Czynniki fizyczne i związki chemiczne w antyseptyce

Zabiegi zmierzające do ograniczenia rozwoju drobnoustrojów stosowanych już nim odkryto istnienie mikroorganizmów i związek ich z chorobotwórczością.

- koncepcja antyseptyki została zapoczątkowana przez Ignacego Filipa Semmelweisa (węgierskiego lekarza położnika) - mycie rąk (1816 - 1865) i Josepha Listera (brytyjskiego chirurga) - przemywanie ran kwasem karbolowym (18217 - 1912).

- bakteriologia jako dyscyplina naukowa stworzona przez Ludwika Pasteura (francuskiego chemika)(1822 - 1895) mikrobiologiczna teoria fermentacji.

- środki chemiczne do dezynfekcji, między innymi różne fenole: HgCl (chlorek rtęci) wprowadzone przez Roberta Kocha (1843 - 1910) i jego uczniów.

- w 1897 roku Kronig i Paul opublikowali standardowe metody do porównywania i oceny chemicznych środków dezynfekcyjnych.

Dezynfekcja (dis, infectio) = odkażanie

- jest sposobem postępowania mającym na celu zabicie drobnoustrojów, szczególnie chorobotwórczych za pomocą środków chemicznych.

- podczas tej czynności ginie większość drobnoustrojów, nie ma jednak pewności, że giną wszystkie.

- ograniczenie liczby zarazków wpływa na przerwanie drogi szerzenia się mikroorganizmów ze źródła zakażenia na osobniki zdrowe.

Antyseptyka

- zabijanie, zapobieganie wzrostowi i hamowanie aktywności metabolicznej mikroorganizmów znajdujących się w tkankach żywych organizmów przez związki chemiczne.

Aseptyka

- postępowanie, które ma na celu nie zakażanie (nie zanieczyszczanie wyjałowionych przedmiotów, materiałów, jak na przykład w mikrobiologii ochrona jałowego szkła, przyborów laboratoryjnych, pożywek i płynów używanych do hodowli drobnoustrojów).

Sterylizacja (sterylis = jałowy)

- każdy proces, w wyniku którego dochodzi do zabicia lub usunięcia jakiejkolwiek formy żywej, szczególnie mikroorganizmów. Głownie przeprowadza się przy pomocy czynników fizycznych jak np. podwyższonej temperatury, filtracji, itp.

Czynniki charakteryzujące sterylizację termiczną

- punkt śmierci cieplnej - temperatura, która zabija zawiesinę mikroorganizmów po 10 minutach.

- czas śmierci cieplnej - czas niezbędny do zabicia mikroorganizmów w danej temperaturze.

- wartość D - czas niezbędny do zabicia 90% organizmów w danej temperaturze.

Sterylizacja termiczna mokra, sucha

- podwyższona temperatura w środowisku wodnym działa bójczo przez denaturację białek, głównie enzymatycznych, białek, błon komórkowych, a także poprzez fizyczną zmianę tłuszczy komórkowych.

- Sterylizacja na sucho polega na utlenieniu składu komórkowego.

Wskaźniki sterylizacji

-Biowskaźnikami sterylizacji są:

• Mokrej spory Bacillus srearothermopilus

• Suchej spory Bacillus subtitis varietas niger

Wzrost bakterii wsianych lub wysianych z materiałów kontrolnych umieszczonych w urządzeniach do sterylizacji świadczy o ich wadliwym funkcjonowaniu.

Sposobu sterylizacji na mokro:

- pasterylizacja - dezynfekcja termiczna (mleko 62,9^o C przez 30 minut lub 71,6^oC przez 15 sekund zabija prątki gruźlicy i Coxiella burnetti)

- gotowanie zwykłe przez 15 minut od momentu wrzenia. Formy wegetatywne giną po 5 - 10 minutach.

- spory i wirusy mogą przeżyć kilkugodzinne gotowanie.

- autoklawowanie - temperatura pary wodnej w nadciśnieniu (materiały opatrunkowe w podciśnieniu przed wpuszczeniem pary do kotła).

- HTST (rozpylony materiał płynny pomiędzy metalowymi płytkami o temperaturze 134 - 136^oC przez 3- 4 sekundy) „high temperature, short time”

Promieniowanie ultrafioletowe UV

- światło UV w zakresie 0,22 do 0,29 µm działa bakteriobójczo. Aminokwasy aromatyczne absorbują światło UV o długości 0,28 µm. Puryny i pirymidyny o długości 0,26 µm. W wyniku powstają chemiczne modyfikacje nukleotydów polegające na tworzeniu wiązań między tyminami (pary tyminy) mutacja genów życiowo-ważnych. Wrażliwe są bakterie namnażające się, oporne: spory.

- Zastosowanie do sterylizacji powietrza i wody

- Fotoreaktywacja uszkodzeń przez enzym aktywny w obecności światła 0,42 - 0,54 µm.

- Reaktywacja w ciemności przez polimerazę DNA.

Promieniowanie radiacyjne

- jonizujące, elektromagnetyczne promieniowanie następuje przez cząstki α, β, γ, promieniowanie X, promieniowanie katodowe. Atomy absorbujące promienie emitują elektron, a cząstka ulega jonizacji. Elektron zostaje zaabsorbowany przez kolejny atom, co wywołuje łańcuchową jonizację. Zjawiska dotyczą DNA, co prowadzi do powstania wysoce reaktywnych krótkoistniejących wolnych rodników uszkadzających DNA, wywołujących mutacje.

- najbardziej wrażliwe organizmy wielokomórkowe, małe komórki z małym DNA, które jest celem oddziaływania są bardzo oporne. Bakterie gram ujemne są bardziej wrażliwe niż gramdodatnie. Wirusy są bardziej oporne niż bakterie.

- Micrococcus radiodurans niezwykle oporny, zanieczyszcza żywność poddawaną radiacji

Sterylizacja sucha

- suszarki 160^oC przez 2h lub 170^oC przez 1 h - głównie do sterylizacji szkła laboratoryjnego.

Promieniowanie mikrofalowe

- mikrofale są formą energii a nie ciepła. Kiedy stykają się z wodą lub olejem, np. w żywności, wytwarzane jest ciepło.

- promienie o częstości 915 i 2450 mHz.

Filtracja - zatrzymywanie cząstek o większych porach oraz adsorpcja mikroorganizmów

- porcelanowe Chamberlanda;

- filtry ze spiekanego szkła;

- filtry azbestowe;

- filtry z octanu celulozy;

- filtry HEPA - High Efficicency Particular Air do filtracji powietrza o wydajności 99,97% w zatrzymywaniu cząstek o średnicy 0 µm. Wykonane z octanu celulozy w obudowie aluminiowej. Zastosowanie w komorach z laminowanym nawiewem powietrza, w odkurzaczach, itp.

Do związków chemicznych oddziałujących na mikroorganizmy zaliczamy:

- środki dezynfekcyjne;

- chemioterapeutyki - związki oddziaływujące poza organizmem, jak i w organizmie. Paul Ehrlich (1845 - 1915) zsyntetyzował preparat arsenowy - Salvarsan, inne PAS, INH, kwas nalidyksowy, kwas pipemidynowy.

- sulfonamidy - 1936 Domagk, przeciwbakteryjne działanie kwasu P-aminobenzenosulfonowego;

- Antybiotyki - Aleksander Fleming w 1929 r. odkrył penicylinę.

Związki chemiczne oddziałujące na bakterie

Kwasy i zasady

- zmieniają pH. Powstałe w wyniku dysocjacji H⁺ i OH^- działają bakteriobójczo lub bakteriostatycznie;

- z kwasów mineralnych najczęściej używane są: borowy, siarkowy, węglowy i azotowy.

- z kwasów organicznych: mlekowy, benzoesowy, salicylowy, cytrynowy.

- z zasad: NaOH (soda kaustyczna), KOH i inne;

- Rezorcyna, Piroga, Tymol, Mentol, Urotropina, Kamfora, Terpentyna i inne

Środki utleniające

- Oddziałują na mikroorganizmy przez wydzielenie w środowisku wodnym wolnego tlenu atomowego (in statu nascendi), który utlenia i denaturuje cytoplazmę komórek, inaktywuje enzymy.

