ana Carolina da Silva Santos
Laboratório de Bacteriologia Médica – UNESP/Botucatu
anacarol1712@gmail.com
http://1drv.ms/1Lg2ftS
Metabolismo bacteriano
Nutrientes necessários para bactéria crescer
Condições ideais
Métodos de controle
Esterilização
Inibição
Descontaminação
Desinfecção
Métodos de controle
Esterilização: morte/remoção de todos os organismos viáveis presentes no material
Inibição
Descontaminação
Desinfecção
Métodos de controle
Esterilização: morte/remoção de todos os organismos viáveis presentes no material
Inibição: Limita-se o crescimento dos microrganismos
Descontaminação: 
Desinfecção
Métodos de controle
Esterilização: morte/remoção de todos os organismos viáveis presentes no material
Inibição: Limita-se o crescimento dos microrganismos
Descontaminação: Tratamento de objeto/superfície a fim de tornar seguro sua manipulação
Desinfecção
Métodos de controle
Esterilização: morte/remoção de todos os organismos viáveis presentes no material
Inibição: Limita-se o crescimento dos microrganismos
Descontaminação: Tratamento de objeto/superfície a fim de tornar seguro sua manipulação
Desinfecção: direcionada diretamente contra organismos patogênicos
Agentes desinfectantes: matam/inibir crescimento de patógenos
Métodos de controle do crescimento bacteriano
Agentes bactericidas: que matam as bactérias
Agentes bacteriostáticos: que impedem o crescimento das bactérias
Controle do crescimento bacteriano
Agentes físicos
Agentes químicos
Agentes antimicrobianos utilizados in vivo
Métodos físicos do controle bacteriano
Controle por agentes físicos
Métodos físicos são utilizados principalmente para promover a descontaminação microbiana, desinfecção e esterilização
Impede o crescimento microbiano ou promover a descontaminação de áreas ou materiais
Esterilização pelo calor
Método mais utilizado de esterilização
Todos os microrganismos apresentam uma temperatura ótima de crescimento → Altas temperaturas: desnaturação de proteínas e macromoléculas
Calor: mata microrganismos pela desnaturação de enzimas
Esterilização pelo calor
Calor úmido
Fervura
Mata a maioria dás formas vegetativas de patógenos bacterianos, vírus e fungos em cerca de 10 minutos
Alguns vírus (hepatite) e esporos bacterianos são resistentes à fervura
Esterilização pelo calor
Calor úmido: AUTOCLAVE
Dispositivo de aquecimento selado, que permite a entrada de vapor sob pressão
A pressão permite que a temperatura do vapor atinja valores superiores a 100ºC
Autoclave
Autoclave:
Pressão de 1,1 kg/cm2
Temperatura de 121°C
Nestas condições, o vapor mata todos os microrganismos e endosporos em um tempo de 15 minutos.
Autoclave
Cuidados ao utilizar a autoclave:
Superfície necessita estar em contato com o vapor
Vidros, bandagens: deve-se ter o cuidado para que o vapor entre em contato com toda superfície
Evitar o aprisionamento de ar em recipientes fechados
O aquecimento de recipientes grandes requer tempo extra
Frasco 2.000 ml = Tempo: 30 minutos
Autoclave
Pasteurização
Também é um método de esterilização por calor
Utiliza aquecimento precisamente controlado para reduzir a carga microbiana presente no leite e em outros líquidos sensíveis ao calor.
NÃO mata todos os microrganismos
Lenta (62,8°C/30 min) → 5°C.
Rápida (71,7°C/15 seg) → 5°C (Reduz contagem entre 97 e 99%)
Pasteurização
Esterilização por calor seco
Efeitos de oxidação 
Chama direta: Flambagem em Bico de Bunsen
Fornos Pasteur
Incineração
Esterilização por calor seco
Flambagem/Incinerção
Eliminação direta de microrganismos
Forno Pasteur
Ar quente – 170°C por 2 horas
Calor no ar é conduzido mais lentamente que o calor na água
Esterilização por radiação
Micro-ondas
Radiação ultravioleta
Raios X
Raios γ
Eletrons
Podem reduzir de maneira eficaz o crescimento microbiano quando aplicados em doses e períodos de tempo apropriados
Cada tipo de energia apresenta um mecanismo diferente
Radiação ionizante
Radiação não ionizante
Esterilização por radiação
Radiação ionizante: Radiação eletromagnética com energia para produzir íons a partir de moléculas reativas
Ionização da água: Forma radicais hidroxila (-OH)
Radicais reagem com os componentes celulares
Esterilização por radiação
Radiação não ionizante: Ultravioleta
Causa danos ao DNA que inibe a replicação correta do DNA nas cálulas.
