ESTERILIZACIÓN CON AGENTES FÍSICOS

Los agentes físicos que consiguen la esterilización de materiales son el calor , las radiaciones y la Filtración

Esterilización por calor

El calor desnaturaliza estructuras y macromoléculas (membranas, proteínas, etc.). Todos los microorganismos son susceptibles a la acción del calor. Su sensibilidad  varía con la especie  y con el estado en que se encuentren.

En general las formas vegetativas bacterianas mueren por calentamiento a 50-70ºC. Las endosporas, ( las formas de vida más termoresistentes), requieren mayores temperaturas y  tiempo de exposición. El calor puede utilizarse de dos formas en presencia (esterilización por calor humedo) o ausencia de humedad (esterilización por calor seco).

CALOR HÚMEDO.

Fundamento

los materiales húmedos conducen mejor el calor que los secos :  el agua tiene mayor  coeficiente de transferencia de calor que el aire. Por eso el vapor de agua es más eficaz que el calor seco matando a los microorganismos. Así la esterilización en presencia de vapor de agua  requiere menos temperatura y tiempo que sin agua. El autoclave de vapor  utiliza calor húmedo para la esterilización.

Autoclave de vapor:

Trabaja a presión superior a la atmosférica. El agua a presión atmosférica hierve a 100ºC. A presiones superiores, la temperatura de ebullición aumenta por lo que se pueden calentar soluciones acuosas (como los medios de cultivo-)  a temperaturas superiores a 100ºC. El autoclave permite elevar la presión de una a dos atmósferas sobre la presión atmosférica. .

El dispositivo trabaja aislado del exterior. En un sistema aislado del exterior, cada elevación de temperatura provoca un aumento de presión. La relación entre temperatura y presión depende de la composición de la atmósfera incluida en el sistema

Presión (atm) en el interior

Temperatura (ºC)

Cuando en el autoclave el aire es reemplazado por vapor de agua purgado del autoclave), La relación entre temperatura y presión en atmósfera saturada de agua es la indicada en lka tabla de la izquierda.

0.5

112

 1

121

2

133

Si quedan restos de aire son necesarias temperaturas mayores para provocar la misma presión en el interior

 Empleo del autoclave:

El autoclave de vapor  es el aparato más utilizado para la esterilización de medios de cultivo, soluciones, ropa de laboratorio, y emulsiones que no se desnaturalicen a temperaturas superiores a 100ºC.. En general la esterilización de estos materiales se realiza a (112-121ºC) durante 30-20 minutos. Estas condiciones pueden variar en función del tipo de material, carga microbiana y volúmenes a esterilizar.

Ventajas del autoclave

Rápido calentamiento y penetración del calor, destrucción de bacterias y endosporas en corto tiempo, no deja residuos tóxicos, poco deterioro del material expuesto, es económico.

Inconvenientes

Corrosivo sobre ciertos materiales metálicos, no útil para material termosensible.

Tindalización o esterilización fraccionada a vapor fluente

El material se calienta a 80-100º  durante 30 minutos, en días sucesivos, con periodos de incubación entre ellos. De esta manera se destruyen las células vegetativas pero no las endosporas termorresistentes.

Las endosporas que sobrevivieron pueden germinar en el periodo de incubación. Desdiferenciadas como células vegetativas son destruidas en el calentamiento posterior.

Esta técnica se puede emplear para esterilizar medios de cultivo que no se pueden calentar a temperaturas superiores a 100º sin alterar sus propiedades. El principal inconveniente de esta técnica es el consumo de tiempo. Actualmente tiene muy poco uso

Pasteurización

Es un método que reduce la cantidad de microorganismos viables. No es un método de esterilización pues no destruye esporas bacterianas. Es utilizada en la industria alimentaria. Hay dos tipos de tratamiento: la pasterurización a baja temperatura y mayor tiempo (63ºC/30 minutos) y la pasteurización a alta temperatura y corto tiempo (72ºC/15 segundos).

