Cinetica de muerte terminca

MICROBIOLOGÍA CLÍNICA Curso 2004 - 2005 (grupo 1)

Tema 7.- Esterilización, desinfección y asepsia. Esterilización, desinfección, descontaminación y antisepsis. Desinfectantes y antisépticos. Evaluación de la actividad germicida. Desinfectantes de alta, media y baja actividad. Desinfección de endoscopios. Esterilización por calor. Esterilización por óxido de etileno. 1.- ESTERILIZACIÓN, DESINFECCIÓN, DESCONTAMINACIÓN Y ANTISEPSIS.

En todos los ambientes abiertos y en muchos lugares del cuerpo se puede encontrar una gran cantidad de microorganismos (principalmente bacterias y virus). Estos microorganismos, si tienen a su disposición nutrientes y condiciones ambientales adecuadas pueden crecer y multiplicarse produciendo en su caso enfermedades infecciosas.

En los ambientes naturales hay mezclas complejas de muchos tipos de

microorganismos que forman poblaciones que comparten el mismo ambiente. Con objeto de evitar los efectos nocivos de los microorganismos, es necesario disponer de métodos que permitan eliminarlos de manera que podamos conseguir ambientes limpios sin contaminación microbiana.

Se dice que un ambiente es estéril cuando se han eliminado todos los

microorganismos del mismo. La esterilidad se puede alcanzar usando procedimientos físicos (calor, radiaciones), químicos o mecánicos (filtración). Sin embargo, los procedimientos de esterilización son costosos y, en ciertas ocasiones, desaconsejables. Por ejemplo, la esterilización completa de ciertos alimentos no es posible sin destruir sus características nutritivas. Por su parte, la antisepsis es la técnica que permite eliminar los microorganismos de la piel o de los tejidos vivos.

En la práctica es imposible afirmar la ausencia absoluta de microorganismos en una

muestra determinada. En este sentido, se considera que un producto está estéril desde el punto de vista clínico cuando existe menos de una posibilidad ente un millón (10-6) de que existan en él microorganismos viables.

También se usa el término desinfección referido a la técnica que empleando calor o

substancias químicas reduce la carga microbiana o elimina los microorganismos de las superficies. Un término parcialmente sinónimo es el de descontaminación que es un poco más general ya que en él se aplican además del calor, otros métodos de eliminación de microorganismos.

Se dice que un ambiente es aséptico cuando se han eliminado todos los microorganismos patógenos. Un ambiente aséptico no tiene porqué ser estéril. La asepsia también se puede conseguir por procedimientos físicos y químicos. LIMPIEZA

La limpieza tiene por objetivo dejar un objeto libre de contaminación. En algunas ocasiones es suficiente con la limpieza en el medio hospitalario; sin embargo, en otras es necesario proceder a la desinfección o a la esterilización. Nada debe ser sometido a procedimientos de desinfección o esterilización si no ha sido sometido anteriormente a limpieza manual o a limpieza mecánica (con lavadoras).

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En el medio hospitalario, los principales agentes de limpieza son: • Hipoclorito sódico • Derivados fenólicos • Complejos trialdehídicos quirúrgicos • Polvo abrasivo clorado

Por otra parte, la limpieza en el medio hospitalario será diferente si se trata de: • Zonas sin contacto con enfermos • Zonas de hostelería y lavandería • Servicios y cuartos de baño • Áreas de hospitalización, consultas externas y servicios generales • Áreas críticas (quirúrgicas, intensivos, prematuros, hemodiálisis, quemados, diagnósticas intervencionistas) Banco de sangre, laboratorios• , hospital de día, urgencias, habitaciones con aislamiento indicado.

El personal de enfermería debe vigilar de forma personal la limpieza de su área

asistencial. La limpieza del material hospitalario en muchas ocasiones requiere personal

especializado adiestrado en el manejo de aquellos materiales que por ser huecos (botellas) o tubulares con diámetro pequeño (canales de endoscopía por ejemplo) presentan dificultades especiales. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES SEGÚN SU USO

Los equipos que se reutilizan en los hospitales se pueden clasificar según su aplicación en: • Elementos críticos que entran en contacto con el sistema vascular u otras zonas estériles del cuerpo (catéteres intravasculares) Elemento semicrítico que entra en contacto• con la mucosa (tubos endotraqueales)