Luz UV: Germicida
Salas de hospitais, enfermarias
Salas cirúrgicas
Fluxo laminar
Esterilização por radiação
Esterilização por filtração
Método que separa mecanicamente microrganismos de materiais fluidos (ar/líquidos)
O material passa através de um filtro que contém poros de dimensões muito pequenas que impedem a passagem de microrganismos
Seleção de filtros deve levar em conta a variação do tamanho dos contaminantes a serem excluidos
Filtro de profundidade: conjunto aleatório de fibras de papel ou de borossilicato (vidro) sobrepostas formando uma camada espessa
Empregados na esterilização do ar em processos industriais
Importantes para fins de biossegurança
HEPA: High-efficiency particulate air
Eficiência de 99,97%
Esterilização por filtração
Membranas filtrantes: Tipos mais comuns de filtro
Polímeros que suportam altas tensões
Utilizadas na esterilização de líquidos termolábeis
Esterilização por filtração
Outros métodos de controle por agentes físicos
Refrigeração: Ação bacteriostática
Alta pressão: Destrói estrutura moleculares de proteínas e carboidratos. Não destrói esporos.
Dessecação: Processo de ressecamento. Microrganismos não crescem ou se reproduzem, mas se mantêm viável.
Pressão osmótica: Alta concentração de solutos → meio hipertônico → desidrata a célula bacteriana
Métodos químicos do controle bacteriano
Agentes químicos
Utilizados para controlar o crescimento microbiano em tecidos vivos e objetos inanimados
Maioria: reduz as populações microbianas em níveis seguros ou removem as formas vegetativas de patógenos
Agentes químicos
Devemos considerar:
O material a ser desinfetado
A natureza e ação do desinfetante
Se o material está apto a desinfecção
Agentes químicos
Tipos de Agentes:
Esterilizantes
Desinfectantes
Sanitizantes
Antissépticos
Agentes químicos: Esterilizantes
Utilizados em situações onde o uso do calor ou radiação são inviáveis na descontaminação
Destroem toda forma de vida microbiana, incluindo os endospóros
Agentes químicos: Desinfetantes
Matam microrganismos vivos mas não necessariamente os endósporos
Utilizados geralmente em residências, piscinas, sistemas de purificação de água
Agentes químicos: Sanitizantes
Reduzem, porém não eliminam, o número de microrganismos a níveis considerados seguros
Utilizados na indústria em equipamentos que entram em contato com alimentos
Utilizados para tratar superfícies como balcões, pisos, paredes, etc
Agentes químicos: Antissépticos
Também chamados de germicidas
Matam ou inibem o crescimento de microrganismos, sendo atóxicos o suficiente para serem utilizados em tecidos vivos.
Compostos utilizados para lavagem das mãos ou tratamento de superfícies
Em alguns casos também podem ser desinfetantes eficazes
Fenol e compostos fenólicos
Exercem sua ação lesionando as membranas plasmáticas
Antigamente, muito utilizado no controle de infecções cirúrgicas em salas de operação
Atualmente é raramente utilizado pois irrita a pele e tem odor desagradável
Os derivados de fenol (compostos fenólicos) → moléculas quimicamente alteradas para diminuir propriedades irritantes ou aumentar atividade antimicrobiana em combinação com sabão/detergente
Fenol e compostos fenólicos
Bifenois: Derivados do fenol que possuem dois grupos fenólicos ligados por uma ponte
Utilizados em procedimentos cirúrgicos e hospitalar, em berçários e em formulações de sabonetes e pasta de dente
Espectro de Ação: Gram ( + ) e ( -), BAAR
Tempo de exposição: Efeito é imediato.
