Métodos físicos e químicos de controle do crescimento microbiano

Fisioterapia

11/07/2013

Introdução

Há cerca de 100 anos iniciou-se esse controle, a partir de estudos feitos por Louis Pasteur e Joseph Lister, sendo aplicado a indústria, área laboratorial e hospitalar. A escolha do método de controle microbiano depende do material e do nível de controle que se deseja obter. O controle de microrganismos significa redução da carga microbiana e até mesmo morte e perda da capacidade reprodutiva, tendo como alvos celulares, a parede celular; membranas citoplásmicas; enzimas e proteínas; RNA e DNA.

Métodos de controle do crescimento microbiano

O crescimento celular pode ser controlado por diferentes métodos:

Métodos físicos: Temperatura, radiação, filtração. Desscação, remoção de oxigênio e Vibração ultrassônica.

Métodos químicos: Desinfetantes, antissépticos preservativos usados em alimentos.

Existe uma variação muito grande em termos de sensibilidade entre os microrganismos e os endósporos dos procariotos aos métodos físicos e químicos de controle.

Príon é uma proteína simples. Não são considerados seres vivos, porque não tem genoma, mas são infecciosos, causando sérios distúrbios, e, portanto é alvo dos processos de desinfecção e esterilização.

Métodos físicos: Os métodos físicos são muito utilizados para promover a descontaminação a desinfecção e a esterilização. Os métodos mais utilizados para atingir estes objetivos usam como principio o calor, as radiações e a filtração.

Temperatura: Calor seco e úmido

O calor é um dos mais importantes métodos para o controle do crescimento para eliminar os microrganismos. Acima da temperatura ideal de crescimento o calor vai promover a desnaturação de proteínas estruturais e enzimas, levando a perda da integridade celular à morte.

O calor seco elimina os microrganismos também por processo de oxidação. O calor úmido na forma de vapor tem o maior poder de penetração e eliminar as formas vegetativas dos procarióticos, vírus e fungos e seus poros. A morte pelo o calor é uma função exponencial que ocorre à medida que a temperatura menor será o valor D (maior temperatura, menor D ). Deste modo, são necessárias rápidas exposições à temperatura alta para grande redução no numero dos microrganismos viáveis.

Métodos que empregam o calor úmido

Autoclave: Equipamento que emprega vapor d’água sob processo que produz a temperatura mínima de 121ºC. Quanto maior a pressão da autoclave mais a temperatura. Estes métodos destroem as formas vegetativas e esporuladas a procariotos e fungos, promovendo a esterilização: Os príons são uma exceção por serem agentes extremamente resistentes aos métodos de desinfecção e esterilização. A autoclavação é uma um método muito usado em laboratórios e hospitais. O ar normalmente impede direto do agente esterilizando vapor com material, o que torna menos eficiente.

Tipos de autoclaves:

Autoclave gravitacional: O ar é removido por gravidade e sai por um ralo na parte inferior da câmera a medida que o vapor é injetado. O aquecimento é feito de fora para dentro.

Autoclave com sistema de vácuo: O ar é previamente removido por vácuo. Quando o vapor entra penetra instantaneamente os artigos na ausência de ar residual.

Pasteurização: Métodos muito usados na indústria de alimentos que só podem ser submetidos ao calor em condições controlados para não desnaturar os nutrientes. Na pasteurização ocorre uma redução no numero dos microrganismos pela exposição breve a uma temperatura relativamente alta. Não esteriliza. Existem basicamente três tipos:

- Ultra-alta temperatura
- Alta temperatura
- Baixa temperatura

Água em ebulição: É o vapor d’água livre (100ºc/20 min.). Destrói as formas vegetativas e alguns endósporos (dependendo da temperatura e da espécie de bactérias). A maior dos endósporos e alguns vírus, como o do hepatite podem sobreviver 30 minutos na fervura. Não é um método de esterilização apenas permite o controle do crescimento microbiano.

Métodos que empregam calor seco

Estufa e formo: Tem menor poder de penetração do que calor úmido usam temperatura e tempos maiores. A característica em comum entre os métodos é ausência de umidade, o que torna o processo menos eficiente e demorado.

Flambagem: Ocorre combustão completa dos microrganismos em alças e agulhas microbiológicas, as quais são aquecidas diretamente na cama do bico de Bunsen até ficarem rubras.

Incineração: É a combustão completa para descontaminação de material hospitalar de uso descartável (luvas, material plástico) e lixo contaminado em geral.

Baixas temperaturas: A baixa temperatura é um método de controle dos microrganismos porque causa diminuição na taxa de crescimento e na atividade enzimática. Pode não causar a morte celular. Os microrganismos patogênicos são geralmente mesofilos (não crescem a 5º C), embora existam exceções como verta amostras de Clostridium botulinum que crescem a 5ºC.

Métodos que empregam baixa temperatura

O efeito das baixas temperaturas sobre os microrganismos e da intensidade da aplicação.

Refrigeração: Nos os microrganismos comuns (0-7ºC) a taxa metabólica da maioria dos microrganismos é tão reduzida que eles não podem se reproduzir. A refrigeração comum tem mais efeito bacteriostático, entretanto, microrganismos psicrófilos crescem lentamente em baixas temperaturas, alterando o sabor dos alimentos após algum tempo, como, por exemplo, as pseudômonas. O método é usado para a preservação de alimentos durante período limitado de tempo.

Congelamento: Usado para preservar alimentos nas residências e na indústria alimentícia. As temperaturas abaixo do congelamento obtidas rapidamente tendem a tornar os micróbios dormentes, mas não necessariamente os matam. O congelamento lento faz com que cristais de gelo se formem e cresçam rompendo as estruturas celular e molecular das bactérias.

Radiação: As radiações constituem um método eficaz para reduzir ou eliminar os microrganismos. Existem vários tipos de radiações, eletromagnéticas como o raio x e outras radiações ionizantes, ultravioletas feixes de elétrons e micro-ondas.

Radiação ionizante: Raio x como comprimento de onda de 0,1-40nm e radiação gama (y) com comprimentos ate menores são radiações ionizantes porque possuem energia para retirada dos elétrons das moléculas, ionizando-as (formando íons)

A principal molécula ionizada é água, com a formação das radicais livres. A ação ais prejudicial é no DNA, mas atinge outras moléculas como proteínas. Leva a morte celular.

A radiação é rotineiramente usada para processos de esterilização e descontaminação de suprimentos médicos e de produtos alimentícios.

Radiação Ultravioleta: Esta radiação não ionizante tem sua atividade microbicida na faixa de comprimento de onda 240-280 nm, sendo 260 nm o comprimento mais efetivo para eliminar microrganismo.

Este tipo de radiação é mutagênico e leva a formação de dímeros de timina, que impedem a ação da DNA polimerase. Tem ação microbicida, mas baixo poder de penetração, por isso seu uso é recomendado apenas em superfícies (não atravessa sólidos muito pouco em líquidos). Muito eficaz na inativação dos vírus.

Micro-ondas: É a radiação com os maiores comprimentos de onda do espectro eletromagnético (1nm a 1m). As frequências dos fornos de micro-ondas são sincronizadas para combinar níveis de energia em moléculas de água. No estado liquido as moléculas de águas absorvem rapidamente a energia do micro-ondas, liberando-a para alimento na forma de calor. Materiais que não contem água permanecem frios (papel, porcelana, plástico), enquanto os que a contem ficam quentes.

Filtração: A filtração pode ser usada para esterilizar gases e líquidos que são sensíveis ao calor. Os filtros são compostos por grande variedade de matérias sintéticos podendo ser filtros de celulose, acetado, amianto, policarbonato, teflon ou outro material sintético com poros de 0,2-0,25m. Impedem a passagem de bactérias menos Mycoplasma sp. Entretanto, existem diferentes tamanhos de poros de acordo com o tipo de filtragem que se deseja. O uso da filtração é recomendado para materiais termolábeis em solução e na descontaminação do ar, em fluxos laminares e sistemas de ventilação nos quais o controle microrganismo é especialmente importante como salas de cirurgias e enfermarias de tubérculos e unidades de queimados.

Dessecação: Os métodos que utilizam como principio a dessecação removem a água e, como os microrganismos necessitam dela para seu crescimento, estes procedimentos são eficazes para o controle do crescimento microbiano. O mais usado é a liofilização.

Liofilização: É o congelamento rápido do material sob N² e posterior remoção da água por sublimação, sendo convertida diretamente do estado solido para o gasoso. Este método bacteriostático e menos destrutivo que o congelamento. É usado na indústria de alimentos (café, leite) e na preservação de cultura bacterianas.

Defumação: Consiste na diminuição do teor de água por exposição de alimento (carnes, peixes) durante horas ou dias a fumaça de madeira em combustão.

Remoção do oxigênio: Previne o crescimento de microrganismo aeróbio. Muito usado na indústria de alimentos (café, enlatado). No caso do café, usa o empacotamento a vácuo. Entretanto, deve-se tomar cuidado com a presença de microrganismos anaeróbios capazes de esporular em alimentos enlatados. Neste caso é melhor esterilizar pelo calor antes da remoção de oxigênio (115ºC/5min)

Vibração ultra-sônica: Consiste em vibrações sonoras de alta frequência que levam a rompimento de células, despolimerização de compostos quebras do DNA. Não esteriliza.

Métodos Químicos

São substâncias químicas de origem natural ou sintética usadas para eliminar ou inibir o crescimento dos microrganismos. A resposta dos microrganismos aos agentes químicos varia em relação a fatores tais como pH, temperatura, presença de matéria orgânica, fase de multiplicação e mesmo presença de outros agente químicos. De acordo com seu efeito nos microrganismos podem apresentar:

Efeito estático (bacteriostático, fungistático ou virustático)- inibição do crescimento. Em condições normais os microrganismos voltam a crescer.

Efeito microbicida (bactericida, fungicida, viruscida) – morte do microrganismo.

Os agentes químicos podem ser usados para descontaminação, desinfecção, anti-sepsia ou esterilização. Têm maior efeito nas células vegetativas por terem metabolismo ativo. Ocorrem variações na sua ação de acordo com concentração da substância e tempo de contato, pH, temperatura, tipo de microrganismo e presença de material orgânico (possível inativação da substância)

Desinfetantes: Compostos químicos que podem matar ou inibir o crescimento dos microrganismos são usados em superfícies e objetos inanimados. Existem métodos para avaliar a eficácia destes desinfetantes que são o coeficiente fenólico e método da diluição de uso, atualmente é o mais usado.

Coeficiente Fenólico: É um processo clássico, cujo objetivo é realizar uma comparação da atividade germicida de determinado desinfetante-teste como a atividade do fenol em condições padronizadas

Método da diluição de uso

Usado atualmente, determina a concentração apropriada do desinfetante e não compara com nenhum outro desinfetante-padrão como o método do fenol.

Antissépticos: Antissépticos são agentes químicos para uso tópico em tecidos vivos. Não podem ser ingeridos. Existe teste de toxicidade que são feitos em culturas de células para verificar o nível de toxicidade.

Índice de toxicidade (I) : É uma medida da toxicidade seletiva do antisséptico. Os testes são feitos em culturas de células e visam a verificar a toxicidade do agente químico.

Agentes químicos: Desinfetantes e antissépticos

Agentes Alquilantes: Promovem a alquilação de grupos –COOH, -OH, -SH e –NH de enzimas e ácidos nucléicos inativando-os. Em virtude da capacidade de romperem ácidos nucléicos, podem causar câncer e não devem ser usado em situações nas quais possam afetas células humanas.

Glutaraldeído: O mecanismo de ação é a alquilação (entra como subtituto) dos grupos sulfidrila, hidroxila, carbonila e grupo amino, alterando o DNA e a síntese protéica.

Formaladéido (CH20): Pode ser um agente esterilizante ou desinfetante. Ter ação sobre Gram-positivas e negativas, fungos, vírus, microbactérias e endósporos bacterianos. Para fins de esterilização, o tempo mínimo é de 18 horas tanto em solução alcoólica a 8% como aquosa a 10%.

