CONTROLE DE MICRORGANISMOS

CONTROLE DE

MICRORGANISMOS

Prof. Paulo Henrique Grazziotti Microbiologia do Solo Microbiologia do Solo

6. CONTROLE DE MICRORGANISMOS

6.1. PRINCÍPIOS

 Esterilização  é a destruição de todas as formas de vida

microbiana, incluindo os endosporos sessenta

 Esterilização Comercial  aquecimento ao calor suficiente para

destruir os endosporos de Clostridium botulinum em alimentos enlatados

 Desinfecção  destruição de patógenos vegetativos. Subs.

químicas radiação U V água fervente ou vapor químicas, radiação U.V., água fervente ou vapor

 Anti-Sepsia  desinfecção de tecidos vivos. O produto químico é

chamando de Anti-séptico

 Degerminação remoção mecânica da maioria dos micróbios.

Ex. algodão com álcool usado na aplicação de uma injeção

 Sanitização reduz as contagens microbianas a níveis seguros.

Louças e talheres tratados com água quente ou imersão em um desinfetante químico

 Sepse (grego) estragado ou podre (contaminação Inibição do crescimento microbiano

X

Morte do organismo

(BacterioSTÁTICO, fungiSTÁTICO) (BacteriCIDA, fungiCIDA)

Sepse (grego)  estragado ou podre (contaminação

bacteriana)

 Asséptico  livre de patógenos

6.2. TAXA DE MORTE MICROBIANA

Tempo, min Mortes por minuto No_{de sobreviventes}

0 0 1.000.000 1 900.000 100.000 2 90.000 10.000 3 9.000 1.000  é constante 4 900 100 5 90 10 6 9 1

 A morte microbiana tb ocorre de forma exponencial.

 Assim, após uma rápida redução do número, a taxa de morte pode

tornar-se mais lenta, devido à sobrevivência de células mais resistentes

 Fatores que influenciam:

-

n

o

_{inicial de microrganismos}

-

características microbianas. Ex. endosporos

-

tempo de exposição

-

concentração do agente (se for químico)

i fl ê

i

bi

t i

-

influências ambientais:

sobrevivência  > M.O. (sangue, feses, gorduras)

 > pH

Para agentes químicos, o aumento de 1°C da

temperatura aumenta em 10 vezes a eficiência do processo

6.3. AÇÕES DOS AGENTES DE CONTROLE

 Alterações da Permeabilidade de Membrana 

vazamento do conteúdo celular

 Dano às Proteínas e aos Ácidos Nucléicos

Dano às Proteínas e aos Ácidos Nucléicos





perda de atividade e, ou desnaturação

Métodos físicos e químicos de

controle dos microrganismos

FÍSICOS  Temperatura  Filt ã QUÍMICOS  Desinfetantes  A ti é ti  Filtração  Ressecamento  Pressão Osmótica  Radiação  Antissépticos  Preservativos usados em alimentos



Temperatura

Calor

desnaturação das enzimas

resistência diferencial determinada por  Ponto de Morte Térmica (PMT)  é a menor ( ) temperatura em que todos os microrganismos em uma suspensão serão mortos em 10 minutos

 Tempo de Morte Térmica (TMT)  período mínimo de

tempo em que todas bactérias em uma cultura líquida

Tempo de Redução Decimal (TRD, ou valor D) 

tempo, em min, em que 90% de uma população de bactérias em uma dada temperatura serão mortas

Calor

ÚMIDO

 Fervura ou fluxo de vapor  A t l SECO  Flambagem  I i ã  Autoclave  Pasteurização  Incineração  Ar quente



Calor úmido

 Fervura ou fluxo de vapor  mata estruturas vegetativas de

bactérias, fungos e quase todos vírus em 10 min. Pratos, pias, etc.

 Autoclave  esteriliza em 15’ a 1 atm (ou libras) de pressão (121o_C).

Hospitais e laboratórios

 Pasteurização  Desnaturação das proteínas

 tratamento do leite a 72o_{C por 15” (serpentina), mata quase todos}

i i C j i h d it d

os microrganismos. Cerveja e vinhos podem necessitar de tratamento diferente

 HTST  High-temperature, Short-time  UHT  Ultra-high temperature

- o leite é aquecido a 140o_{C em menos de 1” em uma câmara de}

vapor

- é mantido por 3” em um tubo de armazenamento

- resfriado em câmara de vácuo

- em menos de 5” a temp. sode de 74o_{C para 140}o_{C e retorna a 74}o_C



Calor seco

mata por efeitos de oxidação

Chama direta (Flambagem)  queima os contaminantes

até se tornarem cinzas

Incineração  idem. Utilizado para curativos, carcaças  Esterilização com ar quente (estufas e fornos)  170o_C

por 2 h, vidraria e instrumentos e agulhas



Temperatura

Frio

 redução das reações químicas e possíveis alterações

nas proteínas.

 congelamento lento forma cristais de gelo que podem

romper a membrana, mas em geral é bacteriostático

 Filtração  filtros de acetato de celulose ou

nitrocelulose

  0,22 a 0,45 m para bactérias e de 0,01 m para vírus

 utilizado para esterilizar toxinas, enzimas, vacinas,

antibióticos, etc.