• Elementos no críticos que entran en contacto con la piel intacta (cuña de orina)

Todos los elementos que vayan a ser reutilizados deben ser limpiados previamente. Ade

.- DESINFECTANTES Y ANTISÉPTICOS

más, los elementos críticos deben ser esterilizados, los semicríticos sometidos a una desinfección de alto grado y los no críticos a una desinfección de bajo grado. 2

e denominan antisépticos aquellos compuestos químicos que desarrollan su acci

os desinfectantes son productos químicos que matan los microorganismos y se aplican sobre objetos inanimados, mientras que los antisépticos, por su menor

Són letal inteaccionando de forma inespecífica con los componentes celulares de

forma que no existe una acción selectiva frente a grupos de microorganismos sino que su acción es más general. Los antisépticos no suelen ser demasiado tóxicos y pueden aplicarse sobre tejidos vivos. Esta falta de especificidad de los antisépticos los diferencia de los antibióticos cuya principal característica es la selectividad.

L

2


toxi

as vs. células vegetativas) tienen diferentes grados de sensibilidad a los tratamientos físicos o quím

icos y desinfectantes y sólo mueren al ser tratadas con agentes con alta actividad germicida. En gene

CTIVIDAD GERMICIDA.

cidad, se emplean sobre tejidos vivos. Puesto que dependiendo de la forma como se realice el tratamiento un mismo agente puede utilizarse como antiséptico o como desinfectante, se suele usar el término germicida para englobar ambos conceptos.

Los diferentes tipos de microorganismos o de sus formas de desarrollo (espor

icos. En muchos casos, el tratamiento con agentes desinfectantes no elimina completamente los microorganismos presentes, sino que simplemente se reduce mucho su número de forma que la acción indeseable de los microorganismos se retrasa.

Las esporas bacterianas son las formas más resistentes a los antisépt

ral las formas vegetativas de las bacterias son sensibles a todos los agentes desinfectantes, aunque algunos grupos de microorganismos tales como las micobacterias pueden presentar especial resistencia a los de baja actividad. Los hongos presentan, en general, mayor resistencia que las bacterias y resisten los desinfectantes de baja actividad. Por último, los virus presentan una sensibilidad similar a la de las bacterias, aunque es un poco más elevada en el caso de los virus desnudos que no presentan envueltas lipídicas. 3.- EVALUACIÓN DE LA A

de los diferentes productos

es complicada porque este efecto depende de gran número de factores externos (tem

donde dil fenol es el pletamente la bacteria de referencia en 10 min de tratamiento, y dil desinf es la mayor dilución del

anismo en particular se alizan test de dilución similares a los realizados para los antibiogramas cualitativos o

cuan

n de su CF, los germicidas se clasifican en de actividad alta, media o aja. Si se desea realizar una esterilización se deberán escoger germicidas de actividad

más

La determinación del efecto antiséptico o desinfectante

peratura, humedad, pH, etc.) así como de los diferentes tipos de microorganismos que se desea eliminar o controlar. Existen protocolos que regulan cómo se debe evaluar la eficacia de un compuesto germicida y entre ellas destaca la prueba del coeficiente del fenol (CF) en la que se toma como referencia de desinfectante el fenol y como referencia de microorganismos Staphylococcus aureus y Salmonella typhi.

CF = dil fenol / dil desinf (Ecuación 17)

inverso de la mayor dilución del fenol que elimina com

desinfectante que elimina el microorganismo de referencia en 10 min de tratamiento realizado el estudio de los supervivientes tras un cultivo de 48h1. El valor de CF es simplemente indicativo ya que se trata de una medida realizada sobre cultivos puros y en la realidad, los germicidas se usan sobre poblaciones mixtas.

Para evaluar la acción de un germicida frente a un microorgre

titativos.

En funciób

alta o a mayores concentraciones. Igual ocurre si en la muestra existen substancias que protegen a los microorganismos de la acción de los germicidas (como ocurre en el caso de la sangre o en las heces).

1 Por ejemplo, si dil fenol es 1/90 y dil desinf es 1/450, el cf será de 50; esto es, el desinfectante es 50 veces más activo que el fenol.

