Aula 7 - Agentes químicos e físicos

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05/06/2019
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Agentes antimicrobianos 
– químicos e físicos
• Bacteriostático: propriedade de inibir a multiplicação, é
reversível
• Bactericida: propriedade de destruir bactérias, é irreversível
• Séptico: caracterizado pela presença de microrganismos
patogênicos
• Asséptico: caracterizado pela ausência de microrganismos
patogênicos
Introdução
• Limpeza: remoção mecânica de compostos que poderiam ser
usados como nutrientes pelos microrganismos. Também
remove:
• Pó
• Terra
• Matéria inorgânica
• Microrganismos
Controle do crescimento microbiano
• Descontaminação: limpeza realizada com agentes químicos ou
físicos com o objetivo de remover agentes contaminantes.
• Por exemplo: fluidos e secreções corporais
Controle do crescimento microbiano
• Descontaminação: termo usado para descrever um processo
ou tratamento que torna um material hospitalar, instrumento
ou superfície, seguro para o manuseio e uso.
• Não significa, necessariamente, que este material está seguro
para sua utilização no paciente – descontaminação pode
variar desde um processo de esterilização ou desinfecção até
a simples lavagem com água e sabão
Controle do crescimento microbiano
• Sanitização: redução da carga microbiana nos utensílios
alimentares e equipamentos de manipulação de alimentos até
os níveis seguros à saúde pública – processo que utiliza
agentes químicos
Controle do crescimento microbiano
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• Desinfecção: redução do número de microrganismos,
principalmente patogênicos, em um material inanimado e,
consequente, eliminação de sua potencialidade infecciosa
• Desinfetante: mais comum são substâncias químicas, mas pode ser
realizada por métodos físicos (água em ebulição)
Controle do crescimento microbiano
• Desinfecção de baixo nível: agentes tem ação contra a maioria das
bactérias, alguns vírus e fungos, mas não inativam microrganismos
mais resistentes como micobactérias e os endósporos bacterianos.
• Desinfecção de nível intermediário: agentes destroem a maioria das
bactérias incluindo as micobactérias, mas não os endósporos.
• Desinfecção de alto nível: agentes são eficientes contra todos os
microrganismos, exceto endósporos.
Controle do crescimento microbiano
• Antissepsia: redução do número de microrganismos,
principalmente patogênicos, em tecidos vivos e, consequente,
eliminação de sua potencialidade infecciosa
• Antisséptico: substância química utilizada em concentração adequada
para os tecidos vivos
Controle do crescimento microbiano
• Esterilização: eliminação total dos microrganismos e esporos,
através de métodos físicos e químicos
• Estéril: sem qualquer forma de vida
Controle do crescimento microbiano
• Alvos celulares: locais onde os agentes químicos e físicos poderão
atuar impedindo o crescimento ou eliminando-os totalmente
• Parede celular: agentes ocasionam a morte celular por lise
osmótica
• Membrana citoplasmática (alvo de muitos agentes): danos nessa
estrutura levam a alteração da permeabilidade
Controle do crescimento microbiano
• Alvos celulares:
• Enzimas e Proteínas: agentes rompem as pontes de hidrogênio,
dissulfeto ou covalentes, resultando na desnaturação da proteína
ou enzima e perda de suas funções celulares
• DNA e RNA: danos nessas moléculas levam à morte celular por
impedir a replicação celular e síntese de proteínas e enzimas
Controle do crescimento microbiano
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• Tanto o desenvolvimento quanto a morte bacteriana ocorrem
em proporções logarítmica
• Redução em número de microrganismos por “causas naturais”
= redução em número de microrganismos tratados com
agentes antimicrobianos
Controle do crescimento microbiano
• Ex: calor – extensamente estudado
• Quando o calor é aplicado a um material a taxa de
mortalidade permanece logarítmica – se 20% dos organismos
morrem no primeiro minuto, 20% dos que permaneceram
vivos morrem no segundo minuto e assim por diante
Uma proporção definida dos organismos morre em um dado 
intervalo de tempo
Controle do crescimento microbiano
• Ex: calor – extensamente estudado
• Se a população são 100 microrganismos em uma taxa de
mortalidade de 30%: 70 irão permanecer no 1° minuto, 49
após o 2° minuto, 34 após o 3° minuto e somente 1 após 12
minutos
