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María Cecilia Arango Jaramillo
Principales razones para
controlar los microorganismos:
Prevenir la transmisión de
enfermedades
Evitar el deterioro de los alimentos y
otros materiales
Evitar la contaminación en procesos
industriales que requieran cultivos
puros, en laboratorios de diagnóstico
o investigación.
Impedir la presencia de lama
bacterial en las fábricas ( de
papel y de azúcar).
Controlar las algas en las
piscinas recreacionales y en los
sistemas acuáticos de
refrigeración.
Prevenir el deterioro bacterial en
las pinturas a base de agua.
Controlar las manchas y la
podredumbre de origen micótico
en las maderas.
Impedir la incidencia de
enfermedades en las cosechas
agrícolas causadas por
patógenos
Erradicar microorganismos de
un hospedador que está
infectado
DEFINICIONES Y
CONCEPTOS
Esterilización: eliminación de toda
forma de vida, incluídas las esporas.
Asepsia: técnicas empleadas para
impedir el acceso de
microorganismos al campo de
trabajo.
Higienización: Agente que reduce la
población bacteriana hasta niveles
seguros para las exigencias de la salud
pública.
Condición sanitaria, limpieza.
Se aplica a objetos inanimados y matan
el 99% de los microbios en crecimiento.
Tambien se le da el nombre de
Sanitización
Antimicrobiano: agente que mata
o inhibe el crecimiento de los
microorganismos (antibacteriano,
antifúngico, etc.).
Microbicida (Germicida): agente
que mata formas vegetativas, pero
no necesariamente las esporas de
un microorganismo (bactericida,
fungicida, alguicida, etc.).
Microbiostático: agente que inhibe
el crecimiento de microorganismos
(bacteriostático, fungistático, etc.).
Desinfección: es el proceso de
destrucción de los agentes
infecciosos.
Desinfectante: Sustancias químicas
que matan las formas vegetativas y no
necesariamente las formas de
resistencia de los microorganismos
patógenos.
Se refiere a sustancias empleadas
sobre objetos inanimados.
Antisepsia: Operaciones o técnicas
encaminadas a crear un ambiente
que impida el desarrollo de los
microorganismos e incluso pueda
matarlos.
Antisépticos: Sustancias químicas
que previenen el crecimiento o
acción de los microorganismos ya
sea destruyéndolos o inhibiendo su
crecimiento y actividad.
Se refiere a sustancias que se
aplican sobre el cuerpo
Antibiosis: fenómeno biológico
que detiene o destruye el
crecimiento microbiano debido a
sustancias producidas por otro ser
vivo.
Antibióticos: sustancias
producidas por un ser vivo que se
oponen a la vida de otro ser vivo.
Agentes terapéuticos:
antimicrobianos empleados en el
tratamiento de infecciones.
Agentes quimioterapéuticos:
sustancias químicas empleadas en el
tratamiento de enfermedades
infecciosas o enfermedades
causadas por la proliferación de
células malignas.
MUERTE DE LAS
POBLACIONES
MICROBIANAS Y CURVAS
DE SUPERVIVENCIA
Criterio de muerte de un
microorganismo: pérdida irreversible
de la capacidad de reproducción en un
medio adecuado. También implica
destrucción de la célula
Proliferación: desarrollo y crecimiento
de los microorganismos y por lo tanto,
incremento de su población
Supervivencia: no hay ni muerte ni
proliferación, permaneciendo los
microorganismos inactivos o inhibidos.
Caso teórico de desinfección
Tiempo Supervivientes Muertes porunidad de
tiempo
Totalmuertes
Porcentajetotal de
muertes
1. 1.000.000 0 0 0
2. 100.000 900.000 900.000 90,0000%
3. 10.000 90.000 990.000 99,0000%
4. 1000 9.000 999.000 99,9000%
5. 100 900 999.900 99,9900%
6. 10 90 999.990 99,9990%
7. 1 9 999.999 99,9999%
Cuando una población microbiana se expone a un
agente letal, la cinética de la muerte es casi siempre
exponencial ya que el número de supervivientes
disminuye de forma geométrica con el tiempo.
So
bre
viv
ien
tes
po
r u
nid
ad
de v
olu
men
100%
Lo
gari
tmo
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os
so
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olu
men
Tiempo (horas)
Factores que afectan el control
de los microorganismos
El número de microorganismos
El tiempo de exposición.
La concentración del agente de control
Condiciones ambientales locales
El tipo de microorganismos
La temperatura
El estado físico de el microorganismo
El número de microorganismos
A mayor número de
microorganismos y/o resistencia de
la población se necesitará mayor
tiempo de esterilización.
Para determinar el número de
sobrevivientes es necesario conocer
el tamaño inicial de la población.
Para establecer los
procedimientos de
control hay que
considerar dos
factores: la tasa de
mortalidad y el
tamaño de la
población inicial
Disminución progresiva en el número de microorganismos
sobrevivientes en función del tiempo de exposición al agente
El tiempo de exposición.
D: tiempo requerido para
reducir la población
microbiana un 90%
Efecto de la concentración del
agente de control
Tiempo (minutos)
Efecto de diferentes concentraciones
de fenol sobre una población de E.coli
Condiciones Ambientales
El calor es más eficaz en un medio
ácido que en uno alcalino.
La consistencia del material, acuoso
o viscoso, influye marcadamente en
la penetración del agente.
Las concentraciones altas de
carbohidratos aumentan, por lo
general, la resistencia térmica de los
organismos.
La presencia de materia orgánica
extraña reduce notablemente la eficacia
de los agentes antimicrobianos :
No permite que el agente llegue al
microorganismos
Se combina con el desinfectante y lo
precipita
Se combina con el desinfectante y lo
inactiva dejando libres concentraciones tan
bajas que no logran el efecto deseado sobre
la población microbiana
Desinfección por UVhttp://www.cepis.ops-oms.org/eswww/fulltext/aguabas/ultravio/ultravio.html
La naturaleza del
microorganismo
Tipo de
microorganismo:
las células
vegetativas en
desarrollo son
mucho más
susceptibles que las
esporas.
Estado fisiológico
de las células: las
células jóvenes son
más vulnerables
que las viejas.
Tiempo
La temperatura
Efecto de la temperatura en el control de E.coli
con fenol a una concentración de 4,62 g/l
El estado físico de el
microorganismo
Agenteesterilizante
Escherichiacoli
Esporasbacterianas
Esporasfúngicas
Virus ybacteriófagos
Calor húmedo 1 3.000.000 2-10 1 - 5Calor seco 1 1.000 2 - 10 5
Fenol 1 100.000.000 1 - 2 30Formaldehído 1 250 - 2Radiaciónultravioleta
1 2 - 5 5 - 100 5-10
Orahn, Bacteriol.Rev.,9, 1 , 1945
Modo de acción de los agentes
microbianos:
Alteran la permeabilidad de
la membrana
Dañan las proteínas y los
ácidos nucleicos
Para determinar la eficacia
antimicrobiana (la muerte de los
microorganismos) se utilizan técnicas
que descubran a los sobrevivientes
es decir, a los capaces de
reproducirse; ya que los incapaces
de reproducirse están muertos.
Se utilizan métodos cuantitativos de
siembra en placa en los que los
supervivientes se detectan porque
forman colonias.
FACTORES FISICOS DE
CONTROL DEL
CRECIMIENTO
MICROBIANO
A.- Esterilización por calor
húmedo:
• Autoclave
• Tindalización
• Pasteurización
• Herbir
B.- Esterilización por calor seco:
• Horno
• Incineración
Altas Temperaturas
La alta temperatura
combinada con un
alto grado de
humedad es uno de
los métodos más
efectivos para
destruir
microorganismos.
El calor húmedo mata
los microorganismos
porque coagula sus
proteínas siendo más
rápido y efectivo que el
calor seco que los
destruye al oxidar sus
constituyentes
químicos.
Hay que distinguir entre calor húmedo y
calor seco:
La acción letal del calor es una
relación de temperatura y tiempo
afectada por muchas condiciones.
Las esporas de Clostridium botulinum
son destruidas:
En 4 a 20 minutos a 120° C en calor
húmedo
En 2 horas de exposición al calor seco.
Bacteriostático
Bactericida
Bacteriolítico
Esterilización por
calor húmedo
El calor en
forma de
vapor a
saturación y
a presión
proporciona
temperaturas
superiores a
las que se
obtienen por
ebullición.
Autoclave:
El aparato utilizado se llama
autoclave (una olla que
regula la presión interna y el
tiempo).
Los autoclaves de laboratorio :
Presión de vapor de una atmósfera por
encima de la presión atmosférica lo cual
corresponde a una temperatura de
120°C.
El tiempo de exposición depende del
volumen del líquido, de tal manera que
para volúmenes pequeños (hasta unos 3
litros) se utilizan 20 minutos a 120° C; si
los volúmenes son mayores debe
alargarse el tiempo de tratamiento.
Usualmente 15 minutos a 121°C
No se deben esterilizar en el autoclave:
Sustancias que no se mezclan con el
agua porque no pueden ser alcanzadas
por el vapor sobreviviendo los
microorganismos que contengan.
Sustancias que se alteran o son
destruidas por tratamientos prolongados
de calor.
La esterilización comienza cuando se ha
alcanzado la temperatura óptima en el interior del
aparato (autoclave o estufa)
Según el contenido, un autoclave puede requerir
tiempos más largos para alcanzar la temperatura
de esterilización.
