Seres microscópicos, individualmente invisíveis a olho nu.

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2 Micro-organismos 2 Seres microscópicos, individualmente invisíveis a olho nu. Principais grupos de micro-organismos Grupo Organização celular Vírus Não apresentam estrutura celular Arqueas Célula procariótica Bactérias Célula procariótica Algas Célula Eucariótica Protozoários Célula Eucariótica Fungos Célula Eucariótica

3 Estrutura da célula microbiana 3

4 Controle Microbiano 4 Esterilização Esterilização Comercial Desinfecção Anti-sepsia Degerminação Sanitização Destruição de todas as formas de vidas microbiana Tratamento de calor suficiente par matar os endosporos do Clostridium botulinum nos alimentos enlatados Destruição dos patógenos vegetativos Destruição dos patógenos vegetativos em tecidos vivos Remoção dos micróbios de uma área limitada (local em torno de uma injeção) Semelhante a desinfecção, porem usado rotineiramente na indústria de alimentos

5 Métodos 5 Físicos: Temperatura; Filtração; Ressecamento; Pressão Osmótica; Radiação; Vibrações Sônicas Químicos: Desinfetantes; Antissépticos; Esterilizantes; Conservantes Químicos.

6 Métodos químicos 6 São substâncias de origem natural ou sintéticas usadas para eliminar ou inibir o crescimento de micro-organismos. A resposta dos micro-organismos aos agentes químicos varia em relação a fatores tais como ph, temperatura, presença de matéria orgânica, fase de multiplicação e presença de outros agentes químicos. Normalmente as bactérias Gram-negativas são mais resistentes do que as Gram-positivas.

7 Métodos químicos 7 Químicos Efeito estático Efeito microbicida

8 Desinfetantes 8 Compostos químicos que podem matar ou inibir o crescimento dos microorganismos, são usados em superfícies e objetos inanimados. Existem métodos para avaliar a eficácia destes desinfetantes que são o coeficiente fenólico e método da diluição e uso. Coeficiente fenólico É um processo clássico, cujo objetivo é realizar uma comparação da atividade germicida de determinação desinfetante-teste com a atividade do fenol em condições padronizadas.

9 Coeficiente fenólico 9 CF = Maior diluição do desinfetante-teste que mata o micro-organismo em 10 min, mas não em 5min. / Maior diluição fenol que tem o mesmo efeito.

10 Diluição de uso 10 Determina a concentração apropriada do desinfetante e não compara com nenhum desinfetante-padrão. Diluição aceitável: morte dos microorganismos em pelo menos 59 de cada 60 cilindros testados, em 10 minutos.

11 Tipos de desinfetantes 11 Fenol e Compostos Padrão de comparação; Raramente usado, qualidades irritantes; Ruptura da membrana plasmática, desnaturação proteínas. Álcoois Bactericida e fungicida, inofensivo contra endosporos bacterianos; Desnaturação das proteínas e dissolução dos lipídeos; Quanto maior cadeia de carbono, maior ação bactericida.

12 Tipos de desinfetantes 12 Bromo Forte agente oxidante (altamente reativo), destruindo componentes vitais das células. Iodo Um dos mais antigos e eficientes antimicrobianos; Pouco solúvel em água, porem altamente solúvel em álcool etílico; Ex. de uso: iodo 2% com iodeto de sódio 2% diluído em álcool 70%. Cloro e Compostos Clorados Agente de desinfecção universal de águas; Oxidante que destroe substancias celulares vitais. Pode combinar-se diretamente com proteínas celulares, destruindo suas atividades biológicas.

13 Tipos de desinfetantes 13 Peroxigênios (ozônio, peróxido de hidrogênio e ácido peracético Exercem ação antimicrobiana oxidando os componentes celulares dos micróbios tratados; O ácido peracético é um dos mais efetivos esporicidas químicos líquidos disponíveis, sendo considerado um esterilizante.

14 Esterilizantes Químicos São particularmente utilizados para esterilização de materiais sensíveis ao calor: bolsas de sangue para transfusão, seringas plásticas e equipamentos de cateterização. Também são utilizados para esterilizar ambientes fechados. Β-propiolactona Óxido de etileno Glutaraldeído Formaldeído Peróxido de Hidrogênio / Ác. Perácetico baixa toxicidade

15 Óxido de etileno É líquido a temperaturas abaixo de 10,8 C, e torna-se gás acima desta temperatura; É inflamável mesmo em baixas concentrações; A mistura de óxido de etileno + CO 2 combustão; e freon evita a Tem alto poder de penetração (pacotes, roupas, plásticos); Tem baixa velocidade de ação; A esterilização é por 3-4 horas, Temp C, umidade relativa 40-60%, concentração do gás mg/l, embalagem apropriada, em equipamento próprio No mecanismo de ação o óxido inativa enzimas e proteínas. Cancerígeno.

16 Β-propiolactona É líquido em temperatura ambiente, com ponto de ebulição 155 C; Não é inflamável; Causa bolhas em contato com a pele; Não tem poder de penetração; Velocidade de ação boa com os micro-organismos; Cancerígeno.

17 Glutaraldeído É um líquido oleoso e incolor; Solução a 2% (30 min) tem largo espectro de atividade antimicrobiana; Para esterilização: 2%/10 horas. Potencial cancerígeno Limite de exposição permitido 1 ppm/30min. Muito utilizado para esterilizar instrumentos cirúrgicos; Inativam proteínas formando ligações cruzadas covalentes com vários grupos funcionais destas. Cancerígeno.

18 Formaldeído Aldeído; o gás de formaldeído é um excelente desinfetante; Para esterilização o tempo mínimo é de 18 horas tanto em sol. alcoólica a 8% como aquosa a 10%. a solução aquosa a 37%, formalina é utilizada para conservar amostras biológicas; Potencial cancerígeno; Inativam proteínas e ácidos nucleicos.

19 Indicadores biológicos usados em métodos de esterilização 19 Métodos de esterilização Calor úmido Calor seco Radiação Gama Óxido de etileno Filtração Indicadores biológicos Bacillus sterothermophilus Bacillus subtilis Bacillus pumilus Bacillus subtilis Pseudomonas diminuta

20 Resistência aos Diferentes métodos 20

21 Conservantes Químicos 21 São adicionados aos alimentos para retardar a deterioração; São ácidos orgânicos simples ou sais de ácidos orgânicos. Ácido sórbico, sorbato de potássio, benzoato de potássio, ácido cítrico, entre outros; Nitrato e nitrito de sódio.

22 Conservantes Químicos 22 Agente Mecanismo de ação Uso Ácidos orgânicos: acético, lático, propiônico, benzoico sórbico e sais ph ácido com inibição do cresc. microbiano Preservação de cafés, bolos, queijos, sucos de frutas, geleias, molhos, margarinas. Nitratos e nitritos Formam ácido nitroso e óxido nítrico, que são substâncias oxidantes. Preservação de carnes curadas como presunto e bacon Gás sulfeto, metabissulfito e SO 2 Preservação de sucos vinhos e frutas secas.

23 BIOCIDAS 23 São compostos (ou misturas de compostos) capazes de matar os micro-organismos, ou eliminar o crescimento microbiológico. É o método mais comumente usado para controle da biocorrosão.

24 BIOCIDAS 24 Alvos celulares Existem diferentes alvos nos quais os agentes químicos e físicos podem atuar impedindo o crescimento dos microorganismos ou eliminando-os totalmente.

25 Alvos celulares 25 Parede celular Protege os procariotos da lise osmótica. Agentes antimicrobianos que têm como alvo esta estrutura levam â morte celular por lise osmótica.

26 Alvos celulares 26 Membrana citoplasmática É alvo de muitos agentes antimicrobianos. Uma das suas funções é o controle da passagem de nutrientes para a célula e a eliminação de substâncias tóxicas. A estrutura danificada, leva ao extravasamento do meio intracelular.

27 Alvos celulares 27 Enzimas e Proteínas Agentes que atuam nestas moléculas tais como o calor e alguns agentes químicos rompem as pontes de hidrogênio, dissulfeto ou covalentes, levando a desnaturação da proteína ou enzima com perda de suas funções celulares.

28 Desnaturação da proteína 28

29 Alvos celulares 29 DNA e RNA Os ácidos nucleicos são a fonte da informação celular. Danos nestas moléculas decorrentes de agentes físicos, como calor, radiações ou agentes químicos levam a morte celular por impedir a replicação celular e a síntese de proteínas e enzimas.

30 Substâncias x Alvos celulares 30

31 Biofilmes 31 Estrutura complexa, constituída por água, micro-organismos, polímeros excretados e material inorgânico.

32 Biofilmes 32

33 Biofilmes 33

34 Controle do Biofilme 34 Em sistemas industriais, os processos de controle devem incluir, como primeira medida, o conhecimento e controle efetivo dos microorganismos presentes nos circuitos de água, para retardar a deposição destes nas superfícies. Diante disto, as estratégias devem ser traçadas no sentido de: Evitar ou retardar a formação de biofilmes; Remover total ou parcialmente os biofilmes estabelecidos.

