EQB353 Microbiologia Industrial Escola de Química / UFRJ

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1 DESINFECÇÃO E ESTERILIZAÇÃO

2 O crescimento de micro-organismos pode ser controlado através de métodos químicos e físicos. Este controle pode levar à eliminação total dos micróbios ou não. Dentre os métodos de eliminação parcial de microrganismos de determinado material ou ambiente, os mais conhecidos são os de desinfecção e anti-sepsia. Os agentes químicos são utilizados para controlar o crescimento de micróbios tanto em tecidos vivos como em objetos inanimados. A maioria dos agentes químicos somente reduz a população bacteriana. Nenhum desinfetante isolado será apropriado para todas as circunstâncias. i

3 Condições que afetam a atividade antimicrobiana ana i) Tamanho da população; p ii) Intensidade ou concentração do agente microbiocida; iii) Tempo de exposição ao agente; iv) Temperatura na qual os microorganismos são expostos ao agente microbiocida; v) Natureza do material contendo os micro-organismos; organismos; vi) Características dos microorganismos; vii) Condições ambientais (ph, concentração de carboidratos, presença de matéria orgânica)

4 Intensidade ou concentração do agente Temperatura na qual os microrganismos são expostos ao agente Células de Escherichia coli expostas à várias concentrações de fenol a 35 o C Células de Escherichia coli expostas à solução de fenol 4,62 g/l em temperaturas entre 30 o C e 42 o C

5 Anti-sepsia Inativação ou redução do número de microrganismos presentes em um tecido vivo, com substâncias anti-sépticas. Desinfecção Inativação ou redução do número de microrganismos s presentes em um material inanimado, não implicando na eliminação de todos os microrganismos viáveis. Porém elimina a potencialidade infecciosa do objeto ou superfície de trabalho (eliminação de microrganismos patogênicos). Assepsia Impede a entrada de microrganismos em áreas de trabalho (manobras assépticas). Esterilização eliminação de toda e qualquer forma de vida presente em um determinado material ou ambiente. Sanitização é o tratamento que leva à diminuição da vida microbiana nos utensílios alimentares e equipamentos de manipulação de alimentos até os í i d úd úbli níveis segurosde saúde pública.

6 AGENTES QUÍMICOS Desinfecção e Esterilização por Agentes Químicos

7 Agentes Químicos bactericida = mata os microorganismos presentes num meio bacteriostático = apenas inibe as atividades metabólicas dos microorganismos presentes num meio

8 DESINFETANTES compostos químicos utilizados na desinfecção FENOL (alteração da estrutura de proteínas coagulação) açã a) % - antisséptico b) 5% - desinfetante c) 89% - cauterizante Alterações na estrutura do fenol aumento da ação antimicrobiana e diminuição da toxicidade (alquil-fenóis orto, meta e para-cresóis; creolina).

9 FENOL Atividade antimicrobiana de compostos fenólicos

10 HALOGÊNIOS (agentes oxidantes inibição de enzimas com grupos SH e NH 2 ) a) Hipoclorito de Sódio (água sanitária) NaOCl b) Cloro Cl 2 NaOCl + H 2 O NaOH + HOCl Ácido hipocloroso Cl 2 +H 2 O HOCl + H + +Cl - a) Desinfecção hospitalar e de água (alimentação e piscinas) b) VANTAGEM: permanência de atividade residual (sem recontaminação) OZÔNIO (desinfecção da água O 3 ) a) VANTAGEM: microbicida sem contaminantes b) DESVANTAGEM: custo oneroso, sem atividade residual

11 DESINFETANTES SURFACTANTES diminuição da tensão superficial entre regiões de caráter polar e apolar que estão em contato. a) ALVO: interface da membrana celular com o meio polar ao redor b) Estrutura do surfactante: Região Polar: grupo polar catiônico Região Apolar: hidrocarboneto de cadeia longa a) Exemplo: compostos quartenários de amônia (QUATS)

12 AGENTES ALQUILANTES promovem a alquilação de grupos COOH, -OH, -SH e -NH 2 de enzimas, inativando-as. Formaldeído (3-8%) Lisofórmio (38%) Glutaraldeído germicida (instrumentos médicos) Superfície das células, com as proteínas, aumentando a elevação do ph, reagindo com grupos aminas livres das proteínas - aglutinação celular. Óxido de etileno gás esterilizante, tóxico e inflamável Substitui o átomo de hidrogênio (alquilação) de grupos funcionais de proteínas, ácidos nucléicos e outras moléculas desnatura proteínas e danifica RNA e DNA.

13 AGENTES ALQUILANTES Decréscimo do número de esporos de Bacillus subtilis com 1200 mg/l de óxido de etileno e 40% de umidade

14 ANTI-SÉPTICOS compostos utilizados para fazer antissepsia Uso em tecidos vivos (uso tópico) Não podem ser ingeridos intoxicação Índice de toxicidade (I) = éuma medida da toxicidade seletiva do anti- séptico.ostestessãofeitosemculturasdecélulasevisamaverificar a toxicidade do agente químico. O ideal é não superar o valor de 1,0. I = Maior diluição que mata células de cultura em 10 min Maior diluição que mata bactérias em 10 min

15 ÁLCOOL (etílico ou isopropílico) a) desnaturação de proteínas b) desorganização dos lipídeos de membrana c) agente desidratante d) Antisséptico e desinfetante e) Maior ação em células vegetativas do que em esporos f) Aumento da eficácia: diluição a 70% em água ETANOL assepsia de pele (seca rápido e desidrata a pele) ISOPROPANOL mais eficiente, menos volátil, mais tóxico.

16 ALCOOIS Atividade antimicrobiana de álcoois

17 IODO (forte agente oxidante complexação e inativação de proteínas) a) AÇÃO: age sobre esporos, fungos e vírus b) USO: 2% em água ou solução alcoólica c) Assepsia de tecidos / sabonete de iodo Observação: o iodo combina com o aminoácido tirosina, inibindo suas funções, além de oxidar grupos SH de certos aminoácidos. É um excelenteanti-séptico,utilizadoemsoluções2%emáguaouemsolução alcoólica para anti-sepsia de tecidos e tratamento de feridas.

18 HEXACLOROFENO derivado clorado do fenol (mesma ação) a) USO: sabonetes (assepsia das mãos em pré-operatório), antiperspirantes / pastas de dente Biguanidas semelhante ao hexaclorofeno (composto clorado derivado do Fenol)

19 PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO (H 2 O 2 ) antisséptico fraco (3%) a) USO: anti-sepsia de feridas pela liberação rápida de O 2 (catalase) b)ação: breve AGENTES SURFACTANTES sabonetes (lauril sulfato de sódio) - AÇÃO: rompimento da membrana celular, diminuição da tensão superficial, altera a permeabilidade celular.

20 Modo de Ação de Agentes Anti-microbianos i

21 Métodos para Avaliação da Potência Anti-microbiana

22 Métodos para Avaliação da Potência Anti-microbiana

23 Técnica do Coeficiente de Fenol Exemplo de um resultado do método para teste da potência de desinfetantes organismo empregado: Salmonela typhi

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25 AGENTES FÍSICOS Esterilização de Equipamentos e Meios por Métodos Físicos

26 CALOR O calor é um dos mais importantes métodos utilizados para o controle do crescimento e para eliminar os micro-organismos. É seguro, barato e não forma produtos tóxicos. Acima da temperatura ideal de crescimento, o calor vai promover a desnaturação de proteínas estruturais t e enzimas, levando a perda da integridade celular e conseqüentemente a morte. O calor pode ainda ser dividido em calor seco e calor úmido. O calor seco elimina micro-organismos também por processo de oxidação. O calor na forma úmida de vapor tem maior poder de penetração e elimina as formas vegetativas de procariotos, vírus, fungos e esporos. A morte pelo calor é uma função exponencial que ocorre a medida que atemperatura se eleva.

27 Características ti dos micro-organismos i

28 Agentes Físicos Filtração Calor Radiações

29 Depende do tipo de micro-organismo = endosporos necessitam de maior tempo de contato (Endosporo Bacillus sterarothermophilus a 105ºC = 250 minutos)

30 Calor Úmido Temperatura Elevada + Umidade Maior efetividade para destruir micro-organismos organismos Desnaturação irreversível de proteínas Resistência das proteínas ao calor é um função da hidratação da célula ( água entrada nos domínios protéicos mudança conformacional = desnaturação)

31 Calor Úmido Carboidratos alterações em função do calor (caramelização produtos tóxicos) Papel importante na esterilização ESTERILIZAÇÃO A VAPOR SOB PRESSÃO (AUTOCLAVE) ESTERILIZAÇÃO CALOR ÚMIDO CONTÍNUO ESTERILIZAÇÃO CALOR ÚMIDO FRACIONADO

32 Calor Úmido 1. Autoclave utiliza o calor na forma de vapor d água dágua sob pressão. Utilizado no preparo de meios para o cultivo de microrganismos, vidrarias. Quando o vapor em fluxo livre, a 100 C C, é colocado sob uma pressão de 1 atmosfera acima da pressão do nível do mar, a temperatura sob para 121 C. Et Este método destrói formas vegetativas ti e esporuladas (121ºC/15-30 min.) de procariotos, fungos, promovendo a esterilização.

