CONTROLE DE CRESCIMENTO MICROBIANO

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Microbiologia Veterinária
Crescimento e controle microbiano
INTRODUÇÃO
O controle científico do crescimento
microbiano começou somente há cerca
de 100 anos;
Pasteur levou os cientistas a
acreditarem que microrganismos eram
a causa possível de doenças.
Na metade do século XIX iniciaram as
primeiras práticas de controle
microbiano em procedimentos médicos
– lavagem das mãos e técnicas
cirúrgicas assépticas.
PRINCÍPIOS DO CONTROLE MICROBIANO
ESTERILIZAÇÃO – destruição de todas
as formas de vida microbiana,
incluindo endosporos (formas de vida
mais resistentes). `
ESTERILIZAÇÃO COMERCIAL – uso do
calor para matar os microrganismos
patogênicos sem necessariamente
degradar os produtos (alimentos). `
DESINFECÇÃO – destruição dos
patógenos vegetativos (não formadores
de endosporos), o que não é igual a
esterilidade completa – superfícies e
substância inerte. `
ANTI-SEPSIA – tem a mesma definição
da desinfecção, porém é dirigido ao
tecido vivo.
DEGERMINAÇÃO – remoção mecânica,
em vez de morte da maioria dos
micróbios, em uma área limitada; `
SANITIZAÇÃO – prática destinada a
reduzir as contagens microbianas a
níveis seguros de saúde pública, e
minimizar as chances de
transmissão de doença de um
usuário para outro.
Os nomes dos tratamentos que
causam a morte direta dos
micróbios possuem o sufixo –cida
(significa morte):
GERMICIDA – mata todos os
microrganismos
FUNGICIDA – mata os fungos
BACTERICIDA – mata as bactérias
VIRICIDA – inativa os vírus
Outros tratamentos inibem o
crescimento e multiplicação dos
microrganismos – seu nome tem o
sufixo –stático ou –stase (significa
parar).
BACTERIOSTÁTICO – inibe o
desenvolvimento bacteriano, porém
uma vez que o agente é removido, o
crescimento pode ser retomado.
TAXA DE MORTE MICROBIANA
Quando as populações
microbianas são aquecidas ou
tratadas com substâncias químicas
elas normalmente morrem em uma
taxa constante...
Se uma população de 1 milhão de
células bacterianas é tratada por 1
minuto e 90% da população morre,
temos então 100.000 células...se novo
tratamento é realizado por mais 1
minuto, 90% dos sobreviventes
anteriores morrem, isto é sobra
apenas 10.000 células vivas...e assim
por diante. ` Se a curva de
mortalidade é plotada
logaritmicamente, observa-se que a
taxa de morte é constante.
TAXA DE MORTE MICROBIANA FATORES
QUE INFLUENCIAM A EFETIVIDADE DOS
TRATAMENTOS ANTIMICROBIANOS: `
Nº DE MICRÓBIOS – quanto mais
micróbios existem no início, mais
tempo leva para eliminar a maior
parte da população
CARACTERÍSTICAS MICROBIANAS –
os endósporos são difíceis de
eliminar, e mesmo os micróbios em
forma vegetativa exibem uma
variação considerável em sua
sensibilidade aos métodos de
controle `
INFLUÊNCIAS AMBIENTAIS – a
presença de matéria orgânica
(sangue, saliva, fezes) inibe a ação
dos antimicrobianos químicos; meio
em suspensão (com gorduras e
proteínas) tende a proteger as
bactérias; pH é fator importante,
pois o calor é mais eficiente em pH
ácido `
TEMPO DE EXPOSIÇÃO –
tratamentos de calor e radiação
são muito dependentes do tempo;
os agentes químicos necessitam de
ação prolongada para que os
endósporos sejam afetados
AÇÕES DOS AGENTES DE CONTROLE
MICROBIANO ` ALTERAÇÃO DA
PERMEABILIDADE DE MEMBRANA
A membrana plasmática é alvo de
muitos agentes de controle
microbiano;
Esta membrana regula ativamente a
passagem de nutrientes para
dentro da célula e a eliminação de
dejetos da mesma; A lesão dos
lipídeos ou proteínas da membrana
por agentes antimicrobianos causa
o vazamento do conteúdo celular e
interfere com o crescimento da
célula.
As pontes de hidrogênio
(responsáveis pelas ligações
químicas que mantém a estrutura
tridimensional das moléculas
protéicas) são suscetíveis ao
rompimento pela ação do calor ou
certos agentes químicos;
Os ácidos nucléicos (DNA e RNA) são
transportadores da informação
genética – a lesão a estes pelo calor,
radiação ou substâncias químicas é
frequentemente letal para a células
– esta não pode ser replicada ou
realizar funções metabólicas
normais.
