Controle do Crescimento Microbiano1. Introdução 1.1. Quais os principais crescimento microbiano? Temperatura pH Disponibilidade de H2O Disponibilidade de O2 fatores limitantes para o 1.2. Uso dos agentes de controle - estudos com microrganismos ou sua aplicação - evitar infecções - evitar a decomposição de materiais Condições que Afetam a Atividade de um Agente de Controle Microbiano * tamanho da população * intensidade ou concentração do agente * tempo de exposição * temperatura do ambiente * natureza do meio: umidade, pH... * tipo de microrganismo** Influência do Tamanho Inicial da População sobre a Efetividade de um Agente de Controle Influência da concentração de Fenol sobre o crescimento de Escherichia coli Fenol a 35 °C Cortesia da Universidade de Cambridge . Influência da temperatura no crescimento de Escherichia coli exposta a Fenol Cortesia da Universidade de Cambridge . 3. Fármacos antimicrobianos sintéticos 3.3.3.Esterilização por filtração 3.3.1.3.3. Fármacos antivirais . Controle Antimicrobiano por Agentes Físicos .3.2.1.4. Antibióticos 3. Tipos de Agentes de Controle e Mecanismos de ação 3.Agentes químicos de uso externo (tópico) 3. Controle Antimicrobiano por Agentes Químicos . Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo 3. Fármacos antifúngicos 3.Esterilização por radiação .2.Esterilização pelo calor . células vegetativas x esporos b) Sob pressão (autoclavagem) – 121 °C a 1.3.1.8 ºC/30 min ou 72 ºC/15 s .rápido aquecimento . Controle Antimicrobiano por Agentes Físicos 3.1.grande penetração c) Pasteurização 1860: Louis Pasteur/vinho 62.1. Calor Úmido * desnaturação de proteínas e enzimas a) Água fervente (100 ºC) .1 kg cm-2 . Microbiologia de Brock . 2004..Medida da Esterilização pelo Calor Efeito da temperatura na viabilidade de uma bactéria mesofílica Fonte: Madigan et al. Relação Entre Temperatura e Tempo de Morte em Mesófilos e Termófilos Termófilos Mesófilos Fonte: Madigan et al.. 2004. Microbiologia de Brock . 3. esterilização da alça de platina b) forno de Pasteur * 160 ºC durante 2 h 3.2. Baixas Temperaturas * preservação de alimentos. Controle Antimicrobiano por Agentes Físicos 3.1.3.1. Calor Seco * Oxidação dos constituintes orgânicos * Menor eficiência que o calor úmido a) incineração: eliminação de contaminantes e cadáveres. drogas * inibição das reações metabólicas * formação de cristais de gelo (congelamento) * redução da água disponível .1. perfringens 100 105 115 120 100 105 300-530 120 32-90 130 10-40 140 5-45 5-27 4 1 5-90 5-25 120 130 140 C.Tempo necessário para matar endósporos bacterianos pelo calor Espécie Calor úmido Temp ºC Tempo (min) 100 105 8-15 5-10 Calor seco Temp ºC Tempo (min) 140 160 180 >180 9-90 3 50 15-35 5 50 15-35 5 Bacillus anthracis Clostrid. botulinum 100 110 115 C. tetani 130 140 160 20-40 5-15 12 . 1. inverse Compton scattering and synchrotron radiation. They are produced by high energy sub-atomic particle interactions in natural processes and man made mechanisms.4.3. fission. These include electron-positron annihilation.1. Gamma ray production events range from production of a single gamma photon to explosive bursts that are the most powerful observed in the visible universe. . fusion. is electromagnetic radiation of high frequency (very short wavelength). also known as gamma rays (denoted as γ). Because gamma rays are a form of ionizing radiation. lightning strike. neutral pion decay. they pose a health hazard when absorbed by living tissue. Controle Antimicrobiano por Agentes Físicos 3. Radiações * Energia eletromagnética: raios cósmicos a ondas de rádio a) ionizante: raios gama Gamma radiation. feixes de elétrons: *ionização das moléculas ex.+ H+ Poderoso oxidante * alto poder de penetração b) não ionizante: * luz ultravioleta: 136 a 400 nm (** 260 nm) * excita os elétrons produzindo vários tipos de reação: DNA (mais afetado) .1.dímeros de pirimidina * baixo poder de penetração . Controle Antimicrobiano por Agentes Físicos 3. H2O OH* (hidroxil) + e.1. Radiações * Energia eletromagnética: raios cósmicos a ondas de rádio a) ionizante: raios gama. raios-X.3.4. . Capela de fluxo laminar com uma fonte de radiação ultravioleta utilizada para a descontaminação das superfícies internas . onde: 1 Gy = 1kg. um radiologista britânico.Sensibilidade de Microrganismos e de Funções Biológicas à Radiação Gray (Gy) é uma unidade do Sistema Internacional de medidas.m-2 s-2 O nome da unidade é em homenagem a Louis Harold Gray (1905–1965). que representa a quantidade de energia de radiação ionizante absorvida (ou dose) por unidade de massa. . 