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4.- DESINFECTANTES DE ALTA, MEDIA Y BAJA ACTIVIDAD. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DESINFECCIÓN

Los factores que afectan la eficiencia de un proceso de desinfección son los guientes: naturaleza del microorganismo, su número, la concentración del germicida,.

el ti

IPALES FAMILIAS DE AGENTES ANTISÉTICOS

siempo de actuación, la temperatura, pH, el deterioro del producto en agua o por

almacenamiento, la inactivación por la presencia de materia orgánica (moco, pus, heces, agua dura, etc.), la presencia de otros compuestos que modulen la actividad del germicida (detergentes, corcho, etc.) y las características de la superficie sobre la que se aplica. PRINC Agentes oxidantes • Halogenados

• Gas cloro, y Compuestos de cloro (500-5000 mg/l), agentes oxidante que se esinfectar el agua.

etanol (CF ≈ 4.0 - 5.0)

• ) que es un complejo de iodo con micida lentamente, se

• Bromo• Flúor

• Otros oxidantesanato potásico

hidrógeno (agua oxigenada) en disolución del 6 al 30% (para ), es una agente oxidante que se usa sobre la piel.

Agente

usa para d• Soluciones de iodo, agente oxidante que inactiva las proteínas, se usa en la piel, jabones, etc.

• La tintura de iodo es una solución al 2% (o más) de yoduro potásico en agua y

• Solución de iodo, se usa en instrumental médico Povidona yodada (Betadinepolivinilpirrolidona de forma que se libera el gerinactiva menos por materia orgánica y penetra mejor. Se utiliza en desinfección de la piel e incluso en lavados quirúgicos.

• Permang• Peróxido de esterilización en este caso

• Ácido peracético • Sales del ácido persulfúrico

s reductores

Aldehídos tales como el formaldehído (6-8%) y el glutaraldehído (2%) que as y se pueden usar como agentes esterilizantes.

• Se suelen usar para esterilizar instrumental como soluciones acuosas.

autoclave. Es un unos

Alcohol

• inactivan las proteín

• El glutaraldehído a pH alcalino (Cidex) permite una desinfección de alto grado y se aplica al material que no puede ser sometido alcompuesto tóxico e irritante que hay que utilizar de acuerdo conprocedimientos especiales.

es

Etanol •

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• Solución de alcohol al 70% en agua (CF ≈ 0.04), disuelve los lípidos y desnaturaliza las proteínas, se usa sobre la piel.

isopropílico Fenol y

• Alcohol

derivados • Compuestos fenólicos (0.5-3%), agentes oxidantes que se usan para desinfectar

El fenol fue históricamente el primer agente antiséptico utilizado en clínica.

nólicos menos cáusticos.

infantiles después de brotes con estafilococos. Sin embargo, puede

• B Age

superficies. •Actualmente no se emplea en clínica sino que se usan en hospitales y laboratorios derivados fe

• Los cresoles (Lysol, CF ≈ 2.3) que tienen importancia por ser tuberculocidas y activos durante largo tiempo; sin embargo, su olor es desagradable y pueden llegar a ser tóxicos.

• El hexaclorofeno (CF ≈ 5-15 para S. typhi y 15-40 para Staph. aureus) es una agente muy activo que perdura durante largo tiempo. Se usa solo para desinfectar departamentosser tóxico y por eso su uso es limitado. ifenoles, rompen la membrana celular y se usan en jabones y lociones.

ntes tensoactivos

Sales de amonio cuaternario • • Tensoactivos anfóteros

r erales De ivados minerales y organomin

esas,

n inhibiendo las proteínas, se emplean en

•

Dicloruro de mercurio, inactiva las proteínas y se usa para desinfectar m•

suelos y otras superficies. Compuestos organomercuriales, actúa•uso tópico (por ejemplo, la mercromina o mercurocromo CF de 2.7 para S. typhi a 5.3 para Staph. aureus)

• Sulfato de cobre, precipita las proteínas y se usa como alguicida y como antifúngico. Nitrato de plata, precipita las proteínas. Se usa como solución al 1% en ojos de recién nacidos para evitar la ceguera producida por N. gonorrhoeae o por C. trachomatis.

Clorhexidina

antiséptico

que combina la acción germicida de los compuestos yodados y la icida eficaz, aunque tiene menos eficacia

trias y sobre esporas. Se usa en la desinfección de la piel al 5%, en la de la boca (0.5 - 0.1%) y en jabones.

