Evaluarea potentialului antibacterian al agentilor chimici

Potentialul sau eficienta unui agent chimic antimicrobian este influentata de temperatura, pH, concentratie si timpul de actiune.

Cresterea temperaturii cu l0^oC dubleaza rata reactiilor chimice si mareste potentialul agentului chimic.

La o valoare a pH-ului care mareste gradul de ionizare a unui agent chimic creste si capacitatea sa de a penetra in celula. Valoarea pH poate altera chiar continutul celulei.

Concentratia influenteaza decisiv efectele agentului antibacterian. Concentratiile mari pot fi bactericide, iar cele mici pot fi bacteriostatice. Alcoolul etilic si izopropilic sunt exceptii notabile de la regula concentratiilor. Ei sunt mai activi la concentratia de 70% decat la concentratii mai mari. Alcoolii actioneaza prin coagularea (denaturare permanenta) a proteinelor, iar apa este necesara reactiei de coagulare. Amestecul alcool-apa in proportia 70% penetreaza mai profund decat alcoolul pur, in materialul supus dezinfectarii.

Coeficientul fenolic

Efectul dezinfectant al fenolului este unitatea etalon, cu care se compara alti dezinfectanti, in aceleasi conditii de actiune. Comparatia se exprima in coeficientul fenolic (CF).

Microorganismele test pentru determinarea coeficientului fenolic sunt S. typhi si S. aureus. Un dezinfectant care are CF egal cu 1, are aceiasi eficienta antibacteriana ca si fenolul, iar un CF mai mic decat 1 semnifica o eficienta mai scazuta.

Coeficientul fenolic se determina astfel:

se prepara cateva dilutii ale agentului chimic si se repartizeaza volume egale in tuburi test;

se prepara un set identic de tuburi test cu dilutii de fenol;

ambele seturi de tuburi se aduc la acelasi nivel termic prin incalzire in baie de 20^o, timp de 5 minute;

in fiecare tub din cele doua seturi se transfera 0,5 ml din cultura unui microorganism test (S. typhi sau S. aureus);

dupa 5, l0, l5 minute se transfera, cu ansa calibrata, un volum din fiecare tub, intr-un tub cu bulion nutritiv. Tuburile se incuba;

dupa 48 de ore se evalueaza turbiditatea tuburilor inoculate si se gaseste cea mai mica concentratie (cea mai mare dilutie a agentului care a omorat toate organismele in l0 minute, dar nu in 5 minute);

se stabileste raportul dilutiei agentului chimic, la dilutia fenolului ce are acelasi efect. De exemplu, daca dilutia l/l0 a unui agent chimic are acelasi efect ca si dilutia l/l00 a fenolului, CF al agentului chimic este l0.

Determinarea CF este o modalitate adecvata de a aprecia eficienta agentilor chimici derivati din fenol, dar este mai putin adecvata pentru alti agenti dezinfectanti.

Evaluarea potentialului antibacterian a unui agent chimic se poate face mai simplu, prin metoda discurilor de hartie de filtru:

fiecare disc de hartie este imbibat cu solutia unui agent chimic diferit;

discurile se aseaza pe suprafata unei placi cu mediu agarizat, inoculat cu un organism test;

fiecare organism test se insamanteaza pe o placa diferita;

dupa incubare, efectul inhibitor al unui agent chimic asupra organismului se identifica printr-o zona clara de inhibitie a cresterii in jurul discului.

Diametrul zonei de inhibitie a cresterii este proportional cu potentialul antibacterian al agentului chimic.

Acizii si bazele

Cele mai multe bacterii pot fi cultivate in medii al caror pH este cuprins intre 6 si 9, diferenta de concentratie a ionilor de H fiind echivalenta cu diferenta de la l la 1000. Toleranta la variatia larga a pH se datoreaza faptului ca bacteriile sunt putin permeabile pentru ionii de H⁺ si OH^-, ceea ce le permite mentinerea neutralitatii interne. Asa se explica faptul ca, deseori, tocmai acizii slabi si bazele slabe, care se disociaza putin, au un efect antibacterian evident. Efectul lor nu se datoreaza ionilor de H⁺ sau OH^-, ci este legat de prezenta unui numar mare de molecule nedisociate, acizi sau baze care pot patrunde in celula mai usor decat ionii corespunzatori. De aceea, activitatea lor antimicrobiana este dependenta de pH-ul mediului. Asa se explica faptul ca intr-un mediu usor acid, acidul acetic este toxic pentru bacterii, pