La Esterilización es la eliminación o muerte de todos los microorganismos que contiene un objeto o sustancia, disponiéndolos de manera que no se contaminen nuevamente.
Un agente Sanitizante se aplica sobre objetos inertes, reduciendo la carga microbiana total, a niveles seguros para la salud de la población.
Un agente Desinfectante destruye la carga microbiana total en superficies inertes como por ejemplo habitaciones.
Un agente Antiséptico, se aplica externamente sobre seres vivos controlando y disminuyendo los microorganismos potencialmente patógenos sobre la piel y/o mucosas.
Clasificación de Agentes Antibacterianos Esterilizantes y/o Desinfectantes
Estos Agentes Antibacterianos, se pueden clasificar en dos:
- Los Agentes que Producen pérdida de la viabilidad de los microorganismos, entre los que encontramos Físicos, como el calor y radiaciones; y Quimicos como: el óxido de etileno, formaldehido, agentes oxidantes y soluciones antisépticas.
- Los Agentes que Producen una separación de los microorganismos de la sustancia líquida, como la filtración en las que se eliminan los microorganismos presentes en un fluido.
1.1. Agentes Antibacterianos Físicos:
1.1.1. Calor
Todos los microorganismos son sensibles, en diferentes niveles, al calor. El calor provoca desnaturalización de proteínas, fusión y desorganización de las membranas y/o procesos oxidativos irreversibles en los microorganismos.
La efectividad del calor como método de esterilización depende de la temperatura y del tiempo de exposición.
A. Esterilización Con Calor Húmedo:
El calor húmedo genera desnaturalización y coagulación de las proteínas. Esto debido a que el agua es una especie química muy reactiva y muchas estructuras biológicas (DNA, RNA, proteínas, etc) son producidas por reacciones que eliminan agua, por esto, reacciones inversas afectan a la célula a causa de la producción de toxinas. Así mismo, las estructuras secundarias y terciarias de las proteínas se estabilizan mediante uniones puente de hidrógeno intramoleculares que pueden ser reemplazadas y rotos por el agua a altas temperaturas.
Otra razón por la cual el calor húmedo afecta a las proteínas, es que el vapor de agua posee un coeficiente de transferencia de calor mucho más elevado que el aire. Debido a la energía liberada durante la condensación, los materiales húmedos conducen el calor mucho más velozmente, que los secos.
El uso del autoclave en los laboratorios para esterilizar, tiene las siguientes ventajas:
- Rápido calentamiento y penetración
- Destrucción de bacterias y esporas en corto tiempo
- No deja residuos tóxicos
- Hay un bajo deterioro del material expuesto
- Económico
Sin embargo el proceso en autoclave no permite esterilizar soluciones que formen emulsiones con el agua y puede ser corrosivo sobre ciertos instrumentos metálicos.
B. Esterilización con Calor Seco:
Debido a la transferencia de calor a los microorganismos, el Calor Seco, genera desecación de las células, efectos tóxicos por niveles elevados de electrolitos, procesos oxidativos y fusión de membranas.
La acción aniquiladora del calor sobre proteínas y lípidos necesita mayor temperatura cuando el material está seco o el medio presenta una actividad baja de agua, debido a que las uniones puente de hidrogeno intramolecular con las que se estabilizan las proteínas, no se rompen tan fácilmente con el calor seco, ya que el aire es un mal conductor del calor y penetra mas lentamente que el vapor de agua en los materiales porosos.
El equipo generalmente utilizado por laboratorios para realizar esterilización por Calor Seco es la Estufa de Esterilización, la cual necesita mayor temperatura y tiempo de exposición que un autoclave para realizar un proceso de esterilización.
Las ventajas del Uso de las Estufa de esterilización son las siguientes:
- No es corrosivo para metales e instrumentos.
- Permite la esterilización de sustancias en polvo y no acuosas, y de sustancias viscosas no volátiles.
Otros metodos para destruir microorganismos por calor seco son:
- La incineración que se utiliza para descartar material contaminado.
