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Controle crescimento-microbiano . esterilização

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Controle crescimento-microbiano . esterilização

  1. 1. CONTROLE DO CRESCIMENTO MICROBIANO Prof. Gildemar Crispim Microbiologia Médica
  2. 2. O bem estar da humanidade depende em grande parte da capacidade do homem em controlar a população dos microrganismos, visando: - Prevenir a transmissão de doenças. - Evitar a decomposição de alimentos. - Evitar a contaminação da água e do ambiente.     Esse controle de microrganismos é possível pela ação de agentes físicos e químicos, que possuem propriedades de matar a célula microbiana, ou de impedir a sua reprodução. POR QUE CONTROLAR O CRESCIMENTO MICROBIANO?
  3. 3. PRINCÍPIOS DO CONTROLE MICROBIANO • DEFINIÇÕES (1) ESTERILIZAÇÃO (2) DESINFECÇÃO (3) ANTI-SEPSIA (4) DEGERMAÇÃO (5) SANITIZAÇÃO
  4. 4. PRINCÍPIOS DO CONTROLE MICROBIANO • DEFINIÇÕES 1. ESTERILIZAÇÃO: - Destruição de todas as formas de vida microbiana, incluindo os endosporos (formas mais resistentes) - Método mais comum: Aquecimento - Esterilização comercial: tratamento de calor suficiente para matar os endosporos do Clostridium botulinum nos alimentos enlatados.
  5. 5. PRINCÍPIOS DO CONTROLE MICROBIANO 2. DESINFECÇÃO: - Processo que promove a inibição, morte ou remoção de vários microrganismos patogênicos e saprófitas, sem eliminar todas as formas de vida. (somente a destruição dos patógenos vegetativos e não dos endosporos) - Métodos: - substâncias químicas - radiação ultravioleta - água fervente - vapor
  6. 6. PRINCÍPIOS DO CONTROLE MICROBIANO • DESINFECÇÃO: utilização de desinfetantes (produtos químicos) para tratar uma superfície ou substância inerte. • ANTI-SEPSIA: quando este tratamento é para um tecido vivo. Produto químico = anti-séptico ***Anti-Sépticos: menos tóxicos que os desinfetantes
  7. 7. PRINCÍPIOS DO CONTROLE MICROBIANO MODIFICAÇÕES DA DESINFECÇÃO: (A) DEGERMAÇÃO: remoção mecânica dos microrganismos, em vez da morte, em uma área limitada. ****mata somente os microrganismos e não os endosporos Ex. quando a pele é esfregada com álcool antes de receber a injeção.
  8. 8. PRINCÍPIOS DO CONTROLE MICROBIANO MODIFICAÇÕES DA DESINFECÇÃO: (B) SANITIZAÇÃO: Processo que leva à redução dos microrganismos, a níveis seguros, de acordo com os padrões de saúde pública (elimina 99,9% das formas vegetativas). Ex. lavagem de copos, talheres e louças com alta temperatura ou aplicando desinfetante químico.
  9. 9. Curiosidades -SUFIXO CIDA: Nome dos tratamentos que causam a morte direta dos micróbios (MORTE). germicida, fungicida -SUFIXO STÁTICO/STASE: Inibem o crescimento e multiplicação bacteriostase -SEPSE: Termo grego= estragado/podre (indica contaminação) Asséptico = sem contaminação
  10. 10. FUNGICIDA/BACTERICIDA: Quando um determinado produto exerce uma ação específica sobre determinado grupo de microrganismos. FUNGISTÁTICO/BACTERIOSTÁTICO: devem ser usados apenas quando eles inibem as atividades vitais daquele determinado microrganismo sem matá-lo.
  11. 11. A TAXA DE MORTE MICROBIANA • DEFINIÇÕES: A morte microbiana ocorre na forma exponencial. Após uma rápida redução da população, a taxa de morte torna-se mais lenta devido à sobrevivência de células mais resistentes.
  12. 12. TAXA DE MORTE MICROBIANA Tempo (min.) Mortes/min. nº de cél. vivas 0 0 1.000.000 1 900.000 100.000 2 90.000 10.000 3 9.000 1.000 4 900 100 5 90 10 6 9 1 Taxa de Morte é normalmente constante (Para cada 1 min. – 90 % da pop. morre)
  13. 13. FATORES QUE INFLUENCIAM O TRATAMENTO MICROBIANO 1. TAMANHO DA POPULAÇÃO 2. NATUREZA DA POPULAÇÃO 3. CONCENTRAÇÃO DOS AGENTES 4. TEMPO DE EXPOSIÇÃO 5. TEMPERATURA 6. CONDIÇÕES AMBIENTAIS
  14. 14. FATORES QUE INFLUENCIAM O TRATAMENTO MICROBIANO 1. TAMANHO DA POPULAÇÃO Quanto > a população microbiana > o tempo de tratamento 2. NATUREZA DA POPULAÇÃO - Presença de Endosporos: mais resistentes - Diferentes estágios de crescimento: células jovens mais suscetíveis (do que as na fase estacionária) - Presença de Mycobacterium (mais resistentes)
  15. 15. FATORES QUE INFLUENCIAM O TRATAMENTO MICROBIANO 3. CONCENTRAÇÃO DO AGENTES Quanto + concentrado o agente > a eficiência Exceção: álcool **** relação não linear 4. TEMPO DE EXPOSIÇÃO De acordo com a OMS (Organização Mundial da Saúde) o tempo mínimo de exposição = 30 min. (chance de haver sobreviventes de 1 em 106 indivíduos)
  16. 16. FATORES QUE INFLUENCIAM O TRATAMENTO MICROBIANO 5. TEMPERATURA - Temperaturas mais altas: mais eficiência no tratamento - 1º C aumenta 10 x a eficiência (potencializa o controle e em conjunto com o agente pode-se diminuir sua concentração) 6. CONDIÇÕES AMBIENTAIS - Presença de material orgânico: inibe a ação dos antimicrobianos químicos - pH do meio e calor: ácido (potencializa o resultado)
  17. 17. AÇÕES DOS AGENTES DE CONTROLE MICROBIANO 1. ALTERAÇÃO DA PERMEABILIDADE DA MEMBRANA Membrana Plasmática: - localizada imediatamente no interior da parede celular - regula ativamente a passagem de nutrientes para dentro da célula e a eliminação de dejetos da mesma Lesão na membrana: causa o vazamento do conteúdo celular no meio (agentes químicos e antibióticos).
  18. 18. AÇÕES DOS AGENTES DE CONTROLE MICROBIANO 2. DANOS ÀS PROTEÍNAS E AOS ÁCIDOS NUCLÉICOS Proteínas: - Enzimas = vitais para o desenvolvimento celular (ligações covalentes e pontes de hidrogênio são rompidas por certos produtos químicos e calor). DNA, RNA: - Fonte de informação genética (lesão por calor, radiação ou substâncias químicas são letais para a célula).
  19. 19. MÉTODOS DE CONTROLE MICROBIANO 1. MÉTODO FÍSICO: 2. MÉTODO QUÍMICO:
  20. 20. MÉTODOS DE CONTROLE MICROBIANO 1. MÉTODO FÍSICO: - CALOR (SECO OU ÚMIDO) - PASTEURIZAÇÃO - FILTRAÇÃO - BAIXAS TEMPERATURAS - RESSECAMENTO - PRESSÃO OSMÓTICA - RADIAÇÃO
  21. 21. MÉTODO FÍSICO 1. CALOR: - MATA OS MICRORGANISMO DESNATURANDO SUAS ENZIMAS - A RESISTÊNCIA AO CALOR VARIA DE ACORDO COM O MICRÓBIO: - Ponto de Morte Térmica (PMT): < temperatura em que todos os microrganismos em uma suspensão líquida serão mortos por calor em 10 min. - Tempo de Morte Térmica (TMT): período mínimo de tempo em que todos os microrganismos serão mortos. - Tempo de Redução Decimal (TRD ou D): o tempo, em min, em que 90 % de uma população microbiana em uma determinada temperatura serão mortas.