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34 AUTOCLAVAÇÃO Tempo de exposição requerido para esterilização em autoclave de soluções aquosas em vários recipientes Temperatura superior a 100ºC VAPOR SATURADO SOB PRESSÃO

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36 2. Água em Ebulição utiliza o calor na forma de vapor d água livre. Destrói apenas formas vegetativas (100ºC/20 min.). 3. Tindalização utiliza o calor na forma de vapor d água livre. Visa destruir formas vegetativas e esporuladas. É também denominada esterilização fracionada ou intermitente (100ºC/20 min, durante 3 dias consecutivos). Uili Utilizado no preparo de alguns medicamentos, vacinas, etc.

37 4. Pasteurização É um método muito utilizado nas indústrias de alimentos no preparo do leite, cremes, cerveja, etc e que só podem ser submetidos ao calor em condições controladas para não desnaturar os nutrientes. Ocorre uma redução no número de populações microbianas pela exposição breve a uma temperatura relativamente alta. Porém não necessariamente todas as formas vegetativas são destruídas. Existem 3 tipos de pasteurização: Ultra-temperatura t t (UHT) 141 C por 2 seg. Alta temperatura (HTST) 72ºC por 15 seg Baixa temperatura (LHT) 63ºC por 30 min

38 Calor Seco Destruição por oxidação dos constituintes químicos Requer maior tempo e menor eficiência (calor úmido) Transferência lenta do calor e o nível de hd hidratação das células tende a diminuir FORNO PASTEUR INCINERAÇÃO FLAMBAGEM

39 Calor Seco Fornos ou Estufas Têm menor poder de penetração que o calor úmido, utilizando tempos e temperaturas maiores. De um modo geral, utiliza o calor seco a 180ºC durante 30 minutos ou 160 C por 2 horas. Muito utilizado paravidrarias i eparamateriais is danificáveis ispela umidade d como os metais ou óleos.

40 Flambagem Ocorre a combustão completa dos micro-organismos em alças e agulhas microbiológicas, esterelizando-as: aquecimento ao rubro na chama do bico de Bunsen ( ºC). Incineração É a combustão completa para descontaminação de material hospitalar de uso descartável (luvas, material plástico) além de lixo contaminado e animais de laboratório (> 1.000ºC)

41 Uso de temperaturas t para o controle microbiano

42 RADIAÇÕES As radiações constituem um método eficaz para reduzir ou eliminar os micro-organismos. Existem vários tipos de radiações eletromagnéticas como o Raio X e outras radiações ionizantes, ultravioleta, feixes de elétrons e microondas. Radiações Ionizantes (X, γ, α, β) As principais i i fontes de radiação ionizante são o cobalto 60 e o césio 137. Geração de moléculas altamente reativas Um átomo emite elétrons de alta energia, ionizando a molécula receptora A morte celular resulta da formação de uma cadeia de ionização do DNA

43 RADIAÇÕES Ultravioleta (U.V.) Radiação não-ionizante com atividade microbicida efetiva na faixa de comprimento de onda entre 220 e 300 nm. nm Purinas e Pirimidinas = absorção em 260 O poder de penetração é muito baixo PIRIMIDINAS = produção de ligações cruzadas entre pirimidinas adjacentes na mesma m fita DNA, formando dímeros de timina - MUTAÇÃO (também ocorre no RNA)

44 FILTRAÇÃO Filtros Bacteriológicos i empregados para esterilizar materiais termolábeis como soro, enzimas, antibióticos, etc. São filtros de materiais diversos como ésteres (acetato ou nitrato) de celulose ou amianto. Também existem os filtros HEPA, que são filtros de alta eficiência para retenção de partículas do ar, encontrado no fluxo laminar.

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46 Câmaras de Fluxo Laminar Filtros de ar de alta eficiência (90%) Membranas de acetato de celulose

47 Baseado nos agentes químicos e físicos... Material Limpo x Material Sujo Qual o procedimento para esterilizar material limpo? -Ação física ou ação química? Qual o procedimento para descartar material sujo? - Ação física ou ação química?

48 EFICIÊNCIA DE AGENTES FÍSICOS E QUÍMICOS NA ESTERILIZAÇÃO E DESINFECÇÃO DE MATERIAIS E COMPONENTES INDUSTRIAIS CONHECIMENTO DOS ASPECTOS FISIOLÓGICOS DOS MICRO-ORGANISMOS CONHECIMENTO DOS ASPECTOS FÍSICO- QUÍMICOS DOS COMPONENTES A SEREM ESTERILIZADOS