Quanto menos organismos presentes, menor é o tempo para 
concluir a esterilização
Controle do crescimento microbiano
• ≠ agentes antimicrobianos afetam de forma ≠ as spp de
bactérias e seus endósporos
• 1 mesma sp bacteriana pode ser mais susceptível a um agente
antimicrobiano em uma fase do crescimento do que em outra
Controle do crescimento microbiano
• Fase mais susceptível (maioria das bactérias): crescimento
logarítmico – muitas enzimas estão efetuando ativamente
reações de síntese
Os microrganismos diferem em sua susceptibilidade aos 
agentes antimicrobianos
Controle do crescimento microbiano
• Fatores que afetam a eficiência:
• Tempo de exposição
• Temperatura – índice de mortalidade acelerado pelo aumento da
temperatura
• pH – pH que aumenta o grau de ionização do agente químico,
frequentemente, aumenta a capacidade de penetrar na célula
• Concentração* – altas concentrações podem ser bactericidas e
concentrações mais baixas podem ser bacteriostáticas
Agentes antimicrobianos químicos
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• Seleção dos desinfetantes: ideal
• Ser rápido mesmo agindo na presença de substâncias orgânicas
• Ser eficaz contra todos os tipos de agentes infecciosos, sem destruir os
tecidos ou ser tóxico
• Penetrar facilmente no material a ser desinfetado, sem danificar ou
descorar o material
• Ser fácil de preparar e estável, mesmo quando exposto à luz, calor ou
outros fatores ambientais
• Ser economicamente viável e fácil de se obter e usar
• Não ter odor desagradável
Agentes antimicrobianos químicos
• Participam de uma ou mais reações que danificam
componentes celulares
• Reações que afetam as proteínas
• Reações que afetam as membranas
• Reações que afetam outros componentes celulares
• Reações que afetam os vírus
Mecanismos de ação dos agentes 
químicos
• Reações que afetam as proteínas: Hidrólise, oxidação e a ligação
de átomos ou grupos químicos
• Maioria dos agentes químicos é utilizado em concentração e por
tempo suficiente para causar a desnaturação permanente das
proteínas
• Condição que leva a morte do microrganismo
• Caso a estrutura da proteína possa ser restaurada, o agente
químico é bacteriostático
Mecanismos de ação dos agentes 
químicos
• Reações que afetam as membranas:
• Composição proteica: reações anteriores
• Composição lipídica: rompidas por substâncias que os dissolvem
– surfactantes (álcoois, detergentes, quaternário de amônia)
Mecanismos de ação dos agentes 
químicos
• Reações que afetam outros componentes celulares:
• Agentes alquilantes podem substituir o hidrogênio nos grupos
aminas dos ácidos nucléicos
• Alguns corantes como o cristal violeta interferem na formação da
parede celular
• Ácido lático e propiônico inibem a fermentação (impedem a
formação de energia)
Mecanismos de ação dos agentes 
químicos
• Reações que afetam os vírus:
• Inativação pela destruição do ácido nucléico ou de suas proteínas
• Agentes alquilantes (óxido de etileno, ácido nitroso e
hidroxilamina) alteram DNA ou RNA e são considerados eficazes
na inativação de vírus
Mecanismos de ação dos agentes 
químicos
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• Reações que afetam os vírus:
• Agentes que desnaturam proteínas atuam da mesma forma em
bactérias e vírus
• Certos corantes (laranja de acridina e azul de metileno) tornam
os vírus susceptíveis a inativação pela luz visível, pelo
rompimento do ácido nucléico
Mecanismos de ação dos agentes 
químicos
• Agentes Alquilantes
• Fenol e derivados
• Biguanida
• Halogênios e derivados
• Quaternários de amônio
• Sabões
• Álcoois
• Metais pesados e derivados
Agentes químicos – principais grupos
• Promovem a alquilação de grupos (COOH, OH, SH e NH2) de
enzimas e ácidos nucléicos inativando-os
• Rompem ácidos nucleicos:câncer – não devem ser utilizados em
situações que afetem células humanas
• Glutaraldeído, formaldeído, β-propionolatona (soluções aquosas) e
óxido de etileno (gasosa)
Agentes alquilantes
• Glutaraldeído: usado para desinfecção e esterilização
• Tem amplo espectro e ação esporicida
• Promove desinfecção de alto nível (artigos termossensíveis)
• Não é indicado para desinfecção e descontaminação de superfícies
• Uso limitado pelos vapores irritantes, odor desagradável e potencial
cancerígeno
• Presença de material orgânico diminui a eficácia
• Equipamentos de anestesia gasosa, endoscópio de fibra ótica,
equipamentos de aspiração...