5. filtros HEPA (high efficiency particulate air): acetato de celulose dobrado ao redor de folhas de alumínio . Controle Antimicrobiano por Agentes Físicos 3.1.descartáveis * ex. Filtração * Chamberland (1884): primeiro filtro bacteriológico de porcelana para água * Modernos: membranas de ésteres de celulose .diâmetro variável .poros uniformes .3.retém 99% da matéria particulada .1. Filtros HEPA Utilizados em Câmaras de Fluxo Laminar . Pré-Esterilizadas e Montadas Fonte: Madigan et al.Unidades de Membranas Filtrantes Descartáveis. 2004.. 2010. Microbiologia de Brock . Microbiologia de Brock .Filtros Microbiológicos Filtro de profundidade (Fibras de papel ou de borossilicato) Membrana Filtrante (Acetato de celulose. 2004. nitrocelulose ou polissulfona) Filtro Nucleoporo (Filmes de policarbonato) Fonte: Madigan et al.. Micrografia Eletrônica de Varredura de Bactérias e Algas Aquáticas Retidas em um Filtro Nucleopore Fonte: Madigan et al. 2004. Microbiologia de Brock .. Agentes Químicos . acima disso é um gás * inativação das proteínas com H lábil (-SH. * -propionolactona * Glutaraldeído * Formaldeído (formol) . Esterilizantes a) Óxido de etileno * ativo contra células vegetativas e endósporos * alta penetração. etc. Controle Antimicrobiano por Agentes Químicos 3.1. carbeno. mas necessita longa exposição * líquido abaixo de 10.2.2. -NH) H2C-CH2 + R-SH O R-S-CH2CH2O-H (inativação) b) Alquilantes (alquilação de proteínas: cross-link) – radical livre.3.8ºC. 2. Controle Antimicrobiano por Agentes Químicos 3. mas não os endósporos Joseph Lister Fenol b) Álcoois * Etílico a 60-85%: mata células vegetativas * Metanol: mais eficiente porém muito tóxico * Desnaturação de proteínas * Dissolvem os lipídeos da membrana . Desinfetantes a) Fenóis (ácido carbólico): primeiro agente químico usado para o controle microbiano * Joseph Lister (1865): efetivo agente antisséptico em hospitais * solução a 5% mata células vegetativas.2.2.3. prata. inativando proteínas * cloro: formação de ácido hipocloroso liberando radicais de oxigênio d) Metais pesados: chumbo. cobre. zinco. SH enzima SH + HgCl2 enzima S Hg + 2HCl S . mercúrio * combinam-se com proteínas. bromo * iodo e compostos relacionados: agente oxidante. combina-se com a tirosina. Controle Antimicrobiano por Agentes Químicos c) Halogênios: iodo. provocando sua inativação ex.2. cloro.3. 2.Aniônicos: [C9H19COO]-Na+ (sabão) .Catiônicos: Cloreto de amônio .3. Controle Antimicrobiano por Agentes Químicos e) Detergentes * desnaturação das membranas .Não iônicos: octoxinol (etileno) . Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo . Diferentes tipos de fármacos antimicrobianos são produzidos continuamente pela indústria farmacêutica .Os fármacos antimicrobianos são classificados de acordo com sua estrutura molecular.A maioria dos agentes físicos é muito drástica e a maioria dos agentes químicos é muito tóxica para uso interno em humanos .Mesmo antissépticos moderados podem ser aplicados somente sobre a pele . Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo .3.3. seu mecanismo de ação e seu espectro de atividade antimicrobiana .Categorias de fármacos antimicrobianos: Agentes sintéticos Antibióticos . 2004.1.3. Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo 3.Prêmio Nobel 1908 Paul Erlich Fonte: Madigan et al. Microbiologia de Brock Salvarsan ..3. Fármacos antimicrobianos sintéticos Salvarsan • primeiro agente quimioterápico: composto orgânico com arsênio • uso do arsênico para tratamento da sífilis: até 1900 (muito tóxico) • Paul Erlich .3. . 1.teste com corantes orgânicos sintéticos contra estreptococos: Prontosil * Jacques Tréfouël (Sulfanilamida): análogo estrutural do PABA (ác. p-aminobenzóico) (c) Ácido fólico . Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo 3.PABA: coenzima para formação de ác. tetrafólico (síntese de timidina e aminoácidos) . Fármacos antimicrobianos sintéticos Sulfonamidas * Gerhard Dogmagk da Bayer (1935) .3. fólico dos alimentos * 1945: milhares de derivados (SULFONAMIDAS) . sintetizam viatmina B9 a partir do ác.3.Seres humanos não usam PABA.3. Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo 3.2.3.3. Chain Sir Howard Florey . Antibióticos Definição: Agentes antimicrobianos produzidos por microrganismos (bactérias e fungos) exibindo função de inibir ou matar outros microrganismos Ganhadores do Premio Nobel em Fisiologia e Medicina de 1945 “Descoberta da Penicilina e seus efeitos curativos em várias doenças infeciosas" Sir Alexander Fleming Ernst B.3. Antibióticos . Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo 3.3.3.Espectro de ação: * Largo espectro (ex: Tetraciclina) * Baixo espectro (ex: Vancomicina) .3.2. Microbiologia de Brock .. 