Controle de microrganismo

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Controle de microrganismo
· Importância dos microrganismos 
· O controle de microrganismos pode ser impedido de duas formas: 
- Por eliminação (remoção ou morte): calor, radiação ou filtração. 
- Por limitação do crescimento: em algumas situações não se pode usar um método muito drástico que cause a destruição dos microrganismos, mas pode-se diminuir a velocidade de crescimento ou impedir a multiplicação dos organismos -> refrigeração ou desidratação de alimentos 
· Conceitos importantes 
· Esterilização: destruição de todas as formas de vidas microbianas, incluindo endósporos (formas de bactérias mais existentes).
· Desinfecção: destruição das formas vegetativas de microrganismo patogênicos 
· Antissepsia: destruição das formas vegetativas de patógenos em tecido vivo (pele ou mucosa).
· As substâncias químicas capazes de promover a desinfecção ou antissepsia, são denominadas: desinfetantes ou anticépticos.
· Sanitização: redução das contagens microbianas até níveis seguros 
· Assepsia: ausência de contaminação significativa.
· Conceito de morte microbiana 
· A morte de um microrganismo é a incapacidade do mesmo de se multiplicar. 
· Curva de morte microbiana 
· A população microbiana não morre instantaneamente 
· A morte microbiana é representada por uma reta, ou seja, segue um padrão exponencial 
· Cada intervalo de tempo, observa-se a morte de 90% da população, ou seja, a taxa é constante 
· O tempo em minutos necessário para redução de 90% da população, ou seja equivalente a diminuição de um ciclo logaritmo, é conhecido como tempo de redução decimal -> valor D
· Valor D é de um minuto, é constante um qualquer ponto da reta, assim o valor D é o parâmetro utilizado para se determinar o tempo total de um tratamento e garantir a destruição de toda população microbiana.
· Fatores que afetam a efetividade dos tratamentos antimicrobianos 
· Dose ou intensidade do agente: quanto maior a temperatura usada em um tratamento térmico, menor será o valor D (tempo necessário para reduzir 90% da população)
· Tipo de microrganismo: existem microrganismo que são mais resistentes que outros em determinados tratamentos microbianos. Por exemplo, micobaterias são muito resistentes, pois possuem matéria seroso de natureza lipídica em sua parede celular, esse material faz com que ela seja totalmente resistente em vários tratamentos microbianos. 
· Bactérias gram negativas (E-coli e Pseudomonas) são mais resistentes quando tratadas a 60 graus. 
· Estado fisiológico do microrganismo: o valo D também depende do estado fisiológico do microrganismo, assim para uma mesma espécie microbiana, células na fase Log de crescimento são mais sensíveis que as células na fase estacionária. Endósporos são muito mais resistentes que as células vegetativas.
· O tempo de redução decimal é afetado pelo ambiente, no qual o tratamento antimicrobiano ocorre. Por exemplo: em alimentos ácidos o mesmo microrganismo é mais sensível ao tratamento térmico, do que um alimento com pH próximo a neutralidade.
· A presença de matéria orgânica pode inativar agentes químicos, microbianos, proteínas e gorduras, exercem um efeito protetivo em tratamentos térmicos. 
· Em PH mais baixo a sensibilidade da bactéria é maior, enquanto que em ambientes mais secos, isto é, ambientes com atividade de agua menor Bacillus Cerus é mais resistente.
· O número de microrganismo a ser destruído (apesar de não afetar o valor D) é importante, pois define o tempo de tratamento microbiano.
· Se a população inicial for menor 10^4 o valor D continua sendo de 1 min, mas o valor D é reduzido.
· Como a morte microbiana não é instantânea, é necessária que o agente antimicrobiano permanece em contato com os microrganismos em tempo suficiente para alcançar a destruição. 
· Modo de ação dos agentes antimicrobianos 
· Eliminam ou limitam o crescimento microbiano, porque agem sobre estruturas e funções essências 
· Alguns tratamentos afetam a membrana plasmática, comprometendo a permeabilidade seletiva. 
- Ex: aplicação de álcool que destrói os lipídios das camadas da membrana. 
- Penicilina: provoca lise osmótica: morte celular 
- Calor: desnaturação de proteínas -> atividade catalítica
- Radiação ultravioleta: moléculas dna, formam dímeros de timina -> causando a morte de microrganismos. 