  22. 22. MÉTODO FÍSICO 1. CALOR: A) CALOR SECO: - Incineração: processo drástico de eliminação dos microrganismos e que destroem o produto. - Flambagem: processo onde o material é levado diretamente ao fogo, seja seco ou embebido em álcool (utilizado na desinfecção de alças de vidro). - Estufa esterilizante: amplamente utilizada para as vidrarias e outros materiais (160 ºC/2 h ou 180 ºC/1 h).
  23. 23. MÉTODO FÍSICO 1. CALOR: B) CALOR ÚMIDO: - mata os microrganismos pela coagulação das proteínas (ruptura das pontes de h – estrutura tridimensional) - ESTERILIZAÇÃO POR CALOR ÚMIDO: - Fervura (100 ºC) - Vapor de fluxo livre - Autoclave
  24. 24. MÉTODO FÍSICO FERVURA: Mata as formas vegetativas dos patógenos bacterianos, quase todos os vírus e os fungos e seus esporos (~ 10 min.) VAPOR DE FLUXO LIVRE (NÃO PRESSURIZADO) Equivalente a água fervente Não mata os endosporos bacterianos e alguns vírus Um tipo do vírus da hepatite pode sobreviver a até 30 min de fervura e alguns endosporos bacterianos resistem à fervura por mais de 20 h.
  25. 25. MÉTODO FÍSICO AUTOCLAVE: Esterilização mais confiável: temperatura acima da água fervente (através do vapor sob pressão) Quanto maior a pressão na autoclave > a temperatura 100 ºC sob pressão de 1 atm (15 libras de pressão por polegada quadrada – psi) aumentará para 121 ºC 121 ºC – suficiente para matar todos os organismos e seus endosporos por 15 min.
  26. 26. Figura 1. Autoclave
  27. 27. MÉTODO FÍSICO PASTEURIZAÇÃO: Louis Pasteur: descobriu um método prático de prevenir a deterioração da cerveja e vinho através de um aquecimento leve (suficiente para matar microrganismos que causavam a deterioração sem alterar o sabor do produto). - Principalmente utilizado na Indústria de Laticínios - Teste de eficiência: atividade da fosfatase (enzima presente no leite que após a pasteurização deve estar inativada).
  28. 28. MÉTODO FÍSICO PASTEURIZAÇÃO: Tratamento Clássico: 63 ºC por 30 min Pasteurização de Alta Temperatura e Curto Tempo (HTST – high – temperature short-time): 72 ºC por 15 s Leite Pasteurização - submetido a temperatura (72 ºC) enquanto flui continuamente por uma serpentina. Conserva-se bem sob refrigeração Esterilização – submetido a altas temperaturas (UHT – ultra-high temperature) para que possa ser armazenado sem refrigeração (a temperatura vai de 74 ºC para 140 ºC e depois retorna para a temperatura inicial)
  29. 29. MÉTODO FÍSICO Tratamentos Equivalentes: À medida que a temperatura é aumentada, muito menos tempo é necessário para matar o mesmo nº. de micróbios. Ex. Endosporos - 115º C – 70 min. -125 ºC – 7 min. 63 ºC – 30 min. (pasteurização) 72 ºC – 15 s (HTST) 140 ºC - < 1 s (UHT) Resultados similares
  30. 30. MÉTODO FÍSICO 2. FILTRAÇÃO: Passagem de um líquido ou gás através de um material semelhante a uma tela, com poros pequenos o suficiente para reter os microrganismos. - Filtro de Partículas de Ar de Alta Eficiência (HEPA – high efficiency particulate air). Ex: salas de hospitais com pacientes queimados (0,3 µm). - Filtro de Membrana – compostos por ésteres de celulose ou polímeros plásticos (normalmente usa-se filtro de 0,2 µm).
  31. 31. Bactérias retidas na superfície de um filtro do tipo Isopore® (Adaptado de Prescott et al., Microbiology, 1997) OBS: Filtro tipo Isoporo: filmes de policarbonato tratados com radiação nuclear seguido de cauterização química.