MÉTODOS FÍSICOS DE CONTROLE
MICROBIANO
Mesmo na Idade da Pedra é
provável que os seres humanos já
utilizassem algum método físico de
controle microbiano para preservar
alimentos;
A secagem e o uso do sal (pressão
osmótica) provavelmente estiveram
entre as técnicas iniciais;
Ao selecionar os métodos de
controle deve-se considerar:
- calor pode inativar vitaminas e
antibióticos - látex e borracha
podem ser danificados com o calor
- considerações econômicas:
descartáveis X vidraria reutilizável
CALOR
Causa a morte microbiana através
da desnaturação das proteínas
(úmido) ou oxidação (seco). A
resistência ao calor varia entre
diferentes micróbios.
PONTO DE MORTE TÉRMICA: É A
MENOR TEMPERATURA EM QUE
TODOS OS MICRORGANISMOS EM
UMA SUSPENSÃO LÍQUIDA SERÃO
MORTOS. `TEMPO DE MORTE
TÉRMICA: PERÍODO MÍNIMO EM
QUE TODOS OS MICRORGANISMOS
SÃO MORTOS EM UMA CULTURA
LÍQUIDA, EM UMA DADA
TEMPERTATURA.
TEMPO DE REDUÇÃO DECIMAL:
TEMPO EM MINUTOS EM QUE 90%
DE UMA POPULAÇÃO, EM UMA
DADA TEMPERATURA SERÃO
MORTOS.
O CALOR USADO NA
ESTERILIZAÇÃO PODE SER
APLICADO EM DUAS DIFERENTES
FORMAS: `
CALOR ÚMIDO: fervura, vapor de
fluxo livre, autoclave, pasteurização
e UHT.
CALOR SECO: chama direta e ar
quente (incubadora).
CALOR ÚMIDO FERVURA (100ºC – ao
nível do mar) Mata as formas
vegetativas de bactérias, quase
todos os vírus, fungos e seus
esporos em 10 minutos.
VAPOR DE FLUXO LIVRE
Vapor não pressurizado
(temperatura semelhante à fervura
=100ºC ao nível do mar)
Os endósporos bacterianos e
alguns vírus não são mortos, ou
necessitam de tempo maior de ação
para morte.
A FERVURA E O VAPOR DE FLUXO
LIVRE NÃO SÃO PROCEDIMENTOS
CONFIÁVEIS DE ESTERILIZAÇÃO. 5.
MÉTODOS FÍSICOS DE CONTROLE
MICROBIANO `
CALOR ÚMIDO
AUTOCLAVE
Método preferencial de
esterilização, usada a menos que o
material possa ser danificado pelo
calor ou umidade. Aumenta a
pressão interna, e
consequentemente a temperatura: 1
atm e 121ºC.
A esterilização em uma autoclave é
mais efetiva quando os organismos
entram em contato com o vapor
diretamente ou estão contidos em
um pequeno volume de solução
aquosa; `
Sob estas condições, o vapor em
uma pressão de cerca de 1 atm (15
psi) e 121ºC, matará todos os
organismos e seus endósporos em
cerca de 15 minutos.
PASTEURIZAÇÃO
Pasteurização lenta: em que se
aplicam temperaturas mais baixas
durante maior tempo (65°C por 30
minutos).
Pasteurização rápida: quando se
aplicam temperaturas mais altas
(75˚C) durante alguns segundos -
HTST (High Temperature and Short
Time) ou "alta temperatura e curto
tempo". `
Pasteurização muito rápida,
quando a temperatura vai de 130˚C
a 150˚C, durante três a cinco
segundos - UHT (Ultra High
Temperature) ou "temperatura
ultra-elevada".
CALOR SECO
CHAMA DIRETA OU INCINERAÇÃO `
Usado em laboratório para
esterilização da alça de inoculação
(bico de bunsen); `
Método efetivo para esterilizar e
eliminar papel, copos, sacos,
bandagens contaminadas, material
hospitalar.
AR QUENTE
Menos efetivo que o calor úmido
(vapor); Temperatura utilizada é
170ºC por 2 horas
FILTRAÇÃO
Passagem de líquido ou gás através
de um material semelhante a uma
tela com poros pequenos o
suficiente para reter os
microrganismos.
Usada para esterilização de
materiais sensíveis ao calor: meios
de cultura, enzimas, vacinas,
antibióticos.
Uso de filtros de membrana.