- Najczęściej stosuje się ozon, wodę utlenioną, nadmanganian potasowy, Na₂O₂, ZnO₂, nadtlenek benzylu w bakteryjnych schorzeniach skóry;

- Chlorowce: chlor i jego pochodne do dezynfekcji wody i pozbawia się przykrych zapachów. Podchloryny (wapno chlorowane), chloramina, organiczne pochodne chloru, jak np. halazon, bursztynian nadchlorany w tabletkach do dezynfekcji wody, np. na obozach (nie zabijają cyst Entamoeba histolytica)

- Jod, jodyna, roztwór Lugola - przedoperacyjna dezynfekcja skóry, skuteczne przeciwko amebie.

Jodofory

- Są koloidalnymi roztworami jodu w związkach powierzchniowo czynnych lub polimerach spełniających rolę nośnika zwiększających rozpuszczalność jodu i stabilizują go w roztworach. Są nimi niejonowe detergenty, polimery syntetyczne (alkohol poliwinylowy, amyloza, poliwinylopirydidon). Jod związany jest mniej aktywny w stosunku do materii organicznej, wolno się uwalnia i przez to preparaty zachowują długo aktywność, ni drażnią skóry, wykazują jednak działanie korodujące.

- Indocyna, Betadine, Pollena JK i inne.

Roztwory soli

-Działają poprzez zmianę ciśnienia osmotycznego najczęściej hipertoniczne prowadzące u bakterii do obkurczania się cytoplazmy i oddzielenia błony cytoplazmatycznej od ściany komórkowej.

- Sole metali ciężkich łączą się ponadto z białkami komórkowymi i powodują ich denaturację. Do takich środków zalicza się sole rtęci (sublimat, mertiolat), sole srebra (1% azotan srebra do przemywania oczu noworodkom - zapobiegawczo przeciwko N-gonorrhoeae, białczan srebra), sole bizmutu (kseroform, dermatol), cynku (puder przeciwgrzybiczny) itp.

Barwniki

- łączą się ze składnikami lipoproteinowymi komórki. Używamy do odkażania ran, skóry, śluzówek. W mikrobiologii dodawane do pożywek hamują wzrost niektórych bakterii.

- Najczęściej stosowane to: pochodny rosaliny - fiolet krystaliczny (pioktanina) - do leczenia kandydozy, Trichomonas - vaginitis, działa podobnie jak penicylina blokują końcowy etap syntezy ściany komórkowej bakterii G+, błękit metylenowy, zieleń brylantowa i malachitowa.

- Pochodne akrydyny: łączą się z DNA - etakrydyna (rivanolum), trypaflawina, akrydyna - akryflawina i inne.

Pochodne furanu

- zaburzają cykl przemian oksydo- redukcyjnych w komórce wchodząc w ciągi metaboliczne na miejsce cytochromu c. Stosuje się je do odkażania ran, przemywania śluzówek, itp.

- preparaty: Nitrofuran, Furazolidon, Furatantyn.

Związki organiczne - działają denaturująco na białka komórkowe. Nazywane są truciznami protoplazmatycznymi.

- alkohole

- kwas karbolowy i jego pochodne

- aldehydy

- fitoncydy

- inne.

Alkohole - metanol, etanol, izopropanol

- Denaturują białka w wyniku dehydratyzacji, rozpuszczają tłuszcze (uszkodzenie białek błon białkowo-lipidowych, inaktywacja enzymów).

- Metanol i etanol w wodnym roztworze 50 - 70 %, izopropanol do 99%. Etanol absolutny denaturuj białka zewnętrzne ściany komórkowej, co zapobiega jego penetracji do wnętrza komórki.

- Działanie bakteriobójcze wzrasta wraz ze wzrostem masy atomowej - siła bakteriobójcza w kolejności: metanol, etanol, izopropanol itp.

- Alkohole są często rozpuszczalnikami innych substancji, jak np. jodu (jodyna), NaOH, HCl, itp.