Alcoois
Exercem sua ação desnaturando proteínase dissolvendo os lipídeos
Matam efetivamente bactérias e fungos, mas não endósporos e vírus não envelopados
Geralmente utilizados para aumentar a efetividade de outros agentes químicos
Etanol – 70%
Isopropanol
Agentes de superfície
São agentes tensoativos ou surfactantes que reduzem a tensão superficial entre as moléculas de um líquido
Sabões/detergentes: Atua principalmente na remoção mecânica de microrganismos pela emulsificação e esfregação, que elimina resíduos das superfícies
Detergentes não iônicos
Agentes de superfície
Sanitizantes ácidos-aniônicos: Importantes na limpeza de utensílios e equipamentos pra laticíneos
Capacidade de limpeza → porção carregada (ânion) que reagem com a membrana plasmática
Detergentes catiônicos (quats): Modificações do íon amônia, molécula carregada positivamente (cátion)
Afetam a membrana plasmática, alteram a permeabilidade da membrana e causam a perda de componentes citoplasmáticos
Halogênicos
Iodo e Cloro: agentes antimicrobianos eficazes tanto isoladamente como constituintes de compostos inorgânicos ou orgânicos
Iodo (I2): eficaz contra todos os tipos de bactérias, muitos endósporos, vários fungos e alguns vírus
Impede síntese de proteínas e causa alteração na membrana
Cloro (Cl2): Ação pela formação do ácido hipocloroso quando adicionado à água
Forte agente oxidante que impede o funcionamento de boa parte do sistema enzimático celular
Grupo de agentes oxidantes que inclui peróxido de hidrogênio e ácido peracético
H2O2: Desinfeta efetivamente objetos inanimados, e chega a apresentar efeito esporocida nestas aplicações, especialmente em concentrações elevadas
Efeito antimicrobiano por meio da oxidação de moléculas nas células.
O ácido peracético (PAA, ácido peroxiático) é um dos mais efetivos esporocidas químicos líquidos disponíveis e pode ser usado como esterilizante. Seu modo de ação é similar ao do peróxido de hidrogênio
Peróxigênios
Prata, mercúrio e cobre
Ação oligodinâmica: Quantidades muito pequenas de metais exercem ação antimicrobiana
Quando os íons de metal pesado se combinam com os grupos sulfidrila(–SH), as proteínas são desnaturadas
Mertiolate, Nitrato de prata
Metais pesados
Aldeidos e Óxido de etileno
Os aldeídos como o formaldeído e o glutaraldeído exercem seu efeito antimicrobiano pela inativação das proteínas.
Eles estão entre os mais efetivos desinfetantes químicos
Gás formaldeído, Formalina
Glutaraldeído: Desinfecção de produtos hospitalares
Óxido de etileno: quimioesterilizante gasoso
Sua atividade depende da alquilação de proteínas
Requer a utilização de uma câmara fechada
Agentes antimicrobianos utilizados in vivo
Drogas antimicrobianas
Utilizadas para controle de doenças infecciosas
Compostos químicos de uso interno
Classificadas de acordo com: sua estrutura molecular, mecanismo de ação e espectro da atividade antimicrobiana
Sintéticos → Produzidos sinteticamente (Quimioterápicos)
Antibióticos → Produzidos por organismos vivos
Antibióticos
Agentes antimicrobianos produzidos por microrganismos
Produzidos por bactérias e fungos para inibir ou matar outros microrganismos
Podem ser modificados artificialmente para aumentar sua eficácia (semi-sentéticos)
Antibióticos
Susceptibilidade de microrganismos aos antibióticos varia individualmente
Bactérias Gram + e Gram – diferem quanto a suscetibilidade à penicilina (G- são resistentes)
Antibióticos de amplo espectro
Antibióticos de pequeno espectro
Antibióticos
Vão poder agir através da inibição de diversos processos e atividades celulares importantes aos microrganismos alvos
Síntese proteica
Síntese da parede celular
Transcrição
Antibióticos β-lactâmicos
Apresentam em sua estrutura o anel-β-lactâmico
Penicilinas
Cefalosporinas
Cefamicinas
Antibióticos β-lactâmicos
Mecanismo de ação: Inibição da síntese da parede celular
Impede a ligação cruzada entre peptídeoglicanos, no estágio final da construção da parede celular
Parede celular fragilizada e autodegradada
Diferença de pressão osmótica
Altamente seletivos → atóxicos às células do hospedeiro
Antibióticos β-lactâmicos
Penicilina
Descoberta por Alexandre Fleming, em 1929
Penicilina G: primeiro antibiótico de utilidade clínica
Ativa contra bactérias Gram positivas
Tratamento contra estreptococcus, estafilococcus e espiroquetas
Suscetíveis à penicilases (β-lactamases): enzimas produzidas por bactérias que clivam o anel-β-lactâmico 
Antibióticos β-lactâmicos
Penicilina
Modificadas quimicamente (semissintéticas): eficazes contra bactérias Gram negativas
Ampicilina, Amoxilina, Carbenicilina
Algumas penicilinas semissintéticas também são resistíveis à penicilases
Oxacilina, meticiina
Combinadas com clavulanato de potássio: resistência às β-lactamases
Antibióticos β-lactâmicos
Cefalosporina
Produzidas pelos fungos Cephalosporium sp. 