Oxido de etileno (ETO) : Gás incolor, com grande poder de penetração e mutagênico, o óxido de etileno é misturado com gases inertes liquefeitos como freon (difluormetano) e o CO para diminuir o risco de inflamabilidade. Os vapores do óxido etileno são tóxicos para pele, olhos e membranas mucosas, além se serem cancerígenos. Exige treinamento do pessoal com controle de exames bioquímicos de sangue. Existe monitoração biológica para este tipo de esterilização. O indicador usado é o Bacillus subtilis var niger.

Fenol: O fenol (ácido carbólico) e seus derivados fenólicos são agentes desnaturantes de proteínas. Os derivados possuem alterações na estrutura do fenol que aumentam a ação antimicrobiana e diminuem a toxicidade. Por exemplo: alqui-fenois (orto, metade paracresóis).

O fenol é mais usado para desinfetar superfícies e culturas que serão descartadas. Entretanto, dependendo da sua concentração, pode ter diferentes níveis de ação:
- Fenol 0,5-1% - anti-séptico
- Fenol 5%- desinfetante

O fenol promove uma desinfecção de nível médio ou intermediário oi baixo. Podem ser usados para descontaminação de superfícies hospitalares, artigos metálicos e de vidro.

Binguanida: A clorexidina é um composto clorado, semelhante ao hexaclorofeno, que é eficaz contra vários micróbios, mesmo na presença de matéria orgânica. Muito sado no controle da densidade microbiana em pele e mucosas. Combinada com detergente ou álcool, também é usada para escovação cirúrgica das mãos e na preparação pré-opeatória de pacientes.
Halogênios: Hipoclorito de sódio, cloro e Iodo

Cloro e compostos clorados: Agentes oxidantes, que oxidam grupos-SH e _NH de enzimas, inibando-as e inativando ácidos nucléicos são eficazes contra vírus, bactérias Gram-positivas e negativas, fungos, micobactérias, todos os tipos de vírus e endósporos.

Usado na desinfecção hospitalar e de água (alimentação, piscinas). Em hospital é indicado para desinfecção de nível médio de artigos e superfícies e também para descontaminação de superfícies durante 10 minutos com 1% de cloro ativo.

Solução de Iodo: Agente químico usado com desinfetante ou anti-séptico, é uma forte agente ixidante ( completa e inativa proteínas) e pode ser usado na forma de álcool ioado. Têm ação contra células vegetativas, endósporos, vários fungos e alguns vírus. Um mecanismo propostos é aquele em que o iodo se combina com o aminoácido tirosina, aminoácido encontrado em varias proteínas e enzimas inibido suas funções.

Quaternários de Amônio (QUATS): São desinfetantes surfactantes, detergentes iônicos, derivados da amônia. Possuem quatro grupos orgânicos ligados a um átomo de nitrogênico do ion amônio NH+. Considerados desinfetantes de baixa toxicidade e classificados com atividade de baixo nível, é mais efetivo contra bactérias Gram-positivas do que Gram-negativas P. aeruginosa, E. coli e Salmonella typhimurium são resistentes a sua ação. Ativos contra alguns fungos e vírus não-lipídicos.

Sabões: Agentes tensoativos ou surfactantes são capazes de reduzir a tensão de superfície entre as moléculas de um liquido. São os detergentes e sabões. O sabão tem pouco valos com anti-séptico, mas remove mecanicamente os micróbios pela esfregação.

Peroxigênio: Próxido de hidrogênico, áciddo peracético e ozônio

São agentes químicos oxidantes

Peróxido de hidrogênio: O peróxido de hidrogênico é usado como agente esterilizante na indústria de alimentos para filtros e tubulações há muito tempo e, em ração de sua eficácia, passou a ser usado em outras áreas, inclusive na prática hospitalar para antisséptico. É um agente antimicrobiano eficaz, quando utilizado isoladamente.