Fenole - kwas karbolowy - jest produktem destylacji drewna

- Pierwszy środek dezynfekcyjny używany przez Listera, oczyszczony to fenol. Ze względu na uszkadzające działanie na skórę i nieprzyjemny zapach nieużywany. Denaturują białka uszkadzają błony komórkowe;

- Chlorofenole, alkilofenole, arylofenole;

- Metylowany fenol to krezol, po oczyszczeniu lizol (3% w mydle potasowym);

- Związki te rozpuszczają się w cytoplazmie, łączą się z białkami i lipidami;

- przykłady preparatów: septol, sterikol, heksachlorofon i inne. Do użytku zewnętrznego.

Aldehydy - powodują denaturację białek

- aldehyd mrówkowy (formol, formaldehyd) używany w postaci gazowej do dezynfekcji pomieszczeń, aparatów lęgowych, itp.

- aldehyd glutarowy (pH 7,5 lub wyższe) w roztworach nietoksyczny i niedrażniący, zabija postacie wegetatywne po 5 minutach, prątki i wirusy po 10 minutach, spory po 3 godzinach.

Fitoncydy

- są substancjami wytwarzanymi przez rośliny, jak np. cebulę, czosnek, chrzan, koper i inne;

- Wywierają działanie na bakterie, grzyby i pierwotniaki. Mogą oddziaływać toksycznie na komórki ssaków, stąd ostrożnie stosowane w lecznictwie;

- wykorzystywane w konserwowaniu środków spożywczych

Detergenty - sole kwasów tłuszczowych i wyższych czwartorzędowych zasad amonowych

Rozpuszczają tłuszcze, w tym składniki osłon komórkowych. Hydrofobowym biegunem łączą się z materią organiczną. Są jonowe lub niejonowe (monoglicerynian kwasu stearynowego). Jonowe uwalniają wielkocząsteczkowe jony z reguły dodatnie (laurynian sodowy) łączące się z lipidami ściany komórkowej bakterii i tworzą ścisłą monomolekularną warstwę wokół bakterii. Zahamowanie przez to przemiany bakterii, brak przyswajania składników pokarmowych ze środowiska. Obniżają napięcie powierzchniowe - ułatwiają mycie. Kationowe (chlorek cetylpirydynowy) - adsorbowane są przez substancje porowate i włókniste, jony wapnia i magnezu obniżają ich działanie.

Detergenty - czwartorzędowe związki amonowe

- Preparaty powierzchniowo czynne;

- Podstawniki R1 - R4 stanowią rodniki organiczne, a podstawnik X jest zazwyczaj chlorowcem, jak np. w chlorku cetylopirydyninowym.

- Sterikol, zefirom, laurosept, amex.

- kationowe: chlorheksyna - disteryl, abacil, manusan.

Mydła

- działanie polega na zmniejszeniu napięcia powierzchniowego i mechanicznym usuwaniu drobnoustroju podczas mycia

- mają małą wartość jako środki dezynfekcyjne.

Gazowe

-Tlenek etylenu - czynniki alkilujący (część cząsteczki gazu CH₂CH₂O - wchodzi w miejsce -H w białkach, kwasach nukleinowych i prawdopodobnie innych związkach, blokując ich grupy czynne. W przypadku białek prowadzi to do denaturacji. Dobrze rozpuszcza się w wodzie jest gazem wybuchowym, stąd używany ostrożnie w specjalnych urządzeniach, często rozcieńczony CO₂, freonem. Zwykle używany do sterylizacji materiałów, które nie mogą być sterylizowane termicznie. Ze względu na toksyczność, stosowany przez licencjonowane osoby.

- Opary formaldehydu (przeciwprątkowe), beta - propiolaktonu (środek alkilujący), bromku metylowego (w połączeniu z EtO do dezynfekcji statków kosmicznych przez Rosjan), cyjanowodoru, SO₂, itp.

Współczesne środki

- często o niejawnym składzie będące kombinacją wielu substancji o różnym mechanizmie działania, jak np. Virkon.

Mikrobiologia

Wykład 2 2.03.2007

10

---