Esterilización (microbiología)
Se
denomina esterilización al proceso validado por medio del cual
se obtiene un producto libre de microorganismos viables. El proceso de
esterilización debe ser diseñado, validado y llevado a cabo de modo de asegurar
que es capaz de eliminar la carga microbiana del producto o un desafío más
resistente.
Dado
que la esterilidad no puede demostrarse de manera absoluta sin causar la
destrucción completa de todas las unidades del lote de producto terminado, se
define la esterilidad en términos probabilísticos, en donde la probabilidad de
que una unidad de producto esté contaminada es aceptablemente remota. Se
considera que un producto crítico es estéril cuando la probabilidad de que un
microorganismo esté presente en forma activa o latente es igual o menor de 1 en
1.000.000 (coeficiente de seguridad de esterilidad 10^-6).
Los
agentes que matan microbios son
denominados microbiocidas (cida= “matar”) o más comúnmente denominados
“germicidas”. Si el agente específicamente destruye bacterias, es llamado
bacteriocida; si mata hongos es denominado fungicida. Como sea después de
exponer el objeto esterilizado al aire o
a sus alrededores, éste otra vez se habrá contaminado con microorganismos.
Los
métodos térmicos de esterilización son comúnmente los más utilizados para
eliminar los microorganismos, incluyendo las formas más resistentes como lo son
las endoesporas.
Terminología
referente al control del crecimiento microbiano
Terminología
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Definición
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Comentarios
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Esterilización
comercial
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Tratamiento de
calor para matar endoesporas de Clostridium botulinum en
comida enlatada
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Las endoesporas
más resistentes de las bacterias termofílicas pueden sobrevivir, pero no van
a crecer ni germinar bajo las condiciones normales de almacenamiento
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Desinfección
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Destrucción de
patógenos vegetativos
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Puede hacerse por
métodos físicos o químicos
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Antisepsia
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Destrucción de
patógenos vegetativos en tejidos vivos
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El tratamiento
regularmente es com métodos químicos antimicrobiales
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Eliminación de
gérmenes
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Remover los
microbios de un área limitada, como la piel alrededor de un sitio para
inyectar
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Por lo general se
hace mecánicamente removiendo con alcohol
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Sanitización
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Tratamiento para
disminuir la cuenta microbiana en utensilios de comida y bebidas para
mantener los niveles de salud pública
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Se puede hacer
con un baño a altas temperaturas o introduciéndolo a un desinfectante químico
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·
Calor seco:
Comprende a su vez varias fases: el calor directo, el flameado y la
esterilización al horno.
·
Calor húmedo:
Comprende varias modalidades, ebullición, pasteurización y empleo de la
autoclave.
Tasa de muerte
microbiana
Cuando
una población bacteriana es tratada con químicos o con calor, usualmente éstas
mueren a una tasa constante. Por ejemplo, si suponemos que tenemos una
población de 2 millones de microorganismos que han sido tratados por un minuto,
y 90 % de la población ha muerto. Ahora nos quedan con 200,000
microorganismos. Si la población es tratada por otro minuto, 90 % del
remanente de la población será exterminada, resultando en 20,000 microrganismos.
Si la curva de mortandad es trazada logarítmicamente, la tasa de muerte es
constante.
Factores que
influyen en la efectividad de los tratamientos antimicrobianos
El
número de microorganismos: A mayor
número de microorganismos que se tengan al inicio, mayor tiempo para eliminar
la población entera.
Influencias
ambientales: La presencia de materia orgánica regularmente
inhibe la acción de antimicrobianos químicos. Microorganismos localizados en
biopelículas, son difíciles de matar por biosidas, porque la actividad de éste
es dependiente de la temperatura de la reacción química; los desinfectantes
funcionan un poco mejor bajo temperaturas altas.
Tiempo
de exposición: Los químicos antimicrobianos suelen requerir un
mayor tiempo de exposición para microorganismos más resistentes o endoesporas,
esto con el fin de que sea efectivo.
Características
microbianas: Dependiendo las características del
microorganismo se van a tener que usar diferentes métodos para poder eliminarlo.
Acciones de los
agentes antimicrobianos
Alteración
de la permeabilidad de la membrana: La membrana
plasmática de los microorganismos, localizada en la pared celular, es el
objetivo de muchos agentes antimicrobianos. Esta membrana regula activamente el
paso de nutrientes a la célula y la eliminación de desechos de la misma. El
daño a los lípidos o proteínas de la membrana plasmática por agentes
antimicrobianos causa que el contenido celular salga al medio y esto interfiere
con el crecimiento de la célula.
Daño
a las proteínas y ácidos nucleicos: Para que una
proteína sea funcional se necesita que se encuentre en su estructura terciaria
por lo menos, ésta se encuentra constituida por puentes de hidrógeno los cuales
son susceptibles a romperse con calor o ciertos químicos; la rotura de estos
puentes nos da como resultado la desnaturalización de la proteína. Del mismo
los enlaces covalentes aunque son más resistentes también son objetivos de
agentes antimicrobianos.
Los
ácidos nucleicos ADN y ARN son los que llevan la información genética de la
célula. El daño a estos por calor, radiación, o químicos es frecuentemente
letal para la célula. La célula no se puede replicar y tampoco puede tener sus
funciones metabólicas normales como la síntesis de enzimas. Las altas
temperaturas a las que funcionan las autoclaves eliminan todo tipo de microbios
y bacterias, incluyendo las esporas.
Métodos de
esterilización
Existen
varios métodos de esterilización, detallados a continuación.
·
Métodos
físicos
·
Métodos
químicos
·
Fenol (Ácido
carbólico)
·
Óxido de
etileno
·
Peróxido de
hidrógeno
Métodos químicos
Los
métodos químicos de esterilización son aquellos que involucran el empleo de
sustancias letales para los microorganismos, tales como el óxido de etileno y
el peróxido de hidrógeno.
El uso de este método es muy limitado para la Industria Alimentaria pero muy
utilizado en otras industrias como la farmacéutica.
Métodos físicos
Los
métodos físicos son aquellos que no involucran el empleo de sustancias letales
para los microorganismos, sino procedimientos físicos como la radiación ionizante,
el calor o
la filtración de
soluciones con membranas que impiden el paso de microorganismos, incluyendo
virus. El método más usado en esta categoría es el calor que mata
microorganismos por la desnaturalización de las enzimas; el cambio resultante
en la forma tridimensional de las proteínas las
inactiva. La resistencia al calor varía entre los diferentes microorganismos;
esta diferencia puede ser expresada como el punto térmico de muerte (PTM) el
cual se define como la temperatura más baja a la cual todos los microorganismos
en una suspensión líquida serán eliminados en 10 minutos.
Otro
factor que debe ser considerado en una esterilización es el tiempo requerido.
Este puede expresarse como el tiempo de muerte térmica (TMT), el cual es el
tiempo mínimo para que toda bacteria en un cultivo líquido en particular sea
exterminada a una temperatura determinada.
Ambos
PTM y TMT son guías útiles que indican la severidad del tratamiento requerido
para matar a una población de bacterias dada. El tiempo de reducción decimal
(TRD, o valor D) es el tercer concepto relacionado con la resistencia
bacteriana al calor. TRD es el tiempo, en minutos, en el cual el 90 % de
una población bacteriana a cierta temperatura será eliminada.
Métodos térmicos
Los
métodos térmicos suelen englobar todos los procedimientos que tienen entre sus
fines la destrucción de los microorganismos por el calor. Los métodos son tanto
la pasteurización como la esterilización, cuya finalidad principal es la
destrucción microbiana, como al escaldado y a la cocción, procesos en los que
también se consigue una cierta reducción de la flora microbiana, pero que sus
objetivos principales son la variación de las propiedades físicas.
Esterilización
por calor seco
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Temperatura (°C)
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Tiempo (minutos)
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121
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360
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140
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180
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150
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150
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160
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120
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170
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60
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180
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30
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Calor húmedo
Las
condiciones de temperatura y presión de un proceso de esterilización por vapor
de agua en una autoclave van
de 121 °C a 134 °C y 40-50 psi. Para el tratamiento de residuos
hospitalarios se emplean tiempos de operación entre 20 y 30 minutos. El método
de esterilización por autoclave utiliza pruebas microbiológicas, las cuales se
ingresan dentro del ciclo de operación y posteriormente por medio de una
incubadora se busca detectar si hay crecimiento de microorganismos. Uno de los
microorganismos utilizados en estas pruebas es el Bacillus
stearothermophilus.
Calor seco
Las
temperaturas de esterilización van desde 121 °C a 180 °C, teniendo en
cuenta los tiempos de esterilización para cada caso.3
Aplicaciones
En
investigación de laboratorios científicos es empleado principalmente para
eliminar microorganismos de los elementos de trabajo, evitando así la
contaminación de la muestra, recipientes y material de trabajo.
En
la industria alimentaria se
emplea para aumentar la vida útil de los alimentos. Los alimentos esterilizados
más comunes son los enlatados.
Se
usa también para la conservación y alargamiento de la vida de libros, muebles,
obras de arte y otros bienes.
En
los hospitales es
empleado principalmente para eliminar agentes patógenos de los instrumentos
quirúrgicos reutilizables.
Los
fabricantes de productos sanitarios esterilizan
los productos para poder utilizarlo con asepsia en un procedimiento quirúrgico
o de laboratorio por los profesionales sanitarios.
En
el tratamiento de residuos peligrosos hospitalarios, se utiliza la
esterilización de alta eficiencia, con el fin de eliminar todos los microorganismos
patógenos y así disminuir los riesgos de infección asociados.
