Controle dos microrganismos

Controle dos microrganismos

CONTROLE DOS MICRORGANISMOS

1- Fundamentos

A condição sanitária de uma dada população humana é determinada, em larga escala, por sua capacidade de controlar eficazmente as populações microbianas. Os processos podem ser muito específicos, como o fornecimento de medicação eficaz na eliminação dos microrganismos infectantes, ou podem ser mais gerais, como as práticas sanitárias utilizadas no lar e nos hospitais. Cuidados diários, tais como a purificação da água, a pasteurização do leite e a preservação dos alimentos concorrem para o controle das populações microbianas. Não somente torna-se o produto de consumo seguro sob o ponto de vista de saúde pública, como também o processo traz muitos benefícios para o bem-estar da comunidade.

As principais razões para desenvolver o controle de microrganismos podem, em resumo, ser:

1) prevenir a transmissão de doenças e infecções;

2) prevenir a contaminação ou crescimento de microrganismos nocivos;

3) prevenir a deterioração e dano de materiais por microrganismos.

Os microrganismos podem ser removidos, inibidos ou mortos por agentes físicos ou químicos. Uma grande variedade de técnicas e de agentes pode ser utilizada, agindo de modos diferentes e tendo seu próprio limite de aplicação prática. Os termos a seguir são usados para descrever os processos físicos e os agentes químicos destinados ao controle dos microrganismos:

Esterilização: processo de destruição ou remoção de todas as formas de vida microscópica de um objeto ou espécime. Um objeto estéril, no sentido microbiológico, está ompletamente livre de microrganismos vivos. Este termo refere-se à ausência total ou à destruição de todos os microrganismos.

Desinfetante: é um agente, normalmente químico, que mata as formas vegetativas, mas não necessariamente, as formas esporuladas, de microrganismos patogênicos. O termo normalmente refere-se às substâncias utilizadas em objetos inanimados.

Anti-séptico: é uma substância que previne o crescimento ou ação de microrganismos, pela destruição dos mesmos ou pela inibição de seu crescimento ou atividade. Usualmente está associado com substâncias aplicadas ao corpo do homem.

Bactericida: é um agente que mata as bactérias. De modo similar, os termos fungicida, viricida e esporocida se referem aos agentes que matam os fungos, vírus e esporos, respectivamente. As formas esporulada não são necessariamente eliminadas por estes agentes.

2- Condições que influenciam a ação antimicrobiana

Na aplicação de qualquer agente físico ou químico destinado a inibir ou destruir populações microbianas, devem ser considerados fatores como:

Temperatura: o aumento da temperatura, quando usado em combinação com outro agente, como uma substância química, apressa a destruição dos microrganismos.

Tipo de microrganismo: as espécies de microrganismos diferem em sua susceptibilidade aos agentes físicos e químicos. Nas espécies esporuladas, as formas vegetativas são muito mais sensíveis que as formas esporuladas, sendo estas extremamente resistentes.

Estado fisiológico das células: células jovens, metabolicamente ativas, são mais facilmente destruídas que as células velhas ou em latência, no caso de o agente nocivo agir através de uma interferência sobre o metabolismo (as células que não estão crescendo não seriam afetadas).

Condições ambientais: as propriedades físicas e químicas do meio ou das substâncias que sustentam os microrganismos têm profunda influência sobre o ritmo, assim como sobre a eficácia da destruição microbiana. A eficiência do calor, por exemplo, é muito maior nos meios ácidos do que nos alcalinos. A consistência do material (aquosa ou viscosa) também influi na penetração do agente, e as altas concentrações de carboidratos aumentam, em geral, a resistência térmica dos microrganismos. A presença da matéria orgânica estranha pode reduzir, significativamente, a eficácia de uma droga antimicrobiana, inativando-a ou protegendo o microrganismo.

3- Modo de ação dos agentes antimicrobianos

A revisão de certas características da célula microbiana pode apontar os possíveis locais de ação de um agente antimicrobiano. Eles podem agir causando lesões na parede celular, alterações na permeabilidade celular, alterações das moléculas de proteínas e de ácidos nucleicos, inibição da ação enzimática, inibição da síntese de ácidos nucleicos, entre outras coisas.

