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Control Químico Antimicrobiano
Cada día empleamos una serie de compuestos químicos para controlar el
crecimiento de los microorganismos, tanto en las actividades domésticas como en
las laborales.
Los detergentes y jabones que usamos en la higiene diaria y para lavar la ropa
tienen la finalidad, al menos en parte, de reducir la carga microbiana o matar los
microorganismos de la superficie corporal o de la ropa.
En la cocina, recurrimos a varios agentes químicos que inhiben o destruyen los
microorganismos en platos, superficies de trabajo y utensilios.
En un laboratorio microbiológico o en instalaciones industriales, los agentes
químicos se usan de forma rutinaria para controlar el crecimiento microbiano
indeseado.
Control químico del crecimiento
Un agente antimicrobiano es un compuesto químico, natural o sintético, que mata
o inhibe el crecimiento de los microorganismos.
Los agentes que matan microorganismos se denominan agentes - cida, con un
prefijo que indica el tipo de microorganismo que mata.
Así, tenemos agentes bactericidas, fungicidas y virucidas.
Un agente bactericida mata bacterias; aunque puede matar o no otros
microorganismos.
Los agentes que no matan pero inhiben el crecimiento se denominan agentes estáticos; así, hablaremos de agentes bacteriostáticos, fungistáticos y
virustáticos.
Los agentes antimicrobianos varían con respecto a su toxicidad selectiva.
Algunos actúan de forma no selectiva y sobre todos los tipos de células, otros
presentan una mayor selectividad y toxicidad para los microorganismos que para
los tejidos animales.
Aquellos agentes antimicrobianos que tienen toxicidad selectiva son
especialmente útiles para el tratamiento de las enfermedades infecciosas, porque
pueden matar el agente etiológico sin dañar al hospedador.
Efecto de los agentes antimicrobianos sobre el crecimiento
Se observan tres tipos de efectos cuando se añade un agente antimicrobiano a un
cultivo bacteriano en fase exponencial de crecimiento: bacteriostático, bactericida
y bacteriolítico (Fig. 1).
Fig. 1: Los tres tipos de acción de los antimicrobianos.
En el momento (tiempo) indicado por la flecha, se añadió el agente
antimicrobiano en una concentración inhibidora del crecimiento, a un cultivo en
fase exponencial de crecimiento.
Observe la relación entre el número de células viables y células totales.
Se observa un efecto bacteriostático cuando se inhibe el crecimiento pero las
células no mueren (Fig. 1 a).
Con frecuencia, los agentes bacteriostáticos son inhibidores de la síntesis de
proteínas y actúan uniéndose a los ribosomas.
No obstante, dicha unión no es una unión fuerte y, cuando disminuye la
concentración del agente, el antimicrobiano se libera de los ribosomas y se
reanuda el crecimiento.
Muchos antibióticos actúan según este mecanismo.
Los agentes bactericidas matan las células pero no dan lugar a la lisis o ruptura
de las células (Fig.1 b)
Los agentes bactericidas son una clase de agentes químicos que generalmente se
unen fuertemente a sus dianas celulares de acción y no se eliminan por dilución.
Los agentes bacteriolíticos provocan la muerte celular por lisis, la ruptura
celular se detecta por un descenso en el número de células o en la turbidez,
después de que se haya añadido el agente (Fig. 1 c)
Dentro de los agentes bacteriolíticos se incluyen los antibióticos que inhiben la
síntesis de la pared celular, como la penicilina, y los compuestos químicos que
lesionan la membrana citoplasmática.
Cuantificación de la actividad antimicrobiana
La actividad antimicrobiana se mide determinando la cantidad más pequeña que
se necesita de un agente para inhibir el crecimiento de un organismo control,
valor llamado concentración mínima inhibitoria (CMI).
Para determinar la CMl, se prepara una serie de tubos de cultivo, cada uno
conteniendo un medio con una concentración diferente del agente, y después se
inocula la serie de tubos.
Después de la incubación, se observa si ha habido crecimiento (turbidez) en los
tubos.
El tubo que contiene la menor concentración de agente que inhibe completamente
el crecimiento del organismo usado como referencia define la CMI (Fig. 2).
Fig. 2: Evaluación de un antibiótico mediante el método de .dilución en tubo»,
que permite determinar la concentración mínima inhibitoria (CMI).
Se prepara una serie de tubos con concetraciones crecientes del antibiótico en el
medio de cultivo; se inoculan todos los tubos y se incuban.
El crecimiento (turbidez) tiene lugar en los tubos con concentraciones del
antibiótico inferiores a la CMI.
Este procedimiento simple y eficaz se denomina técnica de dilución en tubo.
La CMI no es constante para un determinado agente, porque depende del tipo de
microorganismo utilizado, el tamaño del inóculo y las condiciones de incubación,
como la temperatura, el pH y la aireación.
Cuando se estandarizan rigurosamente todas las condiciones, es posible comparar
diferentes antimicrobianos y determinar cuál es el agente más eficaz frente a un
organismo o calcular la actividad de un único agente frente a diversos organismos.