Composição: ésteres de celulose ou
polímeros plásticos 0,22 e 0,45 µm
de porosidade
Membrana de nitrocelulose
Uso de bomba à vácuo.
o vácuo é criado para auxiliar a
gravidade a puxar o líquido através
do filtro
FILTROS DE PARTÍCULAS DE AR DE
ALTA EFICIÊNCIA (HEPA – High
E�ciency Particulate Air)
Uso em salas cirúrgicas e ocupadas
por pacientes queimados – redução
de infecções. Removem quase todos
(99,9%) dos microrganismos maiores
que 0,3 µm de diâmetro.
O efeito depende do microrganismo
e da intensidade da aplicação.
Temperaturas de 0 a 7ºC a taxa
metabólica da maioria dos
microrganismos é reduzida – efeito
bacteriostático
BAIXAS TEMPERATURAS
Psicrófilos ainda crescem
lentamente emtemperaturas de
refrigerador – alteram o aspecto e
sabor dos alimentos.
Patogênicos não crescem em
temperaturas de refrigerador
Temperaturas baixas (abaixo do
ponto de congelamento) obtidas
RAPIDAMENTE tendem a tornar os
micróbios dormentes – não
necessariamente os mata.
O congelamento LENTO é mais
nocivo – os cristais de gelo que se
formam e crescem rompem a
estrutura celular e molecular dos
RESSECAMENTO AUSÊNCIA DE
ÁGUA – os microrganismos não
podem crescer ou se reproduzir,
mas podem permanecer viáveis por
anos...quando a água encontra-se
presente seu crescimento é
retomado.
Usado para preservar
microrganismos em laboratório:
LIOFILIZAÇÃO
RESSECAMENTO
A resistência das células
vegetativas ao ressecamento varia
com a espécie e o ambiente do
organismo
Bactéria da gonorréia – pode
suportar o ressecamento por cerca
de 1 hora Bactéria da tuberculose –
pode permanecer viáveis por meses
Endósporos bacterianos podem
sobreviver por séculos.
PRESSÃO OSMÓTICA
Uso de altas concentrações de sais
e açúcares. Criam um ambiente
hipertônico que ocasiona a saída
da água da célula microbiana
Esse princípio é utilizado na
conservação dos alimentos.
No geral fungos e bolores são muito
mais capazes de crescer em
materiais com baixa umidade.
Essa propriedade combinada com
capacidade de crescer em
condições ácidas é a razão pela
qual as frutas e grãos são
deteriorados por fungos.
RADIAÇÃO
Tem vários efeitos sobre as células,
dependendo de seu comprimento
de onda, intensidade e duração. Há
dois tipos de radiação: - Ionizante:
raios gama, raio X e feixes de
elétrons de alta energia - Não
ionizante: luz ultravioleta (UV)
RADIAÇÃO IONIZANTE `
Comprimento de onda curto (menos
de 1 nm) altamente energético. `
O principal efeito é a ionização da
água, que forma radicais hidroxila
altamente reativos - estes radicais
reagem com os componentes
orgânicos celulares, especialmente
DNA. `
É utilizada na esterilização de
produtos farmacêuticos e materiais
dentários e médicos.
RADIAÇÃO NÃO IONIZANTE (UV)
São usados para controlar o
crescimento de micróbios em
TECIDOS VIVOS e OBJETOS
INANIMADOS.
Com poucos agentes se obtêm a
esterilidade – somente há redução
das populações microbianas em
níveis seguros.
Um problema é a seleção de um
agente, pois nenhum desinfetante
será apropriado para todas as
circunstâncias.
PRINCÍPIOS DA DESINFECÇÃO
EFETIVA:
Ler o rótulo do produto: quais
grupos microbianos é capaz de
controlar e a concentração de uso; `
Natureza do material a ser
desinfetado (pH e matéria
orgânica); `
Contato microrganismo X
desinfetante; `
Temperatura de ação (quanto maior
melhor a ação).
TIPOS DE DESINFETANTES
FENOL E COMPOSTOS FENÓLICOS:
Usada por Lister (Século XIX)
cirurgia asséptica; `
Atualmente pouco utilizada – irrita a
pele e odor desagradável; `
Derivados de fenol – molécula de
fenol quimicamente alterada para
reduzir as qualidades irritantes ou
aumentar sua atividade
antimicrobiana.
HEXACLOROFENO
FENOL E COMPOSTOS FENÓLICOS:
` Ação antimicrobiana – lesão nas
membranas plasmáticas, inativa
enzimas (desnatura proteínas); `
Permanecem ativos na presença de
matéria orgânica; `
Grupos: - cresóis (desinfetantes de
superfície) - hexaclorofeno
(ingrediente de sabão)
BIGUANIDAS:
Clorexidina (estrutura e aplicação
similar ao do hexaclorofeno); `
Usada no controle microbiano na
pele e membranas mucosas; `
Combinada a um detergente ou
álcool, é utilizada para a escovação
cirúrgica das mãos e preparo
pré-operatório.