Uperización

Variante de la pasteurización (ultrarrápida) en la que la temperatura se eleva por encima de 150 oC durante unos segundos

CALOR SECO

 Su acción letal se debe a la oxidación de componentes celulares. El aire es mal conductor del calor y el aire caliente entra más lentamente que el vapor en los materiales. Por ello se requiere más temperatura y tiempo de exposición que en la esterilización con  calor húmedo. Puede utilizarse mediante flameado (incineración) o con hornos de aire caliente .

Flameado e incineración

Se aplica directamente la llama de un mechero. Se utiliza para la esterilización de asas e hilos de siembra, pinzas  así como las bocas de tubos y matraces antes y después de utilizarlos. La incineración se emplea para destruir materiales de desecho contaminados.

Hornos de aire caliente

Alcanzan temperaturas mayores a 150ºC. Las condiciones usuales de esterilización son de 160-180ºC durante 1-2 horas. Las ventajas son que penetra en materiales insolubles en agua (aceites, grasas) y es menos corrosivo sobre metales que el calor húmedo. Se utiliza para la esterilización de materiales secos, grasas, aceites y material de vidrio y metales  termorresistentes

RADIACIONES.

Radiación ultravioleta

Radiación con longitudes de onda entre 100 y 400 nm. Las de mayor actividad microbicida son las comprendidas entre 260-270 nm. Son absorbidas por lo ácidos nucléicos y aminoácidos aromáticos. Afectan a los ácidos nucleicos provocando errores en la duplicación y pérdida de viabilidad. Tienen bajo poder de penetración: solo se utilizan para la esterilización de superficies, (quirófanos, salas de envasado de medicamentos). Producen daños en ojos y piel.

Radiaciones ionizantes

Tienen mayor energía que las ultravioleta y por tanto mayor poder de penetración. Producen iones y radicales libres que alteran las bases de los ácidos nucléicos, proteínas y otros componentes celulares. Se utilizan para la esterilización de materiales termosensibles como jeringas, sondas, suturas, guantes, etc. No se utilizan para medios de cultivo o soluciones porque producen alteraciones de los componentes. Solo se utiliza a escala industrial por el alto costo.

FILTRACIÓN:

Filtros de membrana

Consiste en el paso de un líquido o gas a través de filtros con poros lo suficientemente pequeños para retener a los microorganismos por el tamaño. Es un método que no mata a los microorganismos.

Utilizados para esterilizar soluciones termosensibles. Retienen a los microorganismos en la superficie. Pueden ser de diversos materiales (acetato de celulosa, nitrato de celulosa, policarbonato o teflón) en función del fluido a filtrar. Varían de tamaño de poro (0.22 µm - 0.45 µm) usualmente se utilizan los de 0.22 µm. Hay que tener en cuenta que estos filtros usados en el laboratorio no retiene virus ni Micoplasma. La filtración también se utiliza para el recuento de microorganismos cuando están presentes en baja concentración. Una aplicación es el análisis bacteriológico de aguas

Video filtración bomba de vacío                 Video filtración jeringa

Filtros profundos o filtros de profundidad

Retienen a los microorganismos atrapándolos en su matriz; es una combinación de absorción y retención mecánica. Un ejemplo es el tapón de algodón que se utiliza para tapar los tubos de medios de cultivo.

CONTROL DE EQUIPOS :

Cintas testigo:

Indican si el proceso de esterilización funciona correctamente.

 Son cintas que viran de color cuando alcanzan determinada temperatura dentro de los aparatos esterilizados. No son indicadores de que los procesos de esterilización, con todos sus ciclos, se hayan cumplido correctamente. El uso de las mismas en forma rutinaria en todos los materiales que se esterilicen, no debe reemplazar los monitoreos biológicas periódicos.

 Controles biologicos

1.      Esporas de Bacillus stearothermophilus: Se utilizan para controlar la efectividad de la esterilización, pues son las más resistentes al calor húmedo.