Agentes alquilantes
• Formaldeído: usado para desinfecção e esterilização
• Tem amplo espectro e ação esporicida
• Esterilização: tempo mínimo 18 horas (solução alcoólica 8% e aquosa
10%)
• Solução e vapores são irritantes para membranas mucosas dos olhos,
do nariz e do trato respiratório.
• Potencialmente carcinogênico
• Drenos, cateteres, enxertos de acrílico...
Agentes alquilantes
• Óxido de etileno: gás incolor com grande poder de penetração e
mutagênico – esterilização
• Vapores de óxido de etileno são tóxicos para pele e membranas
mucosas
• Cancerígeno
• Esterilização: 3-4 horas, 50-60°C, 40 a 60% de umidade relativa, 500 a
600 mg/L de concentração do gás e embalagem (própria para material
cirúrgico)
• Marcapassos, próteses, materiais com fibra ótica (laparoscopia)...
Agentes alquilantes
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• Desnaturação de proteínas
• Derivados: maior ação antimicrobiana e menor toxicidade
• Timol: utilizado como antisséptico, particularmente em infecções
por fungos
• Fenol 0,5-1%: antisséptico – Fenol 5%: desinfetante (nível médio ou
baixo)
Fenol e derivados
• Desinfecção de superfícies, artigos metálicos e de vidro
• Hexaclorofeno e diclorofeno (derivado com Cl): antisséptico em
sabões, cosméticos...
• Hexaclorofeno: utilizado com muita cautela em hospitais, pois é
absorvido e pode causar lesões neurológicas
Fenol e derivados
• Clorexidina: composto clorado semelhante ao hexaclorofeno
• Atua na membrana citoplasmática – efeito bactericida (afeta vírus com
envelope lipídico)
• Eficaz mesmo na presença de matéria orgânica
• Muito utilizado como antisséptico
• Combinada com álcool ou detergente: escovação cirúrgica das mãos
• Baixa toxicidade – evitar contato com olhos
Biguanida
• Cloro e compostos clorados: oxidam grupos SH e NH2 de enzimas
inibindo-as e inativando ácidos nucléicos
• Amplo espectro de ação
• Ácido hipocloroso (Cl ou hipoclorito de Na + água) – forma mais efetiva
• Desinfecção hospitalar (nível médio) e de água (cloraminas)
• Uso limitado pela presença de matéria orgânica
• Corrosivo para metais e mármore e descolorante
Halogênios e derivados
• Solução de iodo (I2): desinfetante e antisséptico (agente oxidante –
complexa e inativa proteínas)
• Álcool iodado – ação contra células vegetativas, endósporo, vários
fungos e alguns vírus
• Iodóforos (iodo combinado a uma molécula orgânica e liberado
lentamente) – não mancham e são menos irritantes do que o iodo
• Não recomendado para metais (oxidação) e materiais que mancham
• Dos mais antigos antissépticos utilizados
Halogênios e derivados
• Possuem 4 grupos orgânicos ligados a um átomo de N do íon amônio
(NH4
+)
• Danos na membrana citoplasmática
• Desinfetantes de baixa toxicidade e baixo nível
• Mais efetivos contra G+
• Em altas concentrações podem ser tóxicos
• Bastante utilizado para superfícies e equipamentos (alimentos)
• Ex.: Cloreto de benzalcônio, cetrimida
Quaternários de amônio
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• Agentes tensoativos ou surfactantes
• Pouco valor como antisséptico
• Ação mecânica
Sabões
• Peróxido de hidrogênio (H2O2): utilizado como esterilizante na
indústria de alimentos e antisséptico para ferimentos
• Em feridas abertas é degradado pela catalase de células eucarióticas
• Em feridas profundas inibe o desenvolvimento de anaeróbios
• Eficaz quando utilizado isoladamente (3-6%) ou em combinação com
ácido peracético (0,2%)
• Baixa toxicidade
• Inativado por matéria orgânica
Peroxigênios
• Ácido peracético: utilizado em baixas concentrações (0,001 – 0,2%)
• Eficiente, inclusive contra, endosporos, fungos e vírus
• Desinfetante de médio e alto nível
• Efetivo na presença de matéria orgânica
• Nenhum efeito tóxico