Clorexidina: - forte afinidade de
ligação com a pele ou membranas
mucosas; - apresenta baixa
toxicidade;
- ação é efetiva no controle da
maioria das bactérias vegetativas e
fungos, mas não é esporicida
- ação antimicrobiana: lesão à
membrana citoplasmática
HALOGÊNIOS
IODO e CLORO
são agentes antimicrobianos
efetivos, tanto isoladamente quanto
como constituintes de compostos
inorgânicos e orgânicos
IODO
É um dos anti-sépticos mais antigos
e mais efetivos. Tem ação contra
todos os tipos de bactérias, muitos
endósporos, vários fungos e alguns
vírus.
Ação antimicrobiana: se combina
ao aminoácido tirosina, inibindo
sua função protéica; ` oxida grupos
sulfidrila (-SH), importantes para
manutenção da estrutura de
proteínas.
Está disponível como:
tintura – solução em álcool
iodóforo – molécula orgânica da
qual o iodo é liberado lentamente
(não mancham e são menos
irritantes)
CLORO
Como gás ou em combinação com
outras substâncias químicas – é
amplamente usado.
Sua ação germicida é causada pelo
ÁCIDO HIPOCLOROSO – é formado
quando o cloro (Cl2) é adicionado à
água.
CLORO
- Ácido Hipocloroso: ` forte agente
oxidante, que impede o
funcionamento de boa parte do
sistema enzimático celular; ` forma
mais efetiva de cloro, pois tem
carga elétrica neutra e se difunde
facilmente através da parede
celular. `
Forma líquida (gás cloro
comprimido) – usada para
desinfetar água (tratamento
municipal) e piscinas
Outras formas de cloro
desinfetante: `
Hipoclorito de cálcio: usado para
desinfetar equipamentos de
laticínios e utensílios de
restaurantes. `
Hipoclorito de sódio: desinfetante
doméstico, utilizado em indústrias
alimentícias e em sistemas de
hemodiálise
CLORO CLOROAMIDAS:
cloro+amônia
compostos estáveis que liberam o
cloro durante períodos
prolongados; `
são relativamente efetivos em
contato com a matéria orgânica,
mas agem de forma lenta e menos
efetiva que outras formas de cloro;
a amônia controla o sabor e odor
do cloro;
por serem menos efetivos deve-se
empregar uma concentração maior.
ALCOÓIS
Matam efetivamente as bactérias e
os fungos mas não os endósporos e
os vírus não envelopados;
Ação antimicrobiana:
desnaturação de proteínas, e
rompimento de membranas através
da dissolução de lipídios; Alcoóis
mais comumente usados: ETANOL e
ISOPROPANOL
Tem a vantagem de agir e então
evaporar-se, sem deixar resíduos.
Porém não são considerados
anti-sépticos satisfatórios quando
aplicados a feridas – causam a
coagulação de uma camada de
proteína, sob a qual as bactérias
continuam a crescer.
A concentração ótima
recomendada é de 60 a 95% -
mesma eficiência – por isso
utiliza-se álcool 70%
O etanol puro é menos efetivo que
as soluções aquosas (etanol +
água), pois a desnaturação requer
água.
METAIS PESADOS E SEUS COMPOSTOS
Vários metais pesados podem ser
germicidas ou antisépticos:
-Prata
-Mercúrio
-Cobre
-Zinco
AÇÃO OLIGODINÂMICA –
QUANTIDADES MUITO PEQUENAS
DE METAIS EXERCEM ATIVIDADE
ANTIMICROBIANA.
Os íons do metal se combinam com
os grupos Sulfidrila (-SH) das
proteínas celulares, e ocorre a
desnaturação.
PRATA: É UTILIZADA COMO ANTI
SÉPTICO EM SOLUÇÃO DE NITRATO
DE PRATA 1%
Curativos impregnados com prata
liberam lentamente os íons que
demonstram serem úteis quando há
problemas com bactérias
resistentes à antibióticos.
EXEMPLOS DO USO DA PRATA
COMO AGENTE ANTIMICROBIANO
MERCÚRIO
Cloreto de mercúrio – tem a história
mais longa de uso como
desinfetante – amplo espectro de
atividade
EFEITO BACTERIOSTÁTICO.
- Seu uso é limitado devido sua
toxicidade, poder de corrosão e
ineficácia em contato com a
matéria orgânica;
-Utilizado em tintas para evitar
mofo;
- mercurocromo – usado
domesticamente.