4- Controle pelos agentes físicos

4.1 Aplicação das altas temperaturas

Os processos práticos, nos quais se emprega o calor, dividem-se em duas categorias: calor úmido e calor seco.

4.1.1 Calor úmido

a) Vapor d'água sob pressão: é o agente mais prático e seguro para fins de esterilização, proporcionando temperaturas mais elevadas que as obtidas por ebulição. O aparelho que usa o vapor de água sob pressão regulada chama-se auto-clave. Consiste em uma câmara de vapor com parede dupla, equipada com dispositivos que permitem o enchimento da câmara com vapor saturado e sua manutenção em determinadas temperatura e pressão por quaisquer períodos de tempo. Geralmente, embora não sempre, ela é operada numa pressão de aproximadamente 15 libras por polegada quadrada (1 atmosfera=121°C).

Esterilização fracionada, água em ebulição e pasteurização são outros processos de calor úmido, empregados no controle de microrganismos.

4.1.2 Calor seco

a) Esterilização pelo ar quente: é recomendada quando o contato direto ou completo do vapor d'água sob pressão com o material a ser esterilizado é considerado como indesejável ou improvável, o que é verdadeiro para certos tipos de vidraria laboratorial (placas de Petri, tubos de ensaio), óleos, pó e substâncias similares. O aparelho utilizado neste tipo de esterilização pode ser um forno elétrico especial (ou a gás) - estufa - ou mesmo um forno de cozinha, admitindo-se que, para a vidraria de laboratório, uma exposição de 2 horas à temperatura de 160°C seja suficiente para a esterilização.

b) Incineração: é usada para a eliminação de carcaças de animais de laboratório infectadas ou de outros materiais contaminados. A destruição de microrganismos pelo calor direto é, também, praticada rotineiramente quando a agulha de inoculação (ou alça de platina) é levada à chama de um bico de Bunsen.

4.2 Aplicação de baixas temperaturas

As temperaturas inferiores ao ponto ótimo para o crescimento diminuem o ritmo metabólico e, sendo a temperatura suficientemente baixa, cessa o metabolismo e o crescimento. As temperaturas baixas são úteis na manutenção de culturas, pois os microrganismos apresentam uma capacidade típica de sobrevivência em face do frio; culturas em ágar de algumas bactérias, leveduras e fungos, são usualmente armazenadas durante longos períodos de tempo sob temperatura de refrigerador, ou seja, entre 4° e 7° C. Além disso, muitas bactérias e vírus podem ser mantidos em unidades de alta refrigeração, entre -20° e -70° C. O nitrogênio líquido, em temperaturas de -196° C, é empregado na preservação de culturas de muitos vírus e microrganismos, assim como as fontes de células de mamíferos usadas em virologia. A partir de exposto acima, torna-se aparente que as temperaturas baixas, embora extremas, não podem se indicadas para a desinfecção ou esterilização. Os microrganismos mantidos em temperatura de congelamento ou mesmo inferiores podem ser considerados dormentes; não efetuam atividade metabólica aparente. Esta condição estática é a base da bem sucedida aplicação do frio na preservação dos alimentos.

A tabela resume os métodos que usam a temperatura no controle de microrganismos.

Tabela : O uso da temperatura no controle de microrganismos (fonte: Pelczar et al., 1996).

4.3 Radiações

As radiações ionizantes (raios X e raios gama) têm tido aplicação na esterilização de materiais biológicos. Este método é chamado de esterilização fria, porque estas radiações produzem relativamente pouco calor no material irradiado e, assim, é possível esterilizar substâncias termossensíveis, especialmente nas indústrias alimentícia e farmacêutica.