• Utilizado em equipamentos médicos e processamento de alimentos
Peroxigênios
• Ozônio: forma altamente reativa do oxigênio
• utilizado para complementar o Cl na desinfecção da água
• Mais caro que o cloro
• Não apresenta atividade residual
Peroxigênios
• Causam desnaturação de proteínas e solubilização dos lipídeos da
membrana
• Desinfecção de nível baixo ou intemediário
• Bactericidas para células vegetativas
• Álcool etílico possui maior ação microbiocida, menor custo e
toxicidade do que o álcool isopropílico
Álcoois
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• Se, Hg, Cu e Ag
• Nitrato de Ag – prevenção de infecções oftálmicas por gonococos,
atualmente substituído por antibióticos
• Compostos mercurais orgânicos precipitam enzimas, mas não são
mais utilizados, são muito tóxicos (mercúrio cromo)
• Sulfito de Se – elimina fungos, inclusive esporos (micoses)
Metais pesados
• Azul de metileno – inibe o desenvolvimento bacteriano
• Violeta genciana – bloqueia a síntese de parede celular, impede o
desenvolvimento de G+
Corantes
• Ácidos orgânicos:
• Acidez inibe a maioria dos procariotos
• Nitratos e nitritos:
• Formam ácido nitroso e óxido nítrico, que são altamente oxidantes.
Reagem com grupos aminas formando nitrosamina (cancerígeno)
• Sal e açúcar:
• Meio hipertônico que causa a desidratação das células
Substâncias químicas como preservativos de 
alimentos
• Aquecimento
• Refrigeração
• Dessecação
• Irradiação
• Filtração
Agentes antimicrobianos físicos
• Calor
• Aquecimento é o método de esterilização preferido para todos
os materiais que não são danificados pelo calor
• Rapidamente penetra em materiais densos não facilmente
penetrados pelos agentes químicos
Agentes antimicrobianos físicos
• Calor - definições
• Ponto térmico de morte: é a temperatura que mata, em 10
minutos, todas as bactérias cultivadas em caldo, em pH neutro,
por 24 horas
• Tempo de morte térmica: é o tempo necessário para matar todas
as bactérias em um meio de cultura específico a uma
determinada temperatura
Agentes antimicrobianos físicos
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• Calor - definições
• Tempo de redução decimal (DRT) ou valor D: é a quantidade de
tempo necessária para matar 90% dos organismos em uma dada
população a uma temperatura específica
• Maior a temperatura: menor o valor D
• Medições de importância na indústria, principalmente
alimentícia, e em laboratórios
Agentes antimicrobianos físicos
• Calor seco (forno)
• Causa a maioria dos danos através da oxidação das moléculas
• Penetra nas substâncias mais lentamente que o calor úmido
• Utilizado para esterilizar objetos de metal e vidro e é o único
meio satisfatório para esterilizar óleos e pós
• Esterilização: 171°C por 1 h; 160°C por 2 h; 121°C por 16 h –
dependendo do volume
Agentes antimicrobianos físicos
• Calor seco (chama)
• Utilizada para esterilizar por incineração
• Cuidados: formação de cinzas e aerossóis
Agentes antimicrobianos físicos
• Calor úmido
• Água fervente destrói células vegetativas da maioria das
bactérias e fungos e inativa alguns vírus
• Autoclave: água ferve sob pressão, atingindo maiores
temperaturas – 121°C por 15-20 minutos são suficientes para
esterilizar
Agentes antimicrobianos físicos
• Calor úmido - autoclave
• O ar deve ser eliminado para que a câmara se encha de vapor
• Embrulhar objetos com papel alumínio pode prejudicar a
penetração do vapor
• Grandes volumes de materiais podem necessitar de mais tempo
para serem esterilizados
Agentes antimicrobianos físicos
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Verificação da esterilidade - Bacillus stearothermophilus
• Pasteurização
• Não é um processo deesterilização
• Importante no processamento de leite: elimina Mycobacterium
spp.
