ESTERILIZACION Y ESTERILIDAD

La esterilización es el proceso de conseguir la esterilidad, para la que no existen grados: un objeto, superfcie o sustancia es, o no es, estéril.

Si es estéril no contiene organismos viables o células presentes y, si se le protege contra la contaminación, la condición estéril permanecerá indefinidamente.

La desinfección implica que el material ha sido tratado a fin de eliminar o reducir el riesgo de organismos patógenos, pero no implica que todos los organismos viables hayan sido inactivados.

La esterilización se utiliza para:

1. Asegurar que un proceso se lleva a cabo solamente con el organismo deseado

2. Permitir la utilización segura de los productos

3. Evitar la contaminación ambiental

4. Impedir el deterioro de un producto

La esterilización se lleva a cabo:

• Eliminando los organismos viables como en la filtración

• Matándolos de una de las siguientes formas:

1. Calentando en presencia o ausencia de agua

2. Irradiando con radiaciones ultravioleta, gamma o X

3. Tratando con productos químicos en solución o en forma gaseosa

Las esporas bacterianas resisten el calor (termófilas: 200 kPa a 134oC, 1-10 min, vapor de agua o calor seco a 180oC, 15 min) y, algunas, las altas dosis de radiación (Deinococcus radiodurans: 6000 krad).

La esterilización debe ser capaz de eliminar las esporas más resistentes de las especies más resistentes.

Muerte por calentamiento:

En la esterilización húmeda, el vapor a presión tiene dos funciones importantes:

1. Condensándose sobre el material permite que el calor se transfiera rápidamente causando un aumento rápido de la temperatura

2. Las propias moléculas de agua aumentan, o al menos mantienen el nivel de hidratación dentro de la espora.

En la esterilización por calor seco, el calor es transferido muy lentamente y la tendencia es reducir más el nivel de hidratación y, de esta forma, se protegen las proteínas de las esporas.

Las esporas son considerablemente más resistentes al calor seco que al calor húmedo.

Radiación

La radiación ultravioleta no es muy penetrante y no se puede confiar en ella como agente esterilizante, a menos que se pueda garantizar la exposición directa del organismo contaminante.

Los rayos gamma y X son más útiles debido a su alto poder de penetración.

Determinación de la destrucción de microorganismos:

•Tiempo térmico letal: tiempo más corto que lleva destruir los microorganismos a una temperatura determinada

•Punto térmico letal: temperatura más baja que se necesita para matar a los organismos en 10 minutos.

Para ambos se necesita saber el tamaño inicial de la población y las condiciones precisas. No son particularmente útiles.

Un parámetro más útil es:

•Tiempo de reducción decimal o valor D: tiempo en minutos, a una temperatura determinada, que se requiere para reducir la población viable al 10% de su valor previo.

•Valor-Z: es el cambio de temperatura que se requiere para modificar el valor D por un factor de 10.

Métodos prácticos: Calentamiento:

Para comparar las capacidades relativas de esterilización de los diferentes procesos de calentamiento, se requiere una unidad de letalidad.

La unidad escogida es el efecto letal de un minuto de calentamiento, a la temperatura de 121oC.

F = t * 10(T-121)/z

Donde t= tiempo de aplicación del tratamiento letal; T= temperatura en oC y z= aumento de temperatura requerido para reducir el período de calentamiento en un 90% (es decir el valor z).

En la industria alimentaria el peligro más serio para la salud es la presencia de Clostridium botulinum, el formador de esporas patogénico más resistente al calor, así como el agente más tóxico.

En esterilización clínica:

Calor húmedo:

Vapor a 134oC (30 psi), 3 min

Vapor a 126oC (20 psi), 10 min

Vapor a 121oC (15 psi), 15 min

Vapor a 115oC (10 psi), 20 min

Como los valores de D para las esporas son, a 121oC, del orden de 0,2 min, un tiempo de mantenimiento de 15 min de vapor a 121oC equivale a 75xD, lo que hace la probabilidad de fallo en relación a la supervivencia de C. botulinum casi imposiblemente remota.