Gás plasma ou plasma esterilizante de peróxido de hidrogênico: Definido como o quarto estágio da matéria, o plasma é produzido altas temperaturas e em decorrência de um campo eletromagnético. É composto por nuvens de elétrons, íons e moléculas neutras. O sistema de esterilização utiliza o peróxido de hidrogênio como gás substrato. É um processo rápido que ocorre a baixa temperatura.

Ácido peracético: Este agente pode ser usado em baixas concentrações, possui rápida atividade contra microrganismos, procariotos, inclusive endósporos, fungos e vírus. Considerado desinfetante de níveis intermediários e altos. Decompõem-se produtos não tóxicos (água, oxigênio e peróxido de hidrogênio). É efetivo na presença de matérias orgânica.

Ozônio: Forma altamente reativa do oxigênio que é gerada passando o oxigênio através de descargas elétricas de alta voltagem. É frequentemente uasado para suplementar o cloro na desinfecção da água. Apresenta a vantagem de ser microbicida sem contaminantes. A desvantagem é ser mais caro que o cloro, sem atividade residual.

Álcoois: Promovem a desnaturação de proteína e desorganização dos lipídeos de membrana. São indicados para desinfecção de níveis abaixo ou intermediário. Os álcoois na contração 60-90% são excelentes bactericidas, principalmente paras as formas vegetativas. Atuam também sobre células de Mycobacterium tuberculosis, alguns fungos e vírus lipofílicos. Sua indicação é prara desinfecção de artigos e superfícies; e o tempo de exposição recomendado é 10 minutos. O álcool etílico possui maior ação germicida, menores custo e toxicidade do que o isopropílico, que por sua vez, tem maior ação para vírus hidrofílicos.

Metais pesados: Os metais pesado usado em agentes químicos são o selênio, o mercúrio, e cobre e a prata. O nitrato de prata já foi muito usado para prevenir infecções oftálmicas por gonococos em bebês na hora do parto, mas depois foi substituído por antibióticos.

Corantes: alguns corantes podem ser usados, como o azul de metileno, que inibe o crescimento de algumas bactérias, e o cristal violeta, conhecido como violeta de genciana, que bloqueia a síntese de parede celular, impedindo o crescimento do bactérias Gram-positivas

Testes de validação, indicadores químicos e indicadores biológicos

Teste de validação programas desenvolvidos para assegurar a reprodutibilidade e confiabilidade do processo, garantindo resultado satisfatório e segurança. A validação verifica a eficiência do equipamento para ele exigida.

Substâncias químicas usadas como preservativos de alimentos: O uso de preservativos químico nos alimentos é um método para prevenir a decomposição dos alimentos e o crescimento de patógenos.

Ácidos orgânico: Ácidos acético, cítrico, lático, propiônico, benzoico sórbico ou seus sais são efetivos no controle do crescimento. Ácido propiônico é eficaz contra fungos filamentosos e usados em bolos, cafés e vários tipos de queijos.

Nitrato e Nitritos: Combina-se com prótons e formam ácido nitroso e óxido nítrico, substâncias fortemente oxidantes, desestabilizando proteínas e a membrana. Causa a inibição de várias bactérias, inclusive Clostridium botulinum. Desvantagem: reações com grupos amina e formação de nitrosamina (cancerígeno). São usados na “cura” e carnes como bacon e presunto. Preservam o tom vermelho da carne.

Gás sulfeto, metabissulfito: Causam a redução de pontes dissulfeto. Usados em sucos, vinhos e frutas secas.

Adição de sal e açúcar: O meio hipertônico provoca a redução da qualidade intracelular de água. Altas concentrações de açucares, sais ou outras substâncias criam este meio que retira a água dos microrganismo por osmose, A perda da água interfere na função celular e, eventualmente, acarreta a morte celular.

Conclusão

Sendo de suma importância o controle do crescimento microbiano em qualquer área profissional, na fisioterapia não poderia ser diferente, a manipulação do paciente, o local de trabalho, objetos e equipamentos utilizados no tratamento de pessoas devem ser higienizados de forma adequada, a fim de evitar a propagação de micróbios existentes no meio, no profissional e até mesmo no paciente, proporcionando a descontaminação e combatendo a disseminação de doenças.

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