Quais são os métodos físicos de controle eliminação dos microrganismos?

 Objetivos da aula

Após o término desta unidade o aluno deverá ser capaz de ter conhecimento do controle de populações microbianas através do uso de agentes físicos.

Atividade prática sugerida

Introdução

Esterilização: é o processo que visa à eliminação ou destruição de todas as formas de microrganismos presentes em um material ou ambiente. O processo de esterilização pode ser físico ou químico.

Desinfecção: É a eliminação parcial ou redução do número de microrganismos presentes num material inanimado. Visa principalmente eliminar os microrganismos patogênicos ou potencialmente patogênicos de superfícies abióticas, como bancadas, paredes e objetos. A desinfecção pode ser realizada de forma física (pasteurização) ou química (agentes químicos, denominados desinfetantes).

Antissepsia: Semelhante à desinfecção, porém este processo está relacionado com a eliminação de microrganismos de superfícies bióticas, como pele e mucosas. A antissepsia pode ser realizada de forma química (agentes químicos, denominados antissépticos).

Sanitização: É o conjunto dos mecanismos utilizados na indústria de alimentos e empresas públicas de saneamento  para diminuir a população microbiana nos utensílios alimentares, equipamentos de manipulação, água e esgoto até níveis seguros à saúde pública.

Limpeza: Remoção mecânica da sujeira ou de sujidades, retidas nos componentes. Este processo é indispensável e antecede os procedimentos de desinfecção ou esterilização.

Métodos Físicos:

Tipos:

Calor

Um dos agentes físicos mais práticos e eficientes para a esterilização e/ou desinfecção. O calor pode ser empregado sob duas formas: seco e úmido.

a) Calor úmido

Definição: é o processo mais eficiente devido ao maior poder de penetração do vapor d’água eficaz pelo seu alto poder de penetração. A eliminação dos microrganismos é decorrente da desnaturação de ácidos nucleicos e proteínas, podendo também romper membranas.

Pode ser realizado pelos seguintes processos:

• Autoclave: Processo mais utilizado em microbiologia. Nesse aparelho, o aumento da pressão faz a temperatura subir acima da temperatura de ebulição da água. A autoclavação se dá à 121°C, por 15 a 20 minutos, juntamente com o vapor em estado de saturação sob pressão (1 atmosfera). Portanto, calor, pressão e umidade constituem elementos indispensáveis para a destruição dos microrganismos. A penetração do vapor no material garante destruição de todos os microrganismos (Figuras 1, 2, 3 e 4).

Figura 1: A) Vista frontal de uma autoclave horizontal e B) Vista interna de uma autoclave horizontal (fonte: Prof. Dra. Marisa da Costa).

Figura 2: A) Vista frontal de uma autoclave vertical e B) Vista interna de uma autoclave vertical (fonte: Prof. Dra. Marisa da Costa).

Figura 3: A) Vista frontal de uma autoclave de bancada vertical e B) Vista interna de uma autoclave de bancada vertical (fonte: Prof. Dra. Marisa da Costa).

Figura 4: A) Vista frontal de uma autoclave vertical para esterilização de resíduos biológicos e carcaças e B) Vista frontal de uma autoclave vertical para esterilização de esgotos em laboratórios de pesquisa que trabalhem com microrganismos muito perigosos (fonte: Prof. Dra. Marisa da Costa).

• Água em ebulição (fervura): A exposição de microrganismos por 30 minutos a 100°C é suficiente para destruir células vegetativas de bactérias e fungos, porém é ineficiente na destruição de esporos.
• Pasteurização: Processo que consiste em aquecer o material a uma temperatura relativamente baixa (630C) durante 30 minutos ou um aquecimento rápido (720C) por 15 segundos e seguido de um resfriamento rápido (100C). A exposição de microrganismos por 30 minutos a 62°C já é suficiente para destruir de células vegetativas de bactérias, fungos e vírus. O tratamento térmico é breve para evitar alterações significativas no sabor e teor nutricional de alimentos, porém alguns microrganismos podem persistir e causar deterioração.
• Tindalização: Nesse processo, o aquecimento é feito de maneira descontínua. Após o acondicionamento das matérias primas alimentícias, a serem submetidas ao tratamento, em recipiente fechado, o produto é submetido ao tratamento térmico. Dependendo de cada produto e do rigor térmico desejado, as temperaturas variam de 60 a 90 ºC, durante alguns minutos. As células bacterianas que se encontram na forma vegetativa são destruídas, porém os esporos sobrevivem. Depois do resfriamento, os esporos entram em processo de germinação e depois de 24 horas a operação é repetida. O número de operações pode variar de 3 a 12 vezes até a obtenção da esterilização completa. A vantagem desse processo é que podem ser mantidos praticamente todos os nutrientes e as qualidades organolépticas do produto, em proporções maiores do que quando se utilizam outros tratamentos térmicos.