Apresentam um anel-β-lactâmico e anel di-hidroziatina
Antibióticos semissintéticos que apresentam espectro de ação mais amplo que as penicilinas e são mais resistentes à β-lactamases
Antibióticos polipeptídicos
Bacitrina: Efeitivo contra bactérias Gram+ (estafilococus e estreptococus)
Inibe a síntese da parede celular em fase anterior da inibida pelos β-lactâmicos
Vancomicina: Espectro restrito, muito eficaz contra Sthaphylococcus aureus resistentes
Surgimento de enterococcus resistentes à vancomicina (VRE)
Antibióticos: Clorofenicol
Inibe a formação das ligações peptídicas nas cadeias nascentes de poliptídeos, agindo sob a porção 50S do ribossomo
Barato, amplo espectro de ação
Efeito adversos: supressão da atividade da medula óssea
Antibióticos: Aminoglicosídeos
Antibióticos contendo animoaçúcares, unidos por ligações glicosídicas
Estreptomicina e relacionados (neomicina, gentamicina)
Tem como alvo a unidade 30S do ribossomo, inibindo a síntese proteica
Efeitos colaterais graves (neurotoxicidade e nefrotoxicidade)
Infecções Gram+
Antibióticos reserva
Antibióticos: Tetraciclina
Produzido por Streptomyces, importante uso medicinal em humanos
Primeiro antibiótico de amplo espectro (G+ e G-, clamídeas)
Interferem na atividade do ribossomo, alterando a unidade 30S
Inibição da síntese proteíca
Grande importância médica
Amplo espectro: Suprimem a microbiota intestinal
Antibióticos: Macrolídeos
Apresentam anel lactona ligado à açúcares
Eritromicina: amplo espectro, tem como alvo a unidade 50S do ribossomo, inibindo a síntese proteíca
Ineficaz contra bacilos Gram negativos
Alternativa à penicilina
Antibióticos
Estreptograminas: Combinação de dois peptídeos cíclicos. Bloquear a síntese proteica, ligando-se à unidade 50S do ribossomo
Eficiente contra ampla gama de bactérias Gram+ resistentes à outros antibióticos
Oxazolidinomas: Impedem a síntese proteica, ligando-se a unidade 50S do ribossomo.
Age principalmente em bactérias Gram +.
Totalmente sintéticas → Baixa resistência 
Antibióticos
Daptomicina: lipopeptídeo cíclico. Liga-se à membrana, formando poros e causando depolarização.
Bactérias Gram+, estafilococcus e estreptococcus
Platensimina: Inibe seletivamente enzima bacteriana central na síntese de ácidos graxos, bloqueando a síntese de lipídeos
Bactérias Gram+, incluindo infecções causadas por Staphylococcus aureus resistentes à meticilina e enterococos resistentes à vancomicina
Antibióticos
Danos à membrana plasmática: bloqueio do processo de síntese de ácidos graxos
Isoniazida, triclosano
Polimixina B: muito eficaz contra bactérias Gram negativas
Antibióticos
Rifamicinas: Inibem a síntese de mRNA.
Uso contra micobactérias no tratamento de tuberculose e lepra
Quinolonas/Fluoroquinolonas: inibição seletiva da DNA-girasse, necessária a replicação do DNA.
Tratamento de infecções urinárias, pneumonia
Pode-se desenvolver rapidamente resistência
Antibióticos
Isoniazida: Sintética, eficiente contra Mycobacterium tuberculosis (BAAR)
Age inibindo a síntese de ácido micólico
Geralmente uso combinado com outras drogas (rifampicina ouetambutol)
Etambutol: Efetiva contra micobactérias. Inibe a incorporação de ácido fenólico à parece celular
Antibióticos
Sulfonamidas: Primeiro agente antimicrobiano sintérico utilizado contra doenças
Drogas bacteriostáticas 
Inibindo a síntese de ácido fólico
A combinação com outras drogas, aumenta espectro de atividade e reduz resistência
Utilizado no tratamento de infecções urinárias