  32. 32. MÉTODO FÍSICO 3. BAIXAS TEMPERATURAS: - Depende do tipo de microrganismo e da intensidade de aplicação. - Diminuição/interrupção do metabolismo celular. Refrigeradores comuns (0 – 7 ºC): efeito bacteriostático (a temperatura afeta a reprodução e o metabolismo celular). Psicótrofos: crescem em baixas temperaturas. Mesófilos: patógenos humanos (temperatura ambiente).
  33. 33. MÉTODO FÍSICO 4. RESSECAMENTO: Na ausência de água, os microrganismos não podem crescer ou se reproduzir mas podem permanecer viáveis por anos através das formas de resistência (endosporos/esporos). A resistência ao ressecamento varia de acordo com o microrganismos.
  34. 34. MÉTODO FÍSICO 5. PRESSÃO OSMÓTICA:  Concentrações de sais – Plasmólise  Processo semelhante ao ressecamento  Bastante utilizado na conservação de alimentos. Ex: curar carnes (sal) e conservar frutas (açúcar).  Fungos – mais resistentes em crescer em baixas concentrações de água e altas concentrações de sais.
  35. 35. MÉTODO FÍSICO 6. RADIAÇÃO: Radiação tem vários efeitos sobre as células, dependendo do seu comprimento de onda, intensidade e duração. Dois tipos de radiação que mata microrganismos: - Radiação Ionizante - Radiação não-ionizante
  36. 36. RADIAÇÃO IONIZANTE: - Radiações de pequeno comprimento de onda e portanto de alta energia e penetrabilidade. - Raios Gama, raios X ou feixes de elétrons de alta Energia. (1) Raios Gama: emitidos pelo Cobalto radioativo. (2) Feixes de Elétrons: são produzidos acelerando elétrons até energias elevadas em máquinas especiais. (3) Raios X: são produzidos por máquinas similares as dos feixes de elétrons e são de natureza similar aos raios gama. MÉTODO FÍSICO
  37. 37. RADIAÇÃO IONIZANTE: Principal efeito da Radiação Ionizante: É através da ionização da água, que forma radicais hidroxila altamente reativos. Estes radicais reagem com componentes orgânicos, especialmente o DNA (destroem as pontes de H, duplas ligações) . Radical Hidroxila (OH) é outra forma intermediária do O2 sendo provavelmente o mais reativo. É gerado no citoplasma da célula por meio do efeito de radiações ionizantes. Estes radicais hidroxila são produzidos durante a respiração aeróbica na maioria dos microrganismos. MÉTODO FÍSICO
  38. 38. RADIAÇÃO NÃO - IONIZANTE: - Possui um comprimento de onda > que da Radiação Ionizante (normalmente acima de 1 nm). - Luz Ultra Violeta (UV): comprimento de onda de 4 a 400 nm, sendo o comprimento de 260 nm o mais eficiente. Desvantagem - apresenta baixa penetrabilidade (não atravessa vidros, filmes escuros e outros materiais). MÉTODO FÍSICO
  39. 39. RADIAÇÃO NÃO - IONIZANTE: A luz UV danifica o DNA das células expostas, produzindo ligações entre as timinas adjacentes nas cadeias de DNA. Estes dímeros de T = T inibem a replicação correta do DNA. 260 nm = mais efetivo para o controle microbiano (comprimento de onda é absorvido especialmente pelo DNA celular). MÉTODO FÍSICO
  40. 40. MÉTODOS DE CONTROLE MICROBIANO 2. MÉTODO QUÍMICO: Os agentes químicos são usados para controlar o crescimento de microrganismos em ambos os tecidos vivos e os objetos inanimados (DESINFETANTES). AGENTES QUÍMICOS: dificilmente se obtém a esterilidade PROBLEMA: ação dos agentes é diferente para cada micróbio.