· Controle de microrganismos
· O controle pode ser feito de duas formas: 
· Métodos físicos: incluem a utilização de temperaturas altas e baixas, radiação ionizante e não ionizante, filtração e desidratação 
· Métodos químicos: desinfetantes e anticépticos, conservantes químicos (alimentos e medicamentos), substancias esterilizantes e drogas antimicrobianas utilizadas in-vivo.
· Métodos físicos: são devidos naqueles que resultam na eliminação e aqueles que causam a inibição do crescimento microbiano 
· Calor: é eficiente, fácil de ser obtido e manipulado e tem custo relativamente baixo. Dependendo do meio de transferência de calor, temos: 
· Calor úmido: (água é o veículo de transferência) acontece a desnaturação de proteínas. 
Os métodos utilizados são:
- Pasteurização e fervura: garantem a destruição de todas as células vegetativas de organismos patogênicos e deteorizadores, mas não destrói os endósporos. 
- Autoclave: utiliza-se o vapor de água como pressão, em 121 graus, por no mínimo 15min.
· Somente se garante a esterilização por autoclave.
· Calor seco: (o ar é responsável pela transferência de calor) acontece a oxidação de compostos orgânicos. Os métodos utilizados são: 
- Estufa: a esterilização é feita em uma temperatura de160/180 gruas por 2 horas.
- Incineração: utilização da chama direta na esterilização da alça de inoculação. 
· Pode- se dizer que o calor úmido é mais eficiente do que o calor seco, pois a destruição dos microrganismos ocorre em temperaturas e tempos menores, tendo em vista que a água é melhor condutor de calor em comparação com o ar.
· Para o calor: 
· Aplicação do binômio: tempo X temperatura 
- A indústria desenvolveu para evitar a deteorização microbiana, aumentar a vida de prateleira e eliminar os organismos patogênicos. 
- Tratamentos térmicos que utilizam temperaturas a baixo de 100 graus, foram denominados como Pasteurização.
· EX: pasteurização do leite é adotada para a destruição das células vegetativas mais termorresistenes. 
· O processo também reduz o número de microrganismo deteorizadores, prolongando a qualidade do leite quando mantido sobre refrigeração.
· A pasteurização do leite pode ser feita através de dois processos distintos: 
· A pasteurização lenta: 65 graus/ 30 min
· Pasteurização rápida (HDT-ST): 72 graus/ 15 segundos. 
· Ambos os tratamentos resultam na destruição do patógeno Coxiella Burnetii, são exemplos de tratamentos térmicos equivalentes – Tempo X Temperatura.
· Vários produtos industrializados são pasteurizados: ovos, produtos lácteos e diferentes tipos de bebidas. 
· Esterilização comercial: tratamento em embalagens fechadas 
· Nesse processo, os alimentos são submetidos a temperatura superiores a 100 graus por tempo suficiente para destruir esporos da Clostridum Botulinum (bactéria anaeróbia, produtora de uma neurotoxina, que causa intoxicação alimentar grave) nos alimentos. 
· Endósporos de várias espécies termofílicas podem sobreviver a esse processo de esterilização, mas não germinar e crescer em condições normais de armazenamento.
· O leite pode ser esterilizado comercialmente pelo método UHT (ultra alta temperatura). O produto é submetido a temperaturas elevadas de 130-150 C, por um curto período de 2 a 4 segundo, sendo imediatamente resfriado, permitindo que o leite possa ser armazenado em temperatura ambiente ou sem refrigeração por alguns meses. 
· A finalidade da esterilização do leite é destruição dos microrganismos deteorizadores, para se prolongar a vida de prateleira do produto. 
· Radiação: ionizante X não ionizante 
· Radiação ionizante: inclui os raios gama, raios-x, feixes de elétrons de energia.
· Possuem comprimento de onda mais curto do que a radiação não ionizante, contendo assim mais energia.· O principal efeito é a ionização da água que forma radicais hidroxila altamente reativos. Os radicais reagem com componentes celulares (lipídeos de membrana e dna) 
· Pode ser utilizada em equipamentos cirúrgicos, plásticos, drogas e vacinas, tecidos para enxerto e para a conservação de alimentos.
· Irradiação de alimentos: retardar o brotamento em tubérculos e bulbos, retardar o crescimento o amadurecimento de frutos, pode destruir insetos e microrganismo (dependendo da dose e do tempo de exposição).