 Ressecamento  interrupção do metabolismo,

bacteriostático. Conservação de alimentos

 Pressão Osmótica  idem

OBS: Fungos são mais tolerantes ao ressecamento,

elevada pressão osmótica e baixo pH 

Deterioração de frutas e grãos

 Radiação  seu efeito é dependente do comprimento

de onda (), intensidade e duração

Raios R i X UV Infraver- Microon- Ondas do 10-5 ₁₀-3 _{1 10}3 ₁₀6 ₁₀9 ₁₀3_m

1 m nm

O Espectro de Energia Radiante

Raios

gama Raios X UV Infravermelho Microondas Ondas do rádio Luz visível 200 400 450 500 550 600 650 700 750 nm 330 350 300 295 280 250 Luz UV UV na luz solar Bronzeamento Bactericida

Comprimento de onda aumenta Energia aumenta

 Radiação Ionizante   mais curto, menos que 1 nm  ionização da água, formando radicais hidroxilas

reativos, que reagem principalmente com o DNA

- Raios gama  são emitidos pelo Co radioativo  alto poder de penetração mas requerem muitas

horas em grandes massas

Feixes de elétrons feixes de elétrons acelerados

- Feixes de elétrons  feixes de elétrons acelerados

produzidos em máquinas

 baixo poder de penetração e requerem alguns

segundos

 esterilização de seringas plásticas, luvas

cirúrgicas, e cateteres

- Raios X  são produzidos similarmente aos feixes de

elétrons e de natureza similar aos raios gama

 Radiação Não-ionizante

  maior, acima de 1 nm - UV (260 nm)  produz ligações entre timinas

adjacentes no DNA, que inibem a replicação correta do DNA

 Baixo poder de penetração  Salas de hospitais, vacinas, etc.

6.5. MÉTODOS QUÍMICOS

 nos tecidos vivos e nos objetos

 poucos esterilizam, mas diminuem o no_{de microrg.}

(forma vegetativa)

6.5.1. Princípios da Desinfecção Efetiva

 Características

 Concentração  determinada

 Natureza  presença de compostos org. e o pH  Contato  limpeza e tempo

 Temperatura  > temp. > efetividade

6.5.2. Avaliação do Desinfetante

 Teste de Diluição

Coeficiente de fenol (em desuso)

 Atualmente – Official Analytical Chemist

Culturas de: • Salmonela cholerae-suis, • Staphylococcus aureus, • Pseudomonas aeruginosa Imersos em Secos a 37o_C

 Método de Papel Filtro  discos de papel

embebidos nos desinfetantes são colocados em placa de ágar previamente inoculada

 Zonas claras representam inibição

Avaliação de Desinfetantes pelo Método do Papel Filtro

Zona de inibição A = CloroC Q at B= HexaclorefenoD O fenilenol Zona de inibição A B C D D = O-fenilenol C = Quat A B C D A B C D Staphylococcus

aureus (+) Escherichia coli (-) Pseudomonas aeruginosa (-)

T o rt ora et al., 2000 6.5.3. Tipos de Desinfetantes

 Fenol  lesam a membrana plasmática, inativam as

enzimas e desnaturam as proteínas

 Lister 1867  desinfetantes

 Vantagens  permanecem ativos na presença de

compostos org., são estáveis e persistem por

l í d

longos períodos

 Desvantagens  irrita a pele, possui odor forte (em

desuso)

 Uso  pastilhas p/ garganta  anestésico local  Sprays (>1%) p/ garganta  antibacteriano

 Compostos Fenólicos  < irritação, > atividade

- Cresois derivado do alcatrão. Ex. O-fenilfenol

- Bifenol hexaclorofeno

 Uso  escovação cirúrgica, instrumentos

hospitalares, pastas de dentes

 Efetivo  contra Gram + (estafilococos e

estreptococos)

 Biguamidas ex. clorexidina  atua na membrana

plasmática

 Vantagem  baixa toxicidade

 Desvantagem  perigoso para os olhos  Uso  desinfecção da pele pré-operatório e de

mucosas

 Efetivo  estruturas vegetativas de bactérias e fungos

 Halogênicos

- Iodo (I2)  combina com a tirosina, oxida grupos –SH

de a.a.

 Vantagem  baixa toxicidade

 Desvantagem  perigoso para os olhos

 Uso  desinfecção de pele e tratamentos de feridas  Efetivo  bactérias, muitos endosporos, vários fungos

e alguns vírus

- Tintura I2em solução em álcool aquoso

- Iodóforo I2+ mol. org.  liberação mais lenta

 não mancha, menos irritante. Ex.: Betadine_e

Isodine

Mecanismo da Atividade

Antimicrobiana do Iodo

OH CH2CH NH2 I2 + COOH I I OH CH 2 CH NH2 COOH I Tirosina Diiodotirosina Halogênicos - Cloro (Cl2)  (1) Cl2+ H2O H++ Cl-+ HOCl (Ác. hipocloroso)

(2) HOCl H+_{+ OCl}-_{(íons hipoclorito) carga (-)} baixa difusão  Ác. hipocloroso (HOCl)  germicida  agente oxidante atuando no

sistema enzimático

 Rápida difusão na parede celular  carga elétrica neutra  Desinfecção de águas  forma líquida do gás Cl  Desinfecção de águas  forma líquida do gás Cl2  Hipoclorito de cálcio [Ca(OCl)2]  laticínios e restaurantes  Hipoclorito de sódio (NaOCl)  lares, laticínios, alimentos, e

sistemas de hemodiálise

 2 a 4 gotas na água por 30 min

 Cloraminas  Cl + amônia  anti-séptico ou agente de sanitização  atuam na presença de M.O., no entanto são lentos e menos efetivos

 Álcoois desnaturação de proteínas, ruptura da

membrana e dissolve lipídeo

Tabela - Ação germicida de várias concentrações de etanol contra Streptococcus pyogenes

Concentração de etanol, % Tempo, seg 10 20 30 40 50 100 - - - - -95 + + + + + 90 + + + + + 80 + + + + + 70 + + + + + 60 + + + + + 50 - - + + + 40 - - - - - Álcoois

 Vantagem  age e evapora rapidamente  Desvantagem  ação superficial, não são

anti-sépticos satisfatórios em ferídas

 Uso  desinfecção de pele e tratamentos de feridas  Efetivo  bactérias, fungos e vírus envelopados (ñ p/

endosporos e vírus não envelopados) endosporos e vírus não-envelopados)

 Isopropanol (álcool p/ limpeza)  > eficiência, menos

volátil

 Álcoois

 Diluente de outros agentes químicos tinturas > efeito

Efetividade de anti-sépticos

ntes , % 60 80 100 B ac térias so br evive n Tempo, seg. 0 20 40 60 80 100 120 10 20 40

 Metais Pesados  prata, mercúrio, cobre 

desnaturação pela combinação com grupos –SH nas proteínas

 Uso  curativos impregnados com prata  contra

bact. resistentes a antibióticos

 Cloreto de mercúrio  uso limitado  toxicidade,

corrosivo, ineficacia com M.O.

 Sulfato de cobre  fungicida agrícola

 Metais Pesados

Ação oligodinâmica (oligo = pouco)  pequenas

quantidades com ação

Ação Oligodinâmica dos Metais Pesados Zonas de inibição

Prata

rtora et

al., 2000

Cu

 Agentes de Superície (tensoativos ou surfactantes)  Sabões e detergentes  pouco valor anti-séptico

 importantes na remoção dos microrg.  Compostos de Amônio Quartenário (Quats)  efetivo

pela carga positiva do cátion. Ação

desconhecida mas provavelmente na membrana desconhecida, mas provavelmente na membrana

 M.O. diminui sua ação

 Efetivo  bactérias Gram + (crescimento vegetativo),

fungos e amebas e vírus envelopados Ex.: Cloreto de benzalcônio, cloreto de cetilpiridínio

Exemplo de um Composto de

Amônio Quartenário (Quats)

H CH3

Íon amônio Cloreto de bezalcônio N+ H H H H CH2N + CH₃ C18H37 Cl

 Conservantes Químicos de Alimentos  ác. org. ou

sais de ác. org.  interferem no metabolismo ou na

integridade da membrana

 

Conservantes Utilização

Benzoato de sódio

controle de fungos em alimentos ác., queijos e refrigerantes

Ác. sórbico Sorbato de potássiop

Propionato de cálcio controle de fungos e bact. em pães

Nitrato de sódio

impedem a germinação e o crescimento de endosporos botulínicos Ingrediente ativo é o nitrito de sódio

Preocupação nitritos + a.a. nitrosaminas carcinogênicas

Nitrito de sódio

 Antibióticos

 são drogas produzidas por fungos e bactérias

com ação germicida, apropriados para a

ingestão ou injeção

Tabela – Antibióticos antibacterianos

Drogas/modo de ação Comentários

Inibidores de Síntese de Parede Celular

Penicilinas naturais

- Penicilina G Gram +. Bactericida.