A luz ultravioleta é outro tipo de radiação empregada na esterilização de materiais. A porção ultravioleta do espectro inclui todas as radiações compreendidas entre 150 e 3.900 Å, mas a eficácia bactericida mais alta situa-se em comprimentos de onda ao redor de 2650 Å. Embora a energia radiante da luz solar seja parcialmente composta de luz ultravioleta, a maior parte dos comprimentos mais curtos é filtrada pela atmosfera terrestre (ozônio, nuvens e fumaça). Consequentemente, a radiação ultravioleta, na superfície da Terra, é restrita à faixa de 2.870 a 3.900 Å, do que se conclui que a luz solar, em certas condições, tem capacidade microbicida, embora em grau limitado. A luz ultravioleta é absorvida por muitas substâncias celulares, mas, de modo mais significativo, pelos ácidos nucleicos, onde ocorre o maior dano. Existem muitas lâmpadas que emitem alta concentração de luz UV na região mais efetiva, 2.600 a 2.700 Å. Essas lâmpadas germicidas são amplamente utilizadas para reduzir a população microbiana em salas cirúrgicas de hospitais e em câmaras assépticas de indústrias farmacêuticas, onde são envasados produtos estéreis e, ainda, na indústria alimentícia para o tratamento de superfícies contaminadas. Uma importante consideração prática, referente ao uso deste meio de destruição microbiana, é que a luz UV tem uma capacidade de penetração muito pequena. Mesmo uma fina camada de vidro filtra uma grande parte da luz e, assim sendo, apenas os microrganismos existentes na superfície de um objeto diretamente exposto à radiação UV são susceptíveis à destruição.

5- Controle pelos agentes químicos

Nenhum agente químico antimicrobiano único é o melhor ou o ideal para qualquer ou todas as finalidades. Algumas especificações podem orientar a preparação de novos compostos e devem ser consideradas nos métodos de avaliação dos desinfetantes destinados ao uso prático. São elas: a atividade microbiana, solubilidade, estabilidade, inocuidade para o homem e os animais, homogeneidade, ausência de combinação com material orgânico estranho, toxicidade para microrganismos em temperatura ambiente ou corporal, poder de penetração, ausência de poderes corrosivos e tintoriais, poder desodorizante e capacidades detergentes.

5.1 Escolha do agente químico antimicrobiano

Os fatores que devem ser considerados na escolha de um agente químico antimicrobiano são:

1. Natureza do material a ser tratado: um exemplo extremo pode ser citado – um agente químico usado para desinfetar utensílios contaminados pode ser completamente insatisfatório para aplicação na pele. Conseqüentemente, a substância escolhida deve ser compatível com o material no qual é aplicada.

2. Tipos de microrganismos: os agentes químicos são completamente eficazes sobre bactérias, vírus, fungos e outros microrganismos. Os esporos são mais resistentes que as formas vegetativas. Existem diferenças entre bactérias gram-positivas e gram negativas, com relação à resistência aos desinfetantes. Sendo assim, o agente escolhido deve ser conhecidamente efetivo contra o organismo a ser destruído.

3. Condições ambientais: fatores como temperatura, pH, tempo, concentração e presença de material orgânico podem influir na taxa e na eficiência da destruição microbiana.

5.2 Principais grupos de desinfetantes e anti-sépticos

Alguns dos principais grupos de agentes químicos desinfetantes e anti-sépticos são listados a seguir e mostra a aplicação destes agentes no controle de microrganismos.

1. Fenol e compostos fenólicos

2. Álcoois

3. Halogênios (iodo e cloro)

4. Metais pesados e seus compostos

5. Detergentes

Outros agentes químicos são aplicados na esterilização de materiais e são denominados de esterilizantes químicos. São particularmente utilizados para a esterilização de materiais médicos sensíveis ao calor, como bolsas de sangue para transfusão, seringas plásticas descartáveis e equipamentos de cauterização. Também são utilizados para esterilizar ambientes fechados, incluindo câmaras assépticas utilizadas para procedimentos que devem ser livres de microrganismos. Os principais esterilizantes químicos utilizados são:

a) Óxido de etileno: composto orgânico (C2H4O) que é líquido a temperaturas abaixo de 10,8o C, mas acima desta temperatura torna-se um gás. Tem grande poder de penetração, podendo atravessar e esterilizar o interior de grandes pacotes com objetos, roupas e certos plásticos. Desvantagem: é inflamável e é potencialmente explosivo em forma pura;

b) Beta- Propiolactona: é um composto líquido incolor em temperatura ambiente. Destina-se à esterilização de instrumentos e materiais termossensíveis. Tem baixo poder de penetração e seu uso foi restringido devido a sua provável propriedade carcinogênica.