· A irradiação é mais apropriada para conservação de frutas in-natura e carnes refrigeradas para eliminação da bactéria patogênica salmonella. 
· Radiação não ionizante: 
· Luz ultravioleta tem menor conteúdo energético e baixo poder de penetração. A luz UV causa excitação de elétrons, no entanto seu maior efeito é sobre o DNA, formando dímeros de timina que impedem a replicação correta do DNA. 
- Aplicação: esterilização de superfície e ar (sala cirúrgicas, salas assépticas, capelas de fluxo laminar). Raios UV não ultrapassam papel, vidro ou plástico.
· Filtração 
· A utilização de membranas filtrantes, permite a remoção da maioria das células microbianas de soluções sensíveis ao calor (vacinas e antibióticos, vitaminas), estações de tratamento de água, ar de salas assépticas ou cirúrgicas (filtra tipo HEPA). 
· Temperaturas baixas e desidratação:
· Temperaturas baixas: em refrigeração ou congelamento a taxa metabólica da maioria dos microrganismos é muito reduzida, fazendo com que não seja possível a reprodução dos mesmos ou de toxinas. 
- Aplicação: conservação de alimentos 
· O congelamento impede o crescimento dos microrganismos podendo matar algumas células, especialmente se realizado lentamente, devido a formação de cristais de gelo maiores que rompem a estrutura celular. 
· Na indústria de alimentos congelados, obta-se pelo congelamento rápido, para manter uma maior qualidade do produto.
· Desidratação ou dessecação: pode ser obtida por processo de secagem ou adição de produtos (sal e açúcar) 
· A adição de solutos provoca o alto da pressão osmótica e retira água do meio intracelular.
· Tanto em temperaturas baixa como em ambientes desidratados os microrganismos permanecem viáveis por muito tempo, assim o congelamento rápido e a liofilização (desidratação rápida em baixas temperaturas), são métodos comumente empregados nos laboratórios para a conservação de culturas microbiana por longos períodos ou até mesmo para preparo de fermento biológico na panificação ou laticínios. 
· Controle de microrganismos
· Tipo de efeitos dos agentes antimicrobianos:
· Quando um agente microbiano é aplicado acontece a parada do crescimento microbiano 
· Quando avaliamos a contagem de células viáveis, ou seja, pelo método de contagem de colônias em placas.
· O número de células permanece constante após a aplicação do agente, ou seja, não a redução da viabilidade celular: efeito bacteriostático (fungistático paralisa o crescimento de fungos).
· A partir da adição do antimicrobiano a contagem de células totais permanece constante, acontece a diminuição de células viáveis: efeito bactericida -> indica que o agente antibacteriano promoveu a morte bacteriana, ou seja, a perda da sua viabilidade celular.
· Podem existir agentes: fungicida, viricida, esporicida e esporicida. Se tais substâncias causarem a morte de vírus, esporos e algas.
- Microbicida e microbiostático: quando as substancias microbianas agirem sobre diferentes grupos microbianos 
· Para alguns agentes químicos microbianos, principalmente quimioterápicos é importante saber se eles causam efeito bacteriolítico, quando além da redução da viabilidade celular, eles também provocam a lise das células.
- O uso de antibióticos bacteriolíticos para tratamento de infecções causado por bactérias gram negativas, causa a princípio uma piora no estado clinico do paciente. Uma vez que a lise celular promove a liberação de endotoxinas por essas bactérias. Para essas infecções, as drogas que tem efeito bacteriolítico devem ser evitadas.
· Características desejáveis dos agentes antimicrobianos 
· Agentes químicos podem ser usados e utilizados para controlar os microrganismos em tecido vivos e em objetos inanimados.
· A maioria deles reduz as populações microbianos, ou mata as formas vegetativas de patógenos e poucos tem a capacidade esterilizante.
· Nem um agente químico isolado é apropriado para todas as situações, assim algumas características devem ser levadas em consideração para a escolha do agente microbiano mais adequado. 
· Características desejáveis de um agente microbiano: 
- Deve apresentar um amplo espectro: agir sobre uma variedade de microrganismo em baixas concentrações 
- Deve apresentar toxicidade seletiva: deve ser toxico para os microrganismos, mas não causar danos em seres humanos, animais e meio ambiente. 