Agentes antimicrobianos físicos
• Refrigeração
• Utilizada, fundamentalmente, para preservação de alimentos
• Entretanto, diversos microrganismos continuam a se desenvolver
em temperatura de refrigeração
Agentes antimicrobianos físicos
• Congelamento
• Reduz significativamente as reações químicas
• Utilizado na preservação de alimentos e microrganismos
• Para microrganismos utiliza-se temperaturas muito baixas e
crioprotetores para formação de pequenos cristais de gelo
• Gelo seco (-78°C); freezer (-80°C) ou nitrogênio líquido (-180°C)
Agentes antimicrobianos físicos
• Secagem
• Muito utilizada na preservação de alimentos
• Ausência de água inibe a ação de enzimas
• Endósporos sobrevivem ao processo
Agentes antimicrobianos físicos
• Liofilização
• Ou congelamento a seco, é utilizado para preservação duradoura
das culturas de microrganismos
• O congelamento rápido permite que os microrganismos
sobrevivam e, mantidos congelados a seco, podem sobreviver
por anos
Agentes antimicrobianos físicos
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• Radiação ultravioleta
• É absorvida pelas bases nitrogenadas, podendo destruir a
molécula de DNA
• Importante na inativação de vírus, mas mata muito menos
bactérias por causa dos mecanismos de reparo do DNA
• Apresenta ação apenas superficial e tem sua vida útil restrita
(devem ser monitoradas)
Agentes antimicrobianos físicos
• Radiação ionizante – raios X e raios gama
• Danificam o DNA e produzem peróxidos (agentes oxidantes)
• Utilizadas para esterilizar equipamentos plásticos de laboratório,
equipamentos médicos, produtos farmacêuticos e alimentos
Agentes antimicrobianos físicos
• Filtração
• Para que ocorra esterilização é necessário que os poros sejam
excessivamente pequenos
• Utilizada principalmente para materiais que seriam destruídos
pelo calor – nutrientes especiais, meios, vitaminas, produtos
farmacêuticos
• Membranas filtrantes de nitrocelulose são amplamente utilizadas
e apresentam poros de 25 μm a menos de 0,025 μm
Agentes antimicrobianos físicos
• Filtros de partículas do ar de alta eficiência - HEPA
• Utilizados em sistema de ventilação onde o controle microbiano
é especialmente importante: salas de cirurgia, unidade de
queimados, capelas de fluxo laminar...
• Também capturam organismos liberados nas salas ocupadas por
pacientes com tuberculose ou em laboratórios onde são
estudados microrganismos perigosos
Agentes antimicrobianos físicos
• Pressão osmótica (classificações distintas – diferentes
autores)
• Meio hiperosmótico causa plasmólise (perda de água) das células
bacterianas que irá interferir severamente com a função celular e
pode acarretar a morte celular
Agentes antimicrobianos físicos
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• Remoção do Oxigênio
• Previne o desenvolvimento de microrganismos aeróbios –
utilizada na indústria de alimentos
• Deve-se tomar cuidado com a presença de microrganismos
anaeróbios capazes de esporular em alimentos enlatados
Agentes antimicrobianos físicos
Agente Ações Utilizações (exemplo)
Calor seco Desnatura proteínas Esterilizar vidrarias e objetos de 
metais; incineração
Calor úmido Desnatura proteínas Esterilização em autoclave
Pasteurização Desnatura proteínas Elimina patógenos do leite
Refrigeração Reduz a taxa de reações enzimáticas Alimentos – não mata 
microrganismos
Congelamento Reduz grandemente a taxa da maioria 
das reações enzimáticas
Com glicerol para conservar 
microrganismos
Dessecação ou 
secagem
Inibe enzimas Alimentos
Liofilização Inibe enzimas Preservar microrganismos
Agente Ações Utilizações (exemplo)
Luz UV Desnatura proteínas e ácidos nucléicos Reduzir número de 
microrganismos em salas de 
cirurgia
Radiação 
ionizante
Desnatura proteínas e ácidos nucléicos Esterilização de plásticos e 
produtos farmacêuticos
Filtração Remoção mecânica Esterilizar meios, vitaminas, 
vacinas
Pressão 
osmótica
Remove água dos microrganismos Alimentos