2004.Produção e Utilização Anual de Antibióticos no Mundo * * * * * Antibióticos β-lactâmicos Fonte: Madigan et al. Principais Agentes Antimicrobianos de Procariotos Antibióticos -lactâmicos: * Principais representantes: penicilinas e cefalosporinas * 50% dos antibióticos produzidos mundialmente * Produtores: Penicillium chrysogenum: penicilina Acremonium spp.: cefalosporina * Inibem a síntese de peptidoglicano (transpeptidação) * Provocam a liberação de autolisinas: digestão da parede já existente * Espectro: ativos contra bactérias Gram positivas * Aparecimento de resistência: produção de β-lactamases . e G+. usados clinicamente contra Gram negativos * Rápido aparecimento de cepas resistentes * Apenas 3% do total de antibióticos produzidos .Principais Agentes Antimicrobianos de Procariotos Antibióticos Aminoglicosídeos: * Aminoaçúcares unidos por ligações glicosídicas * Principal representante: Estreptomicina (produzida por Streptomyces griseus) * Ação: inibição da síntese de proteínas (ligação com a subunidade 30S) * Espectro: ativos contra G. combina-se com a subunidade 50S ribossomal * Ativos contra bactérias Gram + e Gram * Usado em substituição à penicilina para pacientes alérgicos Eritromicina Fonte: Madigan et al. Microbiologia de Brock . 2010.Principais Agentes Antimicrobianos de Procariotos Antibióticos Macrolídeos: * Grande anel lactona conectado com açúcares * Principal representante: Eritromicina (produzida por Streptomyces erythreus) * Ação: inibição da síntese de proteínas .. Processos biossintéticos: síntese de proteínas síntese de ác.Parede celular .Membrana plasmática .Mecanismos de Ação de Alguns dos Principais Agentes Antimicrobianos de Procariotos Síntese Protéica (inibidores de 50S) Eritromicicina (macrolídeo) Síntese Protéica (inibidores de 30S) * Principais alvos: . nucléicos Fonte: Madigan et al.. 2010 . 3.3. S. Fármacos Antifúngicos * Apresentam problemas para o desenvolvimento de quimioterápicos * Muitos fármacos antifúngicos podem ser utilizados apenas em aplicações tópicas (superfície) * Alguns apresentam toxicidade seletiva: afetam estruturas ou processos metabólicos específicos dos fungos * Principais representantes: Polienos (Streptomyces nodosus. nursei) Azóis (fármacos sintéticos) .3. Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo 3.3. . Microbiologia de Brock .Mecanismos de Ação de Agentes Quimioterápicos Antifúngicos Fonte: Madigan et al. 2010. 3.3.íntima ligação com as funções da célula hospedeira .dificuldade de controle a) Análogos de Nucleosídeos * AZT (Zidovudine): análogo estrutural da timidina .bloqueia a síntese de DNA intermediário dos retrovírus (transcriptase reversa) * Aciclovir: inibe o alongamento do ácido nucleico viral b) Neviparina: liga-se à transcriptase reversa. Fármacos Antivirais Controle de vírus * a condição de parasita intracelular obrigatório . inibindo sua ação c) Rifamicina: inibe a RNA polimerase .3.3. Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo 3. pelo ácido nucleico viral ou pelo vírus inativado por radiação .3.3. Agentes Antimicrobianos Utilizados In vivo 3. Fármacos Antivirais Interferon: * substâncias antivirais produzidas por células animais * proteínas de baixo PM * inibem a multiplicação dos vírus por estimular a produção de proteínas antivirais * ligação a receptores de células não infectadas * específicos para cada tipo de célula e não de vírus * eficientes para vírus de baixa virulência * sua produção é induzida pela presença do vírus.3.3. Drogas Antivirais Criadas por Computador Drogas antivirais geradas por computador. Microbiologia de Brock . Inibidores de proteases virais Fonte: Madigan et al. 2004.. Microbiologia de Brock . 2010.Aparecimento de Resistência a Drogas Antimicrobianas em Alguns Patógenos Humanos * * * * Apresentam linhagens que não podem ser controladas com os fármacos atualmente conhecidos Fonte: Madigan et al.. 2004.. Microbiologia de Brock .Aparecimento de Resistência a Drogas Antimicrobianas Neisseria gonorrhoaea Surgimento de bactérias resistentes às drogas antimicrobianas. (a) relação entre o uso do antibiótico e a porcentagem de bactérias resistentes (b) porcentagem de casos relatados de gonorréia causada por linhagens resistente às drogas Fonte: Madigan et al. Avaliação da Sensibilidade a Antibióticos por Métodos de Diluição Fonte: Madigan et al.. Microbiologia de Brock . 2004. Antibiograma Padrões definidos pelo Instituto de Padrões Clínicos e Laboratoriais (CLSI) Fonte: Madigan et al.. 2010 .Teste de Difusão em Discos .
Report "3731_11 - Controle Do Crescimento Microbiano 2011.1"