- La Llama Directa elimina a los microorganismos cuando el material de metal como ansas, lancetas y agujas de disección, se lleva a muy altas temperaturas.
1.1.2. Radiaciones
La acción de la Radiación depende del Tipo, tiempo de exposicion y Dosis
A. Esterilización con Radiación Ionizante
Esta radiación produce iones y radicales libres que alteran las bases de los ácidos nucleicos, estructuras proteicas y lipídicas, y componentes esenciales para la viabilidad de los microorganismos.
Son usadas para esterilizar materiales sensibles a la temperatura. Entre sus ventajas se encuentran:
- Tienen gran penetrabilidad
- Ni tienen Costos altos por lo que son usadas a escala industrial.
Sin embargo, pueden producen alteraciones de los componentes de medios de cultivo y soluciones proteicas.
B. Esterilización con Radiación Ultravioleta
La radiación Ultravioleta afecta a las moléculas de DNA de los microorganismos debido a que forman dímeros de pirimidinas adyacentes que inducen errores en la duplicación y por lo tanto la pérdida de la viabilidad de las células.
Este tipo de esterilización es escasamente penetrante, es usada para superficies.
1.2. Agentes Antibacterianos Químicos:
Entre estos agentes químicos encontramos Antisepticos como los alcoholes, Iodo, Agentes catiónicos, aniónicos y anfóteros, Órgano Mercuriales y Colorantes; y Desinfectantes y Esterilizantes, como: Cloro y Compuestos clorados, Aldehídos, Oxido de Etileno, Compuestos Fenólicos, Ácidos y Alcalis.
Las condiciones de concentración, tiempo y pH, bajo los que actúan estos agentes, son esenciales para su efectividad.
A. Antisépticos
Alcoholes
- Lesionan la membrana celular de los microorganismos y desnaturalizan proteínas celulares. Desorganizan la estructura fosfolipídica.
- No destruyen esporas y tienen una acción germicida lenta.
- Los alcoholes de cadena corta tienen un efecto nocivo mayor que los de cadena larga.
- Se utilizan en concentraciones del 50 al 70%. Los más utilizados son el etanol e isopropílico.
Iodo
- Es un agente oxidante que modifica grupos funcionales de proteínas y ácidos nucleicos.
- Inactiva proteínas y enzimas por oxidación de los grupos -SH a S-S, pudiendo atacar también grupos amino, indoles, etc.
- Se utiliza como desinfectante de la piel.
- Es efectivo contra esporas en una concentración de 1600 ppm de iodo libre.
- Estos tipos de compuestos se combinan con los grupos -SH de las proteínas, inactivando enzimas. Dentro de los mercuriales orgánicos se encuentran el metafen y el mertiolate.
Peróxido de Hidrógeno
- Es un antiséptico débil, con capacidad oxidante y formadora de radicales libres.
- El peróxido de hidrógeno gaseoso es usado como desinfectante de superficies o descontaminante de gabinetes biológicos.
Colorantes
- Interfieren en la síntesis de ácidos nucleicos y proteínas (acridina) o interfieren en la síntesis de la pared celular (derivados del trifenilmetano).
- La acridina se inserta entre dos bases sucesivas del DNA separándolas físicamente. Esto provoca errores en la duplicación del DNA.
- Los derivados del trifenilmetano (violeta de genciana, verde de malaquita y verde brillante) bloquean la conversión del ácido UDP-acetilmurámico en UDP-acetilmuramil-péptido.
B. Desinfectantes y/o Esterilizantes
Cloro
El cloro, los hipocloritos y las cloraminas son desinfectantes que actúan sobre proteínas y ácidos nucleicos de los microorganismos. Oxidan grupos -SH, y atacan grupos aminos, indoles y al hidroxifenol de la tirosina.
El producto clorado más utilizado en desinfección es el hipoclorito de sodio (agua lavandina), que es activo sobre todas las bacterias, incluyendo esporas, y además es efectivo en un amplio rango de temperaturas.