Timerosal (Merthiolate)
(C9H9HgNaO2S) contém 49% de
mercúrio. Hoje a nova fórmula do
Merthiolate apresenta Digluconato
de clorexidina
COBRE
Sulfato de cobre – usado para inibir
algas verdes (algicida)
Hidroxiquinolina de cobre –
utilizados em tintas para prevenir
mofo
Telhas galvanizadas: revestidas com
zinco para evitar crescimento
microbiológico; Soluções de
bochecho – cloreto de zinco
Antifúngico em tintas – óxido de
zinco (componente de pigmentos)
– tensoativos ou surfactantes
Incluem: SABÕES e DETERGENTES
Pouco valor anti-séptico.
Degerminante (remoção mecânica
dos micróbios)
– tensoativos ou surfactantes
TRICLOCARBAN e TRICLOSAN -
inibem grampositivas
Desinfetantes de superfície
ÁCIDO-ANIÔNICO: ânions reagem
com membrana plasmática (amplo
espectro de ação)
MÉTODOS QUÍMICOS DE
CONTROLE MICROBIANO
COMPOSTOS DE AMÔNIO
QUATERNÁRIO (QUATS) – apresenta
íon amôniode 4 valências.
Agente de superfície mais
amplamente usado (detergente
iônico)
Sua capacidade de limpeza está
relacionada à parte positivamente
carregada (cátion) da molécula
São bactericidas contra
gram-positivas e em menor ação
contra gram-negativas.
Afetam a permeabilidade da
membrana plasmática.
CLORETO DE BENZALCÔNICO
CLORETO DE CETILPIRIDÍNIO
CONSERVANTES DE ALIMENTOS:
- Retardam a deterioração: o
Benzoato de sódio e ácido sórbico
– alimentos ácidos (queijos e
refrigerantes);
o Propionato de cálcio – pães o
Nitrato de sódio
– embutidos (presunto, salame,
salsicha)
ALDEÍDOS
Antimicrobianos químicos mais
efetivos - Formaldeído -
Glutaraldeído inativam proteínas
formando ligações cruzadas
covalentes com vários grupos
funcionais orgânicos (-NH2, -OH,
-COOH, -SH)
GÁS FORMALDEÍDO
– excelente desinfetante
– encontrado como FORMALINA
(37% de gás formaldeído)
Extensivamente usada para
conservar amostras biológicas e
inativar
GLUTARALDEÍDO
– menos irritante e mais efetivo que
o formaldeído.
Usado para desinfetar
instrumentos hospitalares
– pode ser considerado
esterilizante.
Usados por agentes funerários
para embalsamar.
QUIMIOESTERILIZANTES GASOSOS:
Substâncias químicas que
esterilizam em uma câmara fechada
com o uso de gás.
- ÓXIDO DE ETILENO: desnatura
proteínas Mata todos os micróbios
e endósporos, mas requer tempo de
exposição prolongado (4 a 18 horas)
Altamente penetrante
- Outros gases: óxido de propileno e
beta-propiolactona (suspeita de
serem carcinogênicos)
PEROXIGÊNICOS
Exercem atividade antimicrobiana
oxidando componentes celulares.
Ex: ozônio, peróxido de hidrogênio,
peróxido de benzoíla e ácido
peracético
AGENTES QUIMIOTERÁPICOS
Antimicrobianos úteis para a
ingestão ou injeção no tratamento
de doenças.
A principal propriedade para que
um agente quimioterápico tenha
sucesso refere-se à TOXICIDADE
SELETIVA: capacidade de inibir
bactérias ou outros agentes
patogênicos sem provocar efeitos
adversos no hospedeiro.
AGENTES QUIMIOTERÁPICOS: Duas
categorias: - agentes sintéticos:
análogos de fatores de crescimento
- antibióticos (produzidos por
microrganismos)
Agentes sintéticos: Análogos de
fatores de crescimento Ex: SULFAS
(Sulfanilamida)
Análogo do ácido p-aminobenzóico
inibe a síntese de ácido fólico,
precursor de ácidos nucléicos.
ANTIBIÓTICOS
Compostos químicos produzidos
por microrganismos que inibem ou
matam outros microrganismos –
produtos naturais.
Alexander Fleming descobre a
Penicilina em 1928
RESISTÊNCIA A COMPOSTOS
ANTIMICROBIANOS
Capacidade adquirida por um
organismo de resistir a um agente
quimioterápico ao qual este é
normalmente susceptível.
Envolve GENES DE RESISTÊNCIA:
-Trocas genéticas -Mutação