35 Controle do Biofilme 35 Agente Sequestrante / Quelante Dispersante Tensoativo/ Detergente Biocida Bioestático Modo de ação Formação de complexos químicos com depósitos, de forma a mantêlos em solução ou suspensão, inibindo ou mesmo reduzindo a precipitação de componentes formadores de fouling. Dispersão das células e de outras partículas coloidais de maneira a que permaneçam em suspensão e não ocorra a sua deposição nas superfícies. Redução da tensão superficial da água Eliminação dos micro-organismos; inviabilização da capacidade de adesão dos micro-organismos às superfícies. Inibição da reprodução dos micro-organismos; redução da atividade dos micro-organismos (inibição metabólica).

36 Seleção do Biocida 36 ativo contra uma gama de microrganismos; toxicidade alta para os micro-organismos alvo, e baixa para as restantes formas de vida; biodegradável; não corrosivo; a eficiência do biocida não deve ser prejudicada pela presença de materiais orgânicos e/ou inorgânicos no sistema; compatibilidade com outros aditivos; custo do tratamento; Segurança; estabilidade (ph e temperatura)

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38 BIOCIDAS 38 Oxidantes inorgânicos (cloro, bromo ozônio e peróxido de hidrogênio); não-oxidantes e orgânicos (isotiazolinas, compostos de amônio quaternário, aldeídos - glutaraldeido e a acroleina, THPS).

39 BIOCIDAS 39 Biocidas Cloro Dioxido de cloro Bromo Ozônio Isotiazolinas Quats Glutaraldeido THPS Propriedades/concentrações usuais Efetivo contra bactérias e algas; oxidante; depende do ph; 0,1-0,2 ppm (contínuo). Efetivo contra bactérias; menos efetivo sobre algas e fungos; oxidante; não depende do ph; 0,1-1,0 ppm. Efetivo contra bactérias e algas; oxidante; amplo intervalo de ph; 0,05-0,1 ppm (contínuo). Efetivo contra bactérias e biofilmes; oxidante; depende do ph; 0,2-0,5 ppm. Efetivo contra bactérias algas e biofilmes; nãooxidante; não depende do ph; 0,9-10,0 ppm. Efetivo contra bactérias e algas; não-oxidante; tem ação tensoativa; 8,0-35,0 ppm. Efetivo contra bactérias, algas, fungos e biofilmes; não-oxidante; amplo intervalo de ph; 10,0-70,0 ppm. Efetivo contra bactérias, algas, fungos; baixa toxicidade ambiental; ação especifica sobre as BRS; 10,0-100,0 ppm (contínuo).

40 Cloro 40 O cloro e seus compostos são os biocidas mais utilizados na maioria das indústrias por mostrarem-se extremamente eficazes na redução da contaminação; apresenta restrições como a geração de subprodutos tóxicos ao corpo d água e também ser um composto oxidante, provocando a incidência de processos corrosivos nos sistemas industriais; apresenta vantagens como um custo de tratamento baixo e compatibilidade com outros aditivos de tratamentos (dispersantes, inibidores de corrosão entre outros).

41 Cloro - características principais 41 MECANISMO DE AÇÃO: por meio da destruição das células, através da oxidação de suas enzimas. Esta ação se deve ao seu pequeno tamanho molecular que permite a penetração na célula intacta e a reação com a enzima. Quando o cloro se combina com água, há formação dos ácidos hipocloroso e hipoclórico, porém, somente o primeiro apresenta ação bactericida. Cl 2 + H 2 O H + Cl - + HOCl H + + OCl - Espécie biocida

42 Cloro 42 EMPREGO MAIS COMUM : 1. NO CONTROLE DO CRESCIMENTO DE ALGAS, CRUSTÁCEOS E BACTÉRIAS NA ÁGUA DO MAR BRUTA; 2.TROCADORES DE CALOR; 3.INJEÇÃO EM RESERVATÓRIOS.

43 Cloro - NaClO 43 Tratamentos contínuos com cloro: 0,1 a 0,2ppm; tratamentos periódicos: 0,5 a 1,0 ppm.

44 Cloração da água do mar 44 A efetividade da cloração depende: matéria orgânica presente; ph; temperatura.

45 Sais quaternários de amônio (QUATS) 45 Detergentes iônicos, derivados da amônia. Possuem quatro grupos orgânicos ligados a um átomo de nitrogênio do íon amônio, NH 4 + Considerados desinfetantes de baixa toxicidade; São mais efetivos contra bac Gram-positivas; Mecanismo: são tensoativos catiônicos e, como a superfície dos microorganismos está carregada negativamente, tendem a se adsorverem aos micro-organismos e, com seu poder detergente, dissolverem os lipídios e causarem perda de material celular vital.