Procesos discontinuos:

Autoclaves:

Todo el aire debe ser eliminado antes del ciclo de calentamiento, ya que mezclas de aire y vapor a una presión determinada alcanzarán una temperatura más baja que la del vapor puro a la misma presión.

Inyección directa del vapor:

Si se utilizan inyecciones directas de vapor se debe tener en cuenta que entre el 10 y el 20% del volumen final se deberán a condensación.

Mientras la eficiencia térmica de este proceso es alta, la fuerte formación de espuma durante el burbujeo puede limitar la transferencia del calor.

Calentamiento indirecto:

Pasando vapor de agua a través de una espiral de intercambio de calor o de una camisa. El calor en este procedimiento es menos eficiente que por inyección directa y, en ambos casos, permanecen los problemas de enfriamiento, generalmente conseguido mediante espirales.

Esterilización por flujo continuo:

En el diseño del equipo deben considerarse las tres etapas del ciclo, para conseguir:

1. Un rápido calentamiento

2. Un tiempo de mantenimiento a la temperatura de esterilización

3. Un rápido enfriamiento

Esterilización por radiaciones:

Normalmente se lleva a cabo con una fuente de cobalto-60 o de cesio-137.

El efecto letal es siempre mayor en presencia de oxígeno y alto contenido en agua.

La unidad de medida de la dosis de radiación es el rad, equivalente a una energía de absorción de 100 ergs/g de aire. El Roentgen (R) es 83 ergs/g de aire.

Esterilización química:

•Formaldehído: solamente efectivo si se puede garantizar que entre en contacto con los organismos contaminantes. Pobre difusibilidad y poder de penetración. Olor picante y duradero. Solamente en casos especiales.

•Peróxido de hidrógeno: poderoso agente oxidante que mata células vegetativas y esporas con actividad creciente con la concentración, temperatura y normalmente pH. Sus productos de degradación son inocuos.

•Oxido de etileno y de propileno: pueden utilizarse en forma gaseosa. El de etileno es más efectivo pero altamente tóxico, irritante y violentamente explosivo en mezclas con aire. Su efecto letal sobre las bacterias depende de la humedad; las condiciones óptimas incluyen 40-80% de humedad relativa y temperatura de 60oC durante 3-4h, para una concentración de gas de 800-1000 mg/l. El proceso se utiliza cuando el equipo puede ser dañado por altas temperaturas.

Esterilización por filtración:

•Filtros profundos: capa relativament gruesa de fibra de vidrio, algodón, lana mineral, celulosa moldeados como planchas, tapones o cilindros.

•Filtros de pantalla: membranas hechas de ésteres de celulosa u otros polímeros

Evaluación de la eficiencia de esterilización:

1. Termosensores

2. Tubos de Browne: tubos de vidrio cerrados con 0,15 ml de un fluido rojo que cambia a verde al aumentar el calor

3. Tiras de papel impregnadas con esporas: bioindicadores. Se incuban luego del tratamiento para evaluar la supervivencia

4. Tiras indicadoras: responden al calor húmedo entre 115-123oC. Indican la dosis de calor por distancia recorrida de un colorante azul

5. Cinta adhesiva de autoclave: indica que el vapor, a un mínimo de 120oC, alcanzó la cinta cuyas rayas se tornan de blancas a negras. No asegura esterilidad sino que un objeto ha sido procesado mediante vapor.

Pruebas de eficiencia de filtración:

1. Prueba del azul de metileno: para distribución de partícula de 0,02-0,2 micrones

2. Prueba del cloruro sódico: para que haya esterilización, el filtro debe retener el 99,997%

3. Esporas de Bacillus: rango de tamaño 0,7-1 micrón

4. Prueba del bacteriófago T3: 0,03 micrones. Un filtro con penetración de llama de sodio de 0,001% tiene un equivalente de 0,000005% B. Subtilis y de 0,00005% de T3.