- Solubilidade em água: deve ser solúvel em água que é o solvente geralmente empregado nos processos de desinfecção e sanitização.
- Estabilizante: isto é, manter o princípio ativo durante o armazenamento e ser estável no momento da aplicação, para permanecer em contato com os microrganismos por tempo suficiente para a sua ação antimicrobiana. 
- Homogeneidade: quando no preparo de soluções com uma concentração determinada.
- Não deve ser inativado na presença de outras substancia, além de poder de penetração (não são encontrado na maioria dos agentes microbianos, que normalmente são ativados na presença de matéria orgânica e agem apenas na superfície)
- Outros: (custo baixo, não ser tintorial nem corrosivo)
· Principais agentes químicos antimicrobianos 
· Fenol: evita a contaminação de incisões cirúrgicas. Pouco usado, devido a sua toxicidade
· Biguanidas: utilizados como antisséptico, principalmente a Clorexidade, usado na escovação pré cirúrgica e em antissépticos bocais, devido a sua eficiência e por ser considerado atóxico 
· Halogênios: iodo (antisséptico) e cloro (desinfetante), tem ação antimicrobiana e são amplamente utilizados. 
· Iodopovidona é utilizado com antisséptico apesar de ser tintorial.
· Cloro é utilizado na desinfecção da água (hipocloridrato) tem ação corrosiva 
· Álcool: usado com desinfetantes e anticépticos, são utilizados em soluções 70% para aumentar a volatilidade e aumentar o tempo de contato com os microrganismos.
- Álcool e iodo: anticéptico
· Outros agentes: podem ser utilizados com desinfetantes, anticépticos e sanitizantes, compostos a base de metais pesados, alguns agentes de superfície e quaternário de amônio.
- Metais pesados: prata, mercúrio, cobre (uso limitado pela toxicidade)
- Agentes de superfície e quaternários de amônio: sanitizantes em laticínios e frigoríficos.
· Conservantes químicos: substâncias que são adicionados intencionalmente, ou seja são considerados aditivos e tem como finalidade impedir o crescimento de microrganismo em alimentos.
· Ácidos orgânicos: sorbatos, benzoatos, propionatos. São empregados em diversos produtos de panificação.
- Em alimentos embutidos, são utilizados sais de cura, que além de condimentos com ação antimicrobiana (pimentas), incluem ainda nitrato e nitrito, que possuem ação antimicrobiana especialmente para impedir a geminação de esporos de Clostridum Botulinum e também por conferirem a com avermelhada desse produto. 
- Os processos de fermentação, além de modificarem várias características sensoriais do alimento, tem conservante. Uma vez também efeito bioconservate, uma vez que substancias antimicrobianas são produzidas pelas bactérias responsáveis pela fermentação, por exemplo: ácido lático, peroxido de hidrogênio e bacterocina (são peptídeos produzidos por bactérias lácticas, capazes de inibir outros microrganismos).
- A lisina produzida por Lactococos latcis é atualmente adicionada em queijos e produtos lácteos.
· Esterilizantes químicos
· Alguns poucos agentes químicos antimicrobianos dependendo da concentração utilizada e do tempo de exposição podem ter ação esterilizante. 
- Gás oxido de etileno: esterilização de matérias plásticos e materiaishospitalares diversos. 
- Ácido Peracético e peroxido de hidrogênio: utilizados na forma de plasma, para a esterilização de instrumentos cirúrgicos plásticos ou metálicos em cirurgias modernas. 
- Glutaraldeído: endoscópios -> possibilitam a esterilização a frio, empregada especialmente em matérias que não podem ser empregados pelo calor.
· Controle de microrganismos
· Agentes quimioterápicos: são agentes com microbicida ou microbiostáticos utilizadas in-vivo em humanos e em animais durante a vigência de um processo infeccioso, utilizadas para reduzir ou impedir o crescimento microbiano, sem causar qualquer dano à célula hospedeira. 
· A principal propriedade das drogas antimicrobianas com utilidade clinica é a toxicidade seletiva, isto é, ser tóxico para os patógenos sem afetar a célula hospedeira. 
· Podem ser produzidos por síntese química, denominados por drogas sintéticas ou produzidos biologicamente, denominados de antibióticos.