Esterilización casera de frascos en olla a
presión:
Se llena de agua la olla hasta 1/3 del alto de
lo que se vaya a esterilizar
Se colocan los frascos bien lavados
se tapa la olla y se deja a fuego vivo
Cuando pita se saca el aire para que quede
sólo vapor de agua.
Se deja volver a pitar y se baja el calor a
bajo
Se dejan cuentan de este momento en
adelante 15 minutos.
Se puede apagar el fuego y dejar enfriar
antes de sacar el material
Pasteurización:
Es un proceso que reduce la población
microbiana de un líquido.
La leche, nata y ciertas bebidas
alcohólicas (cerveza y vino), los jugos,
se someten a tratamientos de calor
controlado que sólo matan a ciertos
tipos de microorganismos pero no a
todos.
La leche pasteurizada no es estéril.
La temperatura seleccionada para la
pasteurización se basa en el tiempo
térmico mortal de microorganismos
patógenos
Es el tiempo más corto necesario para
matar una suspensión de bacterias a
una temperatura determinada.
Mycobacterium tuberculosis es el patógeno
más resistentes al calor que puede
transmitirse por la leche cruda y se
destruye en 15 minutos a 60° C.
Coxiella burnetti, agente causal de la fiebre
Q, se encuentra a veces en la leche, es
más resistente al calor que
Mycobacterium tuberculosis por lo que la
pasteurización de la leche se realiza:
• A 62,8° C durante 30 minutos
• A 71,7° C durante 15 segundos
Pasteurización tradicional: 63 a
65°C por 30 min
Pasteurización Flash: el líquido se
calienta a 72 o C por 15 seg y
rápidamente se enfría. Puede ser
adaptada a flujos continuos.
Ultrapasteurización: 150 o C por 1-
3 seg
Tindalización o pasteurización
fraccionada:
Calentamiento del material de 80 a 100° C
hasta 1 hora durante 3 días con sucesivos
períodos de incubación.
Se utiliza cuando las sustancias químicas no
pueden calentarse por encima de 100° C sin
que resulten dañadas.
Las esporas resistentes germinarán durante
los períodos de incubación y en la siguiente
exposición al calor las células vegetativas
son destruidas.
Esterilización
por calor seco:
Horno :
La esterilización seca se logra a
160-170 °C por 2-3 hrs.
El calor seco se utiliza principalmente
para esterilizar material de vidrio y otros
materiales sólidos estables al calor.
Para el material de vidrio de laboratorio
se consideran suficientes dos horas de
exposición a 160° C.
Incineración:
La destrucción de los microorganismos
por combustión o cremación.
En los laboratorios, las asas de
siembra se calientan a la llama de
mecheros Bunsen.
La incineración también se utiliza en la
eliminación de residuos hospitalarios.
Bajas Temperaturas
En general, el metabolismo de las bacterias se
inhibe a temperaturas por debajo de 0° C.
No matan a los microorganismos sino que
pueden conservarlos durante largos períodos de
tiempo.
Circunstancia aprovechada por los
microbiólogos para conservar los
microorganismos indefinidamente.
Los cultivos de microorganismos se conservan
congelados a -70° C o incluso mejor en tanques
de nitrógeno líquido a -196° C.
Para evitar el crecimiento de los
microorganismos patógenos y alterantes en la
carne:
1. Controlar que las carnes se expidan a la
temperatura máximo adecuada: +7 para las
canales y los cuartos, +3 para las vísceras, -
12 para las carnes congeladas, -18 para las
ultracongeladas, +4 para la carne de aves y de
conejo.
2. Controlar que el mantenimiento de la
cadena del frío
Controlar las condiciones en que se hace la
descongelación de la carne.
3.- Radiaciones
A.- Radiaciones ionizantes
• Rayos gamma
• Rayos catódicos
B.- Radiaciones no ionizantes
• Luz ultravioleta
Radiaciones
ionizantes
Rayos gamma Las radiaciones gamma tienen mucha
energía y son emitidas por ciertos
isótopos radiactivos como es el Co60.
Son difíciles de controlar porque este
isótopo emite constantemente los
rayos en todas direcciones.
Estos rayos pueden penetrar
materiales, por lo que un producto se
puede empaquetar primero y después
esterilizar.
Rayos catódicos
Radiación con haz de electrones
Se usan para esterilizar material
quirúrgico, medicamentos y otros
materiales.
Ventaja: el material se puede esterilizar
después de empacado (ya que éstas
radiaciones penetran las envolturas) y a
la temperatura ambiente.
Radiaciones no
ionizantes
Luz ultravioleta:
Radiaciones con longitudes de onda
alrededor de 265 nm son las que tienen
mayor eficacia como bactericidas (200 -
295 nm).