b) Calor seco

O processo de destruição da vida bacteriana pelo calor seco é diferente do que ocorre pelo calor úmido. No calor seco as bactérias expostas ao ar quente carbonizam. Todavia o calor seco tem menos poder de penetração que o calor úmido, sendo que necessita de temperaturas muito elevadas e maior tempo de exposição. Como métodos de esterilização por calor seco, podemos citar:

• Incineração: método onde os microrganismos são destruídos juntamente com o material que se leva ao fogo. Em hospitais é utilizado para destruir o material infectado, como por exemplo: material proveniente de curativos, seringas, agulhas, suabes, etc.
• Flambagem: processo onde o material é submetido diretamente ao fogo, seja seco ou embebido em álcool. Exemplo: alça de platina deve ser flambada antes e após o processo de semeadura.
• Forno de esterilização ou Forno de Pasteur ou MUFLA: método de esterilização que emprega calor seco ou ar quente a altas temperaturas. O tempo de exposição é maior para as temperaturas mais baixas, sendo as mais utilizadas: 160ºC (2 horas), 170ºC (1 hora) ou 180ºC (30 minutos). Este método leva à desnaturação e oxidação das proteínas, que resultam na morte dos microrganismos (Figuras 5A e B). Podem ser esterilizados na estufa: vidros em geral, instrumentos metálicos, talco, vaselina e óleos em geral.

Figura 5. A) Vista frontal de um forno de esterilização e B) Vista interna de um forno de esterilização (fonte: Prof. Dra. Marisa da Costa).

c) Radiações

As radiações consistem em um método eficaz para reduzir ou eliminar os microrganismos. Como métodos de esterilização por radiação, podemos citar:

• Radiação não-ionizante: A radiação ultravioleta (UV) (de 4 a 400 nm – sendo 260 nm o comprimento mais eficiente) é bastante letal. Como sua maior eficiência se dá a 260 nm, que corresponde ao comprimento de onda onde se dá a maior absorção pelo DNA, a radiação UV afeta primariamente este tipo de molécula. Após o DNA ter sido exposto à luz UV, ocorre à formação de dímeros de timina, que impede a ação da DNA polimerase. Para exercer sua função letal sobre qualquer microrganismo, devem atingi-los diretamente, pois possuem baixo poder de penetração. Se os microrganismos estiverem complexados com matéria orgânica, isto é, fora de alcance direto dos raios (atrás de uma partícula de poeira, superfície com reentrâncias e dobras), estes permanecem vivos. Por não terem alto poder de penetração, as vestimentas e alimentos só estarão esterilizados, na superfície expostas diretamente à radiação. A água perfeitamente límpida é permeável aos raios e o vidro comum é impenetrável aos raios. O grau de exposição aos raios ultravioleta, necessários para exercer ação microbicida, depende dos fatores tempo e intensidade, que variam para os diferentes microrganismos. Bactérias ou fungos contidos no ar são facilmente atingidos pelos raios e consequentemente destruídos (figura 6).

Figura 6: Teste de radiação UV sobre as bactérias. Foram semeadas bactérias diferentes em linhas paralelas. Metade da placa foi coberta (círculo vermelho) e a outra metade foi exposta diretamente à radiação.  (fonte: Prof. Dra. Marisa da Costa).

•  Radiação ionizante: Radiações de pequeno comprimento de onda e de altíssima energia e penetrabilidade. São bastante eficientes, pois promovem a ionização de átomos, fazendo-os perderem elétrons, gerando radicais livres extremamente reativos, que podem destruir pontes de hidrogênio, duplas ligações, estruturas em anel. Quando na presença de oxigênio, geram radicais hidroxila livres, absolutamente tóxicos para as células. A ionização se deve ao fato de as radiações possuírem alta energia, suficiente para romper as estruturas celulares. É um excelente agente de esterilização, porque possui um alto poder de penetração. As radiações eletromagnéticas do tipo Radiação X e Gama são as mais penetrantes e utilizadas para esterilizar antibióticos, hormônios e plásticos descartáveis. Este tipo de tratamento não deixa resíduos da radiação. 

d) Filtração

Recomendado para materiais termolábeis em solução (antibióticos, vacinas) e na descontaminação do ar, em fluxos laminares e sistema de ventilação. Composição dos filtros: celulose, acetato, policarbonato, teflon ou outro material sintético.  Embora o diâmetro dos poros possa variar, os mais utilizados são aqueles de 0,2 µm, que retêm os microrganismos (exceto vírus) das soluções e do ar.

Capelas de fluxo laminar contém filtros HEPA (High Efficiency Particulate Air) para a esterilização do ar no seu interior e também do ar que é redistribuído no ambiente. São muito usados em cabines de segurança biológica e hospitais, pois removem 99,97% de partículas maiores de 0,2 µm (Figuras 7A e B).

 Figura 7. A) Vista de uma capela de fluxo laminar horizontal e B) Vista de uma capela de fluxo laminar vertical (fonte: Prof. Dra. Marisa da Costa).

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