c) Glutaraldeído: é um líquido oleoso e incolor. É utilizado em medicina para esterilizar instrumentos urológicos, lentes de instrumentos, equipamentos respiratórios e outros equipamentos específicos. Como desvantagem, tem uma estabilidade limitada.

d) Formaldeído: é um gás que se mostra estável somente em altas concentrações e em temperaturas elevadas. Em temperatura ambiente, ele polimeriza-se formando uma substância sólida incolor, o paraformaldeído. O formaldeído é comercializado em solução aquosa como formalina, que contém 37 a 40% (p/v) da substância. Este é utilizado para a esterilização de instrumentos e a forma gasosa é utilizada para a desinfecção e esterilização de áreas fechadas. Desvantagem: tem fraco poder de penetração, é corrosivo, é extremamente tóxico e seus vapores são irritantes às mucosas.

Alguns desinfetantes e anti-sépticos comumente utilizados (fonte: Pelczar et al., 1996).

* Nível de atividade microbicida: alta = mata todas as formas de vida microbiana, inclusive os esporos bacterianos; intermediário = mata o bacilo da tuberculose, fungos e vírus mas não os esporos bacterianos;

baixo = não mata esporos bacterianos, bacilo da tuberculose ou vírus não lipídicos em um tempo aceitável.

6- Antibióticos e outros agentes quimioterápicos

Os agentes quimioterápicos são substâncias empregadas no tratamento das doenças infecciosas e daquelas que são causadas pela proliferação de células malignas. Estas substâncias são preparadas em laboratórios químicos ou obtidas de microrganismos, algumas plantas e animais. Em geral, as drogas naturais são diferenciadas dos compostos sintéticos pela denominação específica de antibióticos. Alguns destes são preparados por via sintética, mas a maioria é comercialmente produzida por biossíntese. As antitoxinas e outras substâncias formadas pelos organismos de animais infectados não são consideradas como agentes quimioterápicos, o mesmo sendo válido para os compostos que causam a destruição ou inibição de microrganismos in vitro, usualmente classificados como desinfetantes, anti-sépticos ou germicidas.

Um agente quimioterápico satisfatório deve:

1. Destruir ou inibir a atividade de um parasita, sem lesar as células do hospedeiro ou, apenas, com pequenos danos sobre estas células;

2. Ser capaz de entrar em contato com o parasita, atingindo concentrações efetivas nos tecidos e nas células hospedeiras;

3. Deixar inalterados os mecanismos naturais de defesa do hospedeiro, tais como a fagocitose e a síntese de anticorpos.

As drogas do tipo sulfa são um dos agentes quimioterápicos sintéticos mais conhecidos e utilizados. A sulfa foi primeiramente obtida pelo químico alemão Gerhard Domagk, em 1935. O tipo mais simples de sulfa é a sulfonamida, que é estruturalmente análoga ao ácido para-aminobenzóico (PABA), que é um precursor na síntese do ácido fólico, dentro da célula bacteriana. A sulfonamida compete com o PABA pelo sítio ativo de uma enzima envolvida na síntese do ácido fólico, provocando uma diminuição na produção do mesmo, que é essencial na síntese de importantes constituintes celulares. As sulfonamidas são particularmente úteis no tratamento de infecções causadas por meningococos e Shigella, de infecções respiratórias por estreptococos e estafilococos e das infecções urinárias devidas a microrganismos Gram-negativos. São importantes na prevenção da febre reumática, da endocardite bacteriana, da infecção de ferimentos e de infecções urinárias, após cirurgia ou cateterismo.