Este método no distingue entre un agente microbicida y un agente
microbiostático, dado que el agente está presente en el medio de cultivo durante
todo el periodo de incubación.
Otro procedimiento comúnmente utilizado en el estudio de la acción
antimicrobiana es el método de difusión en agar (Fig 3).
Fig.3: Método de Difusión en agar para
determinar la actividad de un
antibiótico.
Se prepara una placa Petri con un
medio con agar inoculado
uniformemente (en césped) con el
microorganismo a ensayar.
Cantidades conocidas del agente antimicrobiano se añaden a discos de
papel de filtro que se colocan en la
superficie del agar.
Durante la incubación, el agente
difunde desde el papel de filtro al agar;
la concentración del agente disminuye
a medida que aumenta la distancia al
papel de filtro.
A una determinada distancia del disco
se alcanza la CMI. A partir de ese
punto hay crecimiento, pero en las
proximidades del disco no hay
crecimiento.
Se crea entonces una zona de
inhibición; el diámetro de la zona es
proporcional a la cantidad de antimicrobiano añadido al disco, la solubilidad del
agente, el coeficiente de difusión y la eficacia del agente.
Este método se usa de forma rutinaria para ensayar la sensibilidad a los
antibióticos en patógenos.
Antisépticos, desinfectantes y esterilizantes
Los antisépticos son aquellos agentes químicos que matan o inhiben el
crecimiento de los microorganismos y pueden aplicarse en tejidos vivos dada su
escasa toxicidad para los tejidos.
La mayoría de los compuestos que se encuentran en esta categoría se utilizan en
el lavado de manos para tratar heridas superficiales.
En algunos casos, algunos antisépticos también son desinfectantes eficaces.
Los desinfectantes son productos químicos que matan microorganismos y se usan
en objetos inanimados.
Los agentes esterilizantes son desinfectantes que, en condiciones apropiadas,
matan todos los tipos de vida microbiana, y se usan para esterilizar objetos
inanimados y superficies.
Los desinfectantes químicos, frecuentemente denominados microbicidas, tienen
una gran aplicación en aquellos casos en los que no se puede usar el calor o la
radiación en la descontaminación o la esterilización.
Por ejemplo, en hospitales y laboratorios han de descontaminarse los suelos,
mesas, mesas de laboratorio, paredes, etc.
En la industria de alimentos, los suelos, las paredes y las superficies de los
aparatos a menudo se tratan con microbicidas con el fin de reducir la carga
microbiana, haciendo que las superficies sean inocuas para la manipulación.
Los hospitales también deben esterilizar lo materiales termosensibles, tales como
termómetros, instrumentos con lentes, tubos de polietileno, catéteres e
instrumental clínico reutilizable, como los respirómetros.
Generalmente se utiliza algún tipo de esterilización fría.
La esterilización fría se lleva a cabo en dispositivos cerrados parecidos a los
autoclaves, pero emplea un agente químico como el óxido de etileno, el
formaldehído, el ácido per - acético o el peróxido de hidrógeno.
El agua potable se desinfecta con lejía o con derivados del cloro, a fin de eliminar
los organismos potencialmente patógenos.
Varios factores afectan a la eficacia de los diversos procedimientos antisépticos y
desinfectantes.
Por ejemplo, muchos microbicidas son neutralizados por los materiales
orgánicos, inhibiendo su capacidad para matar los microorganismos, reduciendo
las concentraciones microbicidas.
Por otra parte, a menudo los patógenos se encuentran incluidos en partículas o
creciendo en grandes cantidades como tapetes y biopelículas (biofilms), que
cubren las superficies del tejido con varias capas de células microbianas.
En consecuencia, se dificulta la accesibilidad y penetración del agente químico en
las células viables e incluso se impide totalmente.
En muchos casos, las endosporas bacterianas son mucho más resistentes a los
agentes microbicidas que las células vegetativas, por su bajo contenido en agua y
metabolismo reducido.
Algunas células vegetativas, como el caso de Mycobacterium tuberculosis, agente
etiológico de la tuberculosis, son resistentes a los agentes microbicidas por la
compleja naturaleza de su pared celular.
Como consecuencia, no siempre se produce la eliminación de los patógenos
(esterilización) por tratamiento microbicida.
En la práctica, la eficacia de los microbicidas sólo puede determinarse en las
condiciones reales de uso.
Los antisépticos y los desinfectantes químicos tienen muchas aplicaciones en la
industria, donde se emplean para impedir el deterioro microbiano de muchos
materiales orgánicos.
En algunas industrias, los agentes antimicrobianos se utilizan de forma rutinaria
y extensiva.
Con frecuencia esto genera una serie de problemas por los residuos tóxicos que
se producen cuando se liberan al ambiente grandes cantidades de agentes
antimicrobianos, como mercurio y otros compuestos de metales pesados
(industria papelera) o fenoles (conservantes de la madera).
Tabla 1
Tabla 2
Bibliografía
• Madigan Michael T, Martinko John M, Parker Jack. “Brock Biología de los
Microorganismos”. Pearson – Prentice Hall. 10 edición. 2004