N

•permanencia del hexaclorofeno. Es un bactersobre micobac

•

-duopropenida

rapidez frente a bacterias y hongos, aunque menos activo frente a micobacterias. Es de lo que puede usarse para la esterilización de endoscopios.

• compuesto formado por dos yoduros de amonio cuaternario con gran actividad y

baja toxicidad por

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.- DESINFECCIÓN DE ENDOSCOPIOS5

La esterilización de endoscopios es muy importante porque pueden ser un elemento

e transmisión de procesos infecciosos tales como la hepatitis B o C, VIH o e debe ser rápido y enérgico, capaz de

estruir las micobacterias no tuberculosas y Mycobacterium tuberculosis sin dañar el instr

dmicobacterias. El desinfectante que se empled

umento. El desinfectante más aconsejado es el glutaraldehído alcalino o la N-duopropenida.

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Antisépticos y Desinfectantes usados en aplicaciones relacionadas con la salud

Agente Uso en campos relacionados con la salud Modo de acción

Antisépticos

Mercuriales orgánicos Piel Se combina con grupos –SH de las proteínas Nitrato de plata Ojos de los recién nacidos para evitar la

ceguera Precipita proteínas

Solución de iodo Piel Ioda los residuos de tirosina de las proteínas Jabones, desodorantes y lociones corporales Agente oxidante

Alcohol (etanol al 70% en agua) Piel Disolvente de lípidos y desnaturalizante de

proteínas Bifenoles (Hexaclorofeno) Jabones, lociones Rompe la membrana celular Peróxido de hidrógeno (solución al 3%) Piel Agente oxidante

Desinfectantes

Dicloruro mercúrico Mesas, superficie de los bancos, suelo Se combina con grupos –SH Solución de Yodo Instrumental metálico Ioda los residuos de tirosina Gas cloro Depuración de los suministros de agua Agente oxidante Compuestos de cloro Suministros de agua Agente oxidante Compuestos fenólicos Superficies Desnaturaliza proteínas Detergentes catiónicos (compuestos de

amonio cuaternario) Instrumental médico Interacciona con los fosfolípidos de la

membrana Óxido de etileno Material de laboratorio sensible a la

temperatura como los plásticos Agente alquilante

Ozono Agua de bebida Fuerte agente oxidante


6.- ESTERILIZACIÓN POR CALOR.

Los microorganismos mueren rápidamente cuando son sometidos a temperaturas superiores a su óptima de crecimiento. Esto permite utilizar altas temperaturas para eliminar microorganismos por termodestrucción. Los métodos basados en el calor son quizá los más utilizados para controlar el crecimiento microbiano.

La sensibilidad de los diferentes tipos de microorganismos a los tratamientos

térmicos es distinta. Las esporas y algunos virus son la formas más termorresistentes y las células vegetativas las más sensibles. Por otro lado, los microorganismos Gram-positivos tienden a ser más resistentes que los Gram-negativos. Por consiguiente, desde un punto de vista práctico, la esterilización por calor está destinada a matar las esporas bacterianas.

El medio en el que se encuentra un microorganismo influye en su sensibilidad al

calor. Por lo general, los microorganismos son más sensibles a las altas temperaturas cuando se encuentran a pHs ácidos, mientras que las concentraciones altas de proteínas o azúcares en el medio disminuyen la efectividad del calor y protegen a las bacterias. Las altas concentraciones de sal tienen efectos variables según el tipo de microorganismo

La esterilización por calor se puede hacer usando calor seco o calor húmedo.

ESTERILIZACIÓN POR CALOR SECO

Horno Pasteur: usa calor seco transmitido por el aire al objeto en esterilización. En este caso, la temperatura más usual suele ser de 160ºC y durante dos horas. El uso del horno Pasteur está limitado por las características del material a esterilizar y se usa de forma limitada para la esterilización de objetos metálicos y de vidrio y para algunos productos secos que no puden mzclarse con el agua.

Flameado: tiene usos muy limitados.

ESTERILIZACIÓN POR CALOR HÚMEDO

El autoclave esteriliza usando el calor húmero transmitido por vapor de agua sobrecalentado debido al uso de altas presiones. El efecto del vapor de agua es facilitar la transmisión del calor al objeto en esterilización. El procedimiento usual es usar 121ºC para lo que es necesaria una presión de 1.1 kg/cm2. En estas condiciones un tratamiento de 15 min es suficiente para eliminar las esporas de Gram-positivos. También puede usarse un ciclo más rápido de 134ºC y 3 min. En los autoclaves modernos es posible secar el producto una vez esterilizado antes de sacarlo del autoclave.