La luz UV tiene poca capacidad para
penetrar la materia por lo que sólo los
microorganismos que se encuentran en la
superficie de los objetos que se exponen
directamente a la acción de la luz UV son
susceptibles de ser destruídos.
Se usan para reducir la población
microbiana en:
Quirófanos
Cuartos de llenado asépticos en la
industria farmacéutica
Superficies contaminadas en la
industria de alimentos y leche.
Bodegas de carne refrigeradas
Ondas ultrasónicas
(sonicación)
En general, los microorganismos
suspendidos en un líquido y sometidos
a la acción de ondas ultrasónicas de
altas intensidades (20,000 ciclos/seg.)
durante cierto tiempo se destruyen
porque se rompe la pared celular y
se pierde el contenido de la célula.
Se usan en tratamiento de pequeños
volúmenes de agua
Filtración
Membranas con poros de un tamaño
determinado o materiales filtrantes. El
tamaño del poro dependerá del uso al que
se va a someter la muestra.
Los microorganismos quedan retenidos en
parte por el pequeño tamaño de los poros
del filtro y en parte por adsorción a las
paredes del poro durante su paso a través
del filtro debido a la carga eléctrica del filtro y
de los microorganismos.
Debido al pequeño tamaño de los virus,
nunca es posible tener certeza de que,
por los métodos de filtración que dejan
libre de bacterias una solución, se van a
eliminar también los virus.
Son difíciles de utilizar en líquidos con
muchos sólidos suspendido
Según el tamaño del poro se puede
lograr esterilidad o reducción de los
microorganismos
En las plantas de tratamiento de agua se
logra remover hasta el 90-99% de los
microorganismos filtrando el agua
previamente floculada y sedimentada
La filtración se utiliza para
Emulsiones oleosas, aceites, algunos tipos
de pomadas.
soluciones termolábileS: líquidos biológicos
(suero de animales, soluciones de
enzimas, algunas vitaminas y antibióticos).
Esterilizar soluciones oftálmicas,
soluciones intravenosas, drogas
diagnósticas, radiofármacos, medios para
cultivos celulares, y soluciones de
antibióticos y vitaminas.
Existen tres tipos básicos de filtros:
Filtros profundos o Filtros de profundidad:
consisten de un material fibroso o granular
prensado, plegado, activado, o pegado dentro
de los canales de flujo.
En este tipo de filtros la retención de las
partículas se produce por una combinación de
absorción y de retención mecánica en la
matriz.
Filtros HEPA
Un filtro HEPA (High Efficiency Particulate
Air)
Está compuesto por pliegues de acetato
de celulosa que retienen las partículas
(incluídos los microorganismos) del aire
que sale de una campana de flujo laminar.
Membranas filtrantes: tienen una estructura
continua, y la retención se debe
principalmente al tamaño de la partícula.
Los filtros de membranas son discos de ésteres
de celulosa con poros tan pequeños que
previenen el paso de los microorganismos
Partículas más pequeñas al tamaño del poro
quedan retenidas en la matriz del filtro debido
a efectos electrostáticos.
Estos filtros son desechables.
Los filtros de membrana se utilizan en:
La esterilización de líquidos
En el análisis microbiológico de aguas ya
que concentran los microorganismos
existentes en grandes volúmenes de
agua.
Filtros de
membrana de
nitrocelulosa
Electron
micrograph
Schleicher
and Schuell
Millipore
PVDF membrane.
Electron
micrograph
Filtro de
microfibras de
vidrio.
Electron
micrograph
Whatman
Filtros de huella de nucleación (Nucleoporo): son
películas muy delgadas de policarbonato que son
perforadas por un tratamiento conjunto con
radiación y sustancias químicas.
Son filtros con orificios muy regulares que
atraviesan la membrana verticalmente.
Funcionan como tamices, evitando el paso de toda
partícula con un tamaño mayor al del poro.
Desecación
La desecación de las células
vegetativas microbianas paraliza su
actividad metabólica.
Este proceso se utilizaba
ampliamente antes del desarrollo
de la refrigeración.
El tiempo de supervivencia de los
microorganismos después de
desecados depende de muchos
factores, entre ellos la especie
microbiana.
• En general, los cocos Gram (-) son más
susceptibles a la desecación que los cocos
Gram (+).
• Las endoesporas bacterianas son muy
resistentes a la desecación pudiendo
permanecer viables indefinidamente.
Presión osmótica La pared celular de las bacterias las
protege de cambios en la presión
osmótica del medio.
Pero si la presión osmótica externa
es alta el organismo puede morir.
Altas concentraciones de sal
interrumpen los procesos de
transporte a través de la membrana y
desnaturalizan las proteínas.