  41. 41. - Alta toxicidade para os microrganismos - Solúvel em água - Estabilidade elevada - Inócuo para o homem e animais - Ausência de afinidade por matéria orgânica estranha - Toxicidade para os microrganismos em temperatura ambiente - Capacidade de penetração - Não ser corrosivo e nem manchar - Desodorante - Detergente CARACTERÍSTICAS DOS AGENTES QUÍMICOS
  42. 42. MÉTODO QUÍMICO TIPOS DE DESINFETANTES: 1. Compostos Orgânicos (Fenol e Compostos Fenólicos, Álcoois, Compostos de Amônio Quaternário -Quats) 2. Halogênios 3. Metais Pesados e seus compostos 4. Outros (Peroxigênios, Quimioesterilizantes Gasosos, Agentes de superfície, Biguanidas, Antibióticos)
  43. 43. MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS FENOL (ácido carbólico) E COMPOSTOS FENÓLICOS - Pastilhas de Garganta: apresenta fenol que tem um efeito analgésico mas baixo efeito antimicrobiano. Em conc. > 1% (sprays para garganta), > efeito antibacteriano. - Compostos fenólicos contém uma molécula de fenol quimicamente alterada para reduzir suas qualidades irritantes e aumentar sua atividade antibacteriana em combinação com o sabão ou detergente (bifenol, hexaclorofeno).Ação: lesam a membrana plasmática, inativam as enzimas e desnaturam as proteínas.
  44. 44. MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS BIGUANIDAS - Clorexidina (frequentemente utilizada no controle microbiano da pele e mucosas). - Efetiva para a maioria das bactérias vegetativas e fungos, mas não é esporicida - Únicos vírus afetados: certos tipos envelopados. Efeito bactericida: está relacionado à lesão que este reagente causa a membrana plasmática.
  45. 45. MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS HALOGÊNIOS - Particularmente Iodo e Cloro (agentes antimicrobianos efetivos) - I2 – efetivo contra todos os tipos de bactérias, muitos endosporos, vários fungos e alguns vírus. Mecanismo do I2: o iodo se combina ao aminoácido tirosina, um componente de muitas enzimas e outras proteínas celulares, inibindo a função proteíca. Também oxida os grupos sulfidrila (- SH) de certos aminoácidos que são importantes para manter a estrutura das proteínas.
  46. 46. MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS HALOGÊNIOS - Cl2 – como gás ou em combinação com outras substâncias químicas. - Ação germicida é causada pelo ácido hipocloroso (HOCl) Ácido Hipocloroso: ação ainda desconhecida. É um forte oxidante que impede o funcionamento de boa parte do sistema enzimático celular.
  47. 47. MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS ÁLCOOIS - Matam efetivamente as bactérias e fungos, mas não os endosporos e os vírus não-envelopados. - Os mais utilizados: Etanol (70 %) e Isopropanol VANTAGENS: agem e depois evaporam sem deixar resíduo. Mecanismos de ação: desnaturação das proteínas, rompimento da membrana e dissolução de muitos lipídios.
  48. 48. MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS METAIS PESADOS E SEUS COMPOSTOS - Bastante utilizados como germicidas ou anti-sépticos. - Prata, Mercúrio, Cobre e Zinco. - Ação Oligodinâmica (oligo = pouco) = < [metais] - > atividade antimicrobiana - Nitrato de Prata 1 %, Cloreto de Mercúrio, Sulfato de Cobre, Cloreto de Zinco. Mecanismos de ação: quando os íons de metal se combinam com os grupos sulfidrilas nas proteínas celulares ocorre a desnaturação.
  49. 49. MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS AGENTES DE SUPERFÍCIE Agentes de superfície (tensoativos ou surfactantes) podem reduzir a tensão superficial entre as moléculas de um líquido. - sabão: pouco valor anti-séptico (mais importante na remoção mecânica através da esfregação). - detergentes: ânion da molécula reage com a membrana plasmática (atuam sobre um amplo espectro de micróbios e não são tóxicos)
  50. 50. MÉTODOS QUÍMICOS MAIS USADOS ANTIBIÓTICOS - Controle microbiano através da ingestão ou aplicação superficial. - Alguns antibióticos são utilizados para controle de produtos (bacteriocina). Nisina: adicionada ao queijo para inibir o crescimento de certas bactérias da deterioração formadoras de endosporos Natamicina: antibiótico antifúngico aprovado para uso em alimentos, principalmente para queijo.
  51. 51. Antibiograma

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