46 Sais quaternários de amônio (QUATS) - Vantagens 46 São tensoativos; São excelentes detergentes; Formam filmes e persistem após o tratamento; Tem poder de penetrar no biofilme; Melhoram o desempenho de outros biocidas (glutaraldeído e THPS).

47 Sais quaternários de amônio (QUATS) - Restrições 47 Tendem a formar espuma; São muito reativos, diminuindo sua ação inibitória; São incompatíveis com agentes oxidantes fortes como o cloro, peróxidos, cromatos, percloratos e permanganato; Podem desenvolver resistência das bactérias; Eficiência reduzida na presença de sabões, íons cálcio ou magnésio, detergentes aniônicos.

48 Glutaraldeído 48 Composto acíclico de cinco átomos de carbono, onde os carbonos terminais são grupos funcionais Aldeídos (PENTANODIAL) Mecanismo: seus grupos funcionais aldeídos são agentes alquilantes que reagem com os constituintes básicos de proteínas (por ex.:, os grupos NH2, -OH, -COOH, e -SH) existentes na membrana, na parede celular, e no citoplasma da célula, desta forma destruindo o organismo.

49 Glutaraldeído Vantagem 49 O glutaraldeído é um biocida bastante eficiente, especialmente na inibição de BRS sésseis, quando conjugados a sais quaternários de amônio.

50 Glutaraldeído Restrições 50 Aumenta a corrosividade dos fluidos; É incompatível com aminas livres, álcalis; É altamente tóxico; É degradado na presença de o 2 ; Seu caráter corrosivo tende a ser potencializado na presença de o 2 pois as carbonilas adeídicas são convertidas à carboxilas, produzindo ácidos orgânicos que, além de metabolizados pela brs, acidifica a solução aquosa e aumenta a corrosividade ao aço carbono.

51 Antraquinona (AQ) 51 É um agente bioestático produto químico que interrompe um dos caminhos da respiração microbiana sem matar o micro-organismo. AQ é um bioestático que interrompe o processo de transferência de elétrons requerido pelas BRS para reduzir sulfato a sulfeto e, deste modo, reduz a produção de H 2 S.

52 Antraquinona (AQ) - Vantagens 52 Não-tóxica, insolúvel em água (< 70 μg/l); Inibe a respiração da BRS; Interrompe a transferência de elétrons na célula; Não afeta outras bactérias; Não mata a BRS; As espécies iônicas solúveis formam partículas coloidais em meio aquoso facilita sua penetração no biofilme e em depósitos

53 Antraquinona (AQ) - Restrições 53 Sua ação específica sobre a BRS; Apresentam alto custo; Só inibem a atividade das bactérias enquanto houver residual de produto no meio.

54 THPS - Vantagens 54 Apresenta efeito ambiental menos drástico do que as outras bases ativas biocidas normalmente utilizadas no combate aos microorganismos causadores da CIM. Totalmente solúvel em água; Efetivo em relação às BRS; Prontamente biodegradável. É oxidado a THPO (óxido de trihidroximetilfosfina), que tem baixa toxicidade aquática..

55 THPS - Restrições 55 Ser corrosivo ao aço (ph = 3,0); Formar espuma; Ser incompatível com outros produtos químicos (seq. de O 2, inibidor de corrosão, etc); Ser desativado em meios aerados; Pode formar incrustações de sulfato se dosado em altas concentrações.

56 Biodispersante 56 Um efetivo biodispersante deve dispersar as populações microbianas em suspensão, tornando-as mais sujeitas à ação dos biocidas; devem apresentar a capacidade de fragilizar as interações da matriz polimérica e as interações entre o biofilme e o material de suporte; devem ajudar na penetração dos biocidas nos depósitos orgânicos, facilitando a sua remoção pela turbulência da água circulante.

57 Biodispersante 57 biopolímero comercial obtido por fermentação através da bactéria Xanthomonas campestris pv. campestris. O seu êxito no mercado deve-se às suas características reológicas e de estabilidade. A xantana é um ótimo agente de suspensão, estabilizante, espessante e emulsificante, sendo largamente utilizada como tal em diversos tipos de indústrias, têxtil, cerâmica, agrícola, alimentos, cosmético-farmacêutico, petrolífera, entre outras.

58 Eficiência do Biocida 58 velocidade de escoamento do liquido; concentração efetiva e o tempo de contato; temperatura, ph; tipo de micro-organismos presentes, idade e qualidade do biofilme (denso e compacto ou aberto e pouco coeso); presença de matéria orgânica (que não os micro-organismos) e/ou inorgânicos em suspensão; interferência com outros substâncias dissolvidas.

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