- Penicilina V Gram +. Bactericida.

Penicilinas semi-sintéticas

- Ampicilina Largo espectro, Bactericida.

- Meticilina Resistentes à penicilinase. Bactericida.

- Bacitracina Gram +. Bactericida

- Vancomicina Gram + resistentes à penicilina. Bactericida.

- Isoniazida (INH) Micobactérias (tuberculose). Bacteriostático.

Inibidores de Síntese de Proteínas

Aminoglicosídeos

- Estreptomicina Largo espectro. Bactericida.

- Neomicina Largo espectro. Bactericida.

- Gentamicina Largo espectro. Bactericida Tetraciclinas

- Tetraciclina, oxitetraciclina, clortetraciclina Largo espectro. Bacteriostático. Cloranfenicol Largo espectro. Bacteriostático. Macrolídeos

- Eritromicina Alternativa à penicilina. Bacteriostático. Lesão na Membrana Plasmática

Polimixina B Gram -. Bactericida.

Inibidores da Síntese da Ác. Nucléicos

Rifamicinas

- Rifampicina Tuberculose. Bactericida Quinolonas e fluoroquinolonas

- Ác. nalidíxico, nofloxacina, ciprofloxacina Largo espectro. Bactericida. Inibidores Conpetitivos da Síntese de Metabólitos Essênciais

Sulfonamidas

- Trimetoprim-sulfametaxazol Largo espectro. Bacteriostático.

Tabela – Drogas Antifúngicas e Antivirais

Modo de Ação Comentários

Drogas antifúngicas Polienos

- Anfotericina B Lesão da membrana plasmática Fungicida

Imidazóis e triazóis Inibição da síntese de membrana plasmática Fungicida

- Clotrimazol, miconazol Fungicida

- Cetoconazol Fungiostático

Griseofulvina Inibição do fuso mitótico Fungiostático

Tolnaftato Desconhecido Fungicida

Flucitosina Inibição a síntese de DNA e de RNA Fungicida

Drogas antivirais

Amantadina Bloqueia a entrada ou a remoção de capsídeo Prevenção a Influenza A Análogos de nucleosídeos

- Aciclovir, ribavirina, ganciclovir, trifluoridina

Inibem síntese de DNA e RNA Herpesviroses

- Zidovudina, didanosina, zalcitabina

Inibem a síntese de DNA pela trascriptase reversa

Infecção por HIV Inibidores Enzimáticos

- Nevirapina Liga-se à transcriptase reversa Infecção por HIV - Indinavir, saquinavir Inibe a protease viral Infecção por HIV Interferons-interferon Inibe a infecção de novas células pelo vírus Vírus da hepatite

 Aldeídos  inativam proteínas formando ligações

cruzadas covalentes

(–NH2, –OH, –COOH e –SH)

Gás de formaldeído  desinfetante

Formalina era usada em vacinas

 Glutaraldeído  < irritação e > efetividade  Uso  desinfecção de instrumentos hospitalares

 Efetivo (solução a 2% - cidex)  bactérias

(turbeculose) e vírus em 10’ e esporicida em 3 a 10 h

 Quimioesterilizantes Gasosos  esterilizam em

câmeras fechadas

 Óxido de etileno  desnaturação de proteínas, o H de

–SH, –COOH ou

–OH é substituído por –CH2CH2OH

 Vantagem  alta penetração, age em temp. ambiente  Desvantagem  requer 4 a 18h, tóxico e explosivo,

carcinógeno suspeito

 Uso  espaço naves, suprimentos e equipamentos

médicos (cobertores)

 Óxido de propileno Carcinógenos

 Beta-propilactona suspeitos

 Peróxigênios (agentes oxidantes)  oxidam os

componentes celulares

Tabela – A efetividade dos antimicrobianos químicos

Agente químico Endosporos Micobactérias

Mercúrio Sem atividade Sem atividade

Fenólicos Baixa Baixa

Bifenol (Hexaclorofeno)

Sem atividade Sem atividade

( )

Amônio quartenário Sem atividade Sem atividade

Cloro e derivados Leve Leve

Iodo Baixa Boa

Álcoois Baixa Boa

Glutaraldeído Leve Boa