Una versión reducida del autoclave es una olla a presión doméstica que, sin

embargo, tiene el inconveniente e que no es posible secar el producto. Para evitar que los productos esterilizados en el autoclave se humedezcan con el

vapor de agua se deben empaquetar en bolsas impermeables de papel Kraft o de poliamida.


Puesto que el tratamiento térmico puede alterar las características del producto tratado, en el caso de alimentos o de productos termosensibles, se han desarrollado diferentes tipos de tratamiento industriales entre los que destacan:

La Pasteurización destinada a reducir las poblaciones bacterianas. Se emplea principalmente en el tratamiento de alimentos (por ejemplo, leche) y tiene muy poca utilidad en clínica. La pasteurización de la leche se realiza a 71ºC durante 15 seg. y el tratamiento UHT consiste en calentar el producto a 140-150ºC durante unos pocos segundos. Este tratamiento permite un tiempo de conservación del producto mucho más largo (hasta 8 semanas). CINÉTICA DE TERMODESTRUCCIÓN: VALORES D YZ.

La muerte de microorganismos como consecuencia de un tratamiento a altas

temperaturas sigue una cinética exponencial. Si representamos la variación del logaritmo del número de células supervivientes a un tratamiento térmico realizado a una temperatura dada en función del tiempo de tratamiento, se obtiene recta cuya pendiente nos indica la velocidad de termodestrucción.

Se define el valor D como el tiempo necesario para que el número de

supervivientes caiga al 10% del valor inicial (o, lo que es lo mismo, para que el logaritmo del número de supervivientes se reduzca en una unidad). Si consideramos N0 como el número de células al inicio del tratamiento y Nx el número de células supervivientes después de un tratamiento de t minutos a una temperatura T, el tiempo de termodestrucción se calcula de la siguiente manera:


La magnitud de D es tiempo (en muchos casos se usan los min; pero ciertos tratamientos son tan efectivos que resulta más práctico usar los s, que, por otra parte, son unidades del SI).

El tiempo de termodestrucción (D) varía para cada temperatura (de ahí el subíndice

t) de forma que a mayores temperaturas el valor de D es menor, es diferente para distintos microorganismos, distintos entornos y diferentes condiciones fisiológicas.

Si aumentamos la temperatura de tratamiento, el valor de D disminuye de forma

logarítmica. De manera análoga a como el valor D indicaba el tiempo necesario para lograr que el número de supervivientes se redujera al 10% de la población inicial, el valor z indica el incremento en la temperatura (medida en número de grados) necesario para que el valor D se reduzca a la décima parte del inicial.

z = ∆T / [log (Dt1 / Dt2)]

donde ∆T es el incremento de temperatura, y DT1 y DT2 los valores de D a las dos temperaturas estudiadas.

Los valores D y z varían para cada microorganismo y para cada condición. Las

esporas, por ejemplo, tienen valores D mucho más altos que las células vegetativas de los mismos microorganismos. Cuando el valor tratamiento se realiza a 121.1ºC (250ºF) al valor D se le denomina Dr y, por tanto, representa el tiempo necesario para lograr la destrucción del 90% de las células del microorganismo tratado a esa temperatura.

7.- ESTERILIZACIÓN POR ÓXIDO DE ETILENO

Óxido de etileno (OE), agente alquilante que se usa en la esterilización del material de laboratorio, material de plástico y en general para aquellos productos que no pueden ser esterilizados por calor.


La esterilización se lleva a cabo en un esterilizador similar a un autoclave que controla la concentración de óxido de etileno, la temperatura (60ºC) y la humedad (esterilización en condiciones de alta humedad).

El OE puede usarse puro (la duración del tratamiento en este caso es de 3-4 horas)

o como mezcla de OE al 10 - 20% con CO2 u otro gas reductor porque el OE es explosivo. El tratamiento dura varias horas. Se usa también en disoluciones de 450-500 mg/l.

El OE es muy tóxico; pero se diluye rápidamente en el aire, lo que permite su

eliminación fácil después del tratamiento.

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