La actividad bactericida del hipoclorito de sodio se debe al ácido hipocloroso (HClO) y al Cl2 que se forman cuando el hipoclorito es diluido en agua. La actividad germicida del ion hipocloroso es muy reducida debido a que por su carga no puede penetrar fácilmente en la célula a través de la membrana citoplasmática. En cambio, el ácido hipocloroso es neutro y penetra fácilmente en la célula, mientras que el Cl2 ingresa como gas.
El hipoclorito de sodio se comercializa en soluciones concentradas (50-100 g/l de Cloro activo), a pH alcalino y en envases oscuros que favorecen su estabilidad, pero es inactivo como desinfectante. A causa de esto, es que deben utilizarse soluciones diluidas en agua corriente (que tiene un pH ligeramente ácido), con el objeto de obtener ácido hipocloroso. Generalmente, se utilizan soluciones con una concentración del 0.1-0.5% de Cloro activo.
Su actividad está influida por la presencia de materia orgánica, pues puede haber en el medio sustancias capaces de reaccionar con los compuestos clorados que disminuyan la concentración efectiva de éstos.
Aldehídos
Son agentes alquilantes que actúan sobre proteínas, lo que provoca modificación irreversible de enzimas e inhibición de la actividad enzimática (Adición nucleofílica de grupos -NH2 y -SH). Se utilizan como desinfectantes y esterilizantes. Destruyen esporas.
El glutaraldehído es el único esterilizante efectivo en frío. El formaldehido como gas se utiliza para descontaminar edificios, ambientes, etc. El formaldehido gaseoso se obtiene por calentamiento del paraformaldehído (OH (CH2O)n-H), lo que produce las despolimerización de este compuesto y la liberación de formaldehido.
El formaldehido tiene la desventaja de ser muy irritante y perder actividad en ambientes refrigerados.
Compuestos Fenólicos
Son desinfectantes que provocan lesiones en la membrana citoplasmática porque desordenan la disposición de las proteínas y fosfolípidos. Esto causa filtración de compuestos celulares, inactivación de enzimas y lisis.
El fenol no es usado a menudo como desinfectante por su olor desagradable, por ser muy irritante y por el residuo que queda luego de tratar las superficies.
Los derivados del fenol más utilizados son el hexaclorofeno (compuesto difenílico) y los cresoles (alquil fenoles). Estos son muy efectivos a bajas concentraciones contra formas vegetativas de bacterias. No son efectivos contra esporas.
Oxido de Etileno
Es un agente alquilante que se une a compuestos con hidrógenos lábiles como los que tienen grupos carboxilos, amino, sulfhídricos, hidroxilos, etc.
Es utilizado en la esterilización gaseosa, generalmente en la industria farmacéutica. Sirve para esterilizar material termosensibles como el descartable y plástico, equipos electrónicos, bombas cardiorrespiratorias, etc. Es muy peligroso por ser altamente inflamable y explosivo, y además cancerígeno.
2.1. Filtración
Se usan membranas filtrantes con poros de un tamaño determinado. El tamaño del poro dependerá del uso al que se va a someter la muestra. Hay que tener en cuenta que los filtros que se utilizan generalmente en los laboratorios no retienen virus ni micoplasmas, estos últimos están en el límite de separación según el diámetro de poro que se utilice.
Existen tres tipos básicos de filtros:
- Filtros profundos o Filtros de profundidad: 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.
- Membranas filtrantes: tienen una estructura continua, y la retención se debe principalmente al tamaño de la partícula. Partículas más pequeñas al tamaño del poro quedan retenidas en la matriz del filtro debido a efectos electrostáticos.
- 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.
La filtración se utiliza para emulsiones oleosas o soluciones termolábiles. Su usa para esterilizar aceites, algunos tipos de pomadas, soluciones oftálmicas, soluciones intravenosas, drogas diagnósticas, radiofármacos, medios para cultivos celulares, y soluciones de antibióticos y vitaminas.
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