Os antibióticos formam um tipo especial de agentes quimioterápicos, geralmente obtidos de organismos vivos. O termo antibiótico designa um produto metabólico de um organismo que é prejudicial ou inibidor para certos microrganismos, em concentrações muito pequenas. Propriedades de um antibiótico útil:

1. Atividade letal ou inibitória sobre muitas espécies diferentes de microrganismos patogênicos, ou seja, devem representar o que se denomina antibióticos de largo espectro.

2. Capacidade de prevenir o desenvolvimento fácil de formas microbianas resistentes.

3. Ausência de efeitos colaterais indesejáveis, tais como reações alérgicas ou de sensibilidade, lesões nervosas, irritação renal ou do trato gastrointestinal.

4. Ineficácia sobre a flora microbiana normal, evitando-se assim, a perturbação do equilíbrio natural e, consequentemente, impedindo o estabelecimento de infecções por germes totalmente não-patogênicos ou, especialmente, por formas patogênicas habitualmente controladas pela flora normal.

Os antibióticos podem inibir ou destruir os microrganismos de diversos modos:

1. Inibindo a formação da parede celular.

2. Lesando a membrana citoplasmática.

3. Interferindo com a síntese protéica.

4. Inibindo o metabolismo dos ácidos nucleicos.

A sensibilidade dos microrganismos aos antibióticos pode variar. Bactérias Gram-positivas são geralmente mais sensíveis a antibióticos que as Gram-negativas, embora alguns antibióticos atuem somente sobre estas últimas. Um antibiótico que age sobre as bactérias Gram-positivas e Gram-negativas é dito antibiótico de largo espectro. Um antibiótico de espectro restrito age somente sobre um único grupo de microrganismos. No entanto, este último pode ser valioso no controle de microrganismos resistentes a outros antibióticos. Certos microrganismos, porém, são resistentes a alguns antibióticos. Esta resistência pode ser uma propriedade inerente do microrganismo ou pode ser adquirida (através da mutação ao acaso dos genes cromossômicos). A resistência devida à propriedade inerente do microrganismo pode ter várias razões: (1) o organismo pode não ter a estrutura sobre a qual o antibiótico atua inibindo; por exemplo, algumas bactéria tais como os micoplasmas, não possuem uma parede celular típica bacteriana, sendo assim resistentes à penicilina; (2) o organismo pode ser ‘impermeável’ ao antibiótico; (3) o organismo pode ser capaz de alterar o antibiótico, tornando-o inativo; (4) o organismo pode modificar o “alvo” do antibiótico; (5) o organismo pode alterar, através de modificação genética, a via metabólica que o antibiótico bloqueia; (6) o organismo pode ser capaz de eliminar o antibiótico, “jogando-o” para fora da célula (efluxo). A penicilina foi o primeiro dos antibióticos modernos e ainda é um dos mais úteis. Juntamente com a sulfa, só passou a ser largamente utilizada no início dos anos 40, em plena Segunda Guerra Mundial. É produzida pelo fungo Penicillium notatum, Penicillium chrysogenium e outras espécies de bolores. P. notatum foi isolado pela primeira vez pelo médico inglês Alexander Fleming, em 1929. A penicilina é seletiva para bactérias Gram-positivas, alguns espiroquetas e os diplococos Gram-negativos (Neisseria).

Embora a penicilina seja, ainda, um dos antibióticos mais valiosos, a busca da droga ideal continua. Entre os compostos aceitáveis, estão aqueles que atuam sobre os microrganismos patogênicos insensíveis ou que se tornaram resistentes à penicilina. As drogas mais importantes são produzidas por quatro gêneros de microrganismos:

Bacillus, Penicilium, Streptomyces e Cephalosporium, normalmente existentes no solo.

Assim sendo, o solo tem sido profundamente pesquisado na procura de micróbios capazes de produzir novos antibióticos.

Produtos metabólicos de bactérias e fungos, usados como antibióticos (fonte: Pelczar, 1980).

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