· Baixo espectro: vancomicina (agem apenas em gram positivas), polimixinas (agem em gram negativas) e isoniazidas (agem sobre micobactérias)
· Amplo espectro: tetraciclina (agem em gram positivas, negativas e clamídia) 
· Drogas antivirais: DNA (amplo) e RNA (baixos) 
· Antibióticos: compostos químicos produzidos por microrganismos (fungos ou bactérias) que inibem ou matam outros microrganismos.
· Pode-se explicar a toxicidade seletiva e o espectro de ação pelo seu mecanismo de ação:
- Possuem dois principais grupos de drogas antibacterianas: os inibidores da síntese da parede celular e os inibidores da síntese proteica.
- 50% dos antibióticos utilizados nas infecções bactérias são inibidores da síntese do peptídeoglicano (componente de membrana), portanto essas células apresentam uma excelente toxicidade seletiva, pois não afetam as células hospedeiras eucarióticas que não apresentam o peptídeoglicano. 
- No entanto, de maneira geral, essas drogas tem o espectro de ação mais restrito, pois são mais efetivas em gram positivas que apresentam a maior proporção de peptídeoglicano.
- Fazem parte desse grupo de drogas a penicilina e cefalosporina
- Inibidores da síntese proteica: agem sobre ribossomos procarióticos constituídos da subunidade 30s e 50s. Esses antibióticos tem o maior espectro de ação, porque agem tanto em gram positivas com em gram negativas. 
- No entanto, apesar de apresentarem toxicidade seletiva (pois não agem sobre os ribossomos das células eucariótica hospedeiras do tipo 80s) podem afetar os ribossomos 70s encontrados nas mitocôndrias das células quando utilizados por longos períodos.
- Além da parede celular e dos ribossomos, outras estruturas e processos podem ser alvo da ação antibacteriana, assim algumas drogas afetam o processo de síntese dos ácidos nucleicos (DNA e RNA replicação e transcrição) 
- A droga sintética ácido nalidixico atua sobre a síntese de DNA giraze de bactérias necessárias para a replicação do dna.
- Algumas drogas podem comprometer uma via metabólica essencial, a droga sintética sulfonamida causa a inibição competitiva pelo sitio catalítico da primeira enzima do ácido fólico. Drogas com esse mecanismo de ação, são chamadas de antimetabolitos.
- O antibiótico polimixina compromete o funcionamento da membrana plasmática, é restrito pois não apresenta a toxicidade seletiva. 
 
· Controle de fungos e vírus. 
· Não existem tantas drogas antifúngicas e antivirais devido a toxicidade seletiva, pois os mecanismos de síntese proteica e ácidos nucleicos de fungos e de células animas são essencialmente os mesmos, e os vírus utilizam o maquinário da célula animal para a biossíntese 
· Drogas antifúngicas
· Problema de toxicidade para o hospedeiro (uso tópico)
· Inibidores de ergosterol (polienos,azóis e alilaminas) apresentam toxicidade seletiva 
· Drogas antivirais
· Limitações por causa da toxicidade para o hospedeiro 
· Desenvolvimento a partir das medidas de controle da AIDS
· Análogos de nucleosídeos e interferons: inibidores da transcriptase reversa e de proteases virais importantes na etapa de montagem de virions.
· Resistências ás drogas antimicrobianas 
· Capacidade adquirida por um microrganismo de resistir a um agente quimioterápico ao qual era normalmente sensível.
· A maior parte envolve genes de resistência que são transferidos por meio de transferência horizontal de genes (THG): transferência de uma bactéria para outra
· Os mecanismos de resistência incluem o impedimento da entrada da droga na célula pela alteração da membrana plasmática, a capacidade de degradar o antibiótico pela ação de enzimas (betalactamases, que inativam as penicilinas), a modificação molécula alvo da droga e o bombeamento das drogas para fora da célula pelas bombas de fluxo.
· Os genes de resistência estão naturalmente presentes em alguns poucos indivíduos de uma população 
· Praticas humanas que resultam na seleção de microrganismos resistentes: 
- Uso extensivo e errôneo de antibióticos
- Uso de antibióticos na nutrição animal
· Soluções 
- Uso racional de antibióticos no ambiente hospitalar, prática médica e nutrição animal
- Pressão seletiva, uso frequente de diferentes tipos de antibióticos, possibilitando dessa maneira o aparecimento de bactérias multirresistentes a drogas
- Desenvolvimento de novas drogas e terapias alternativas (podem minimizar o problema da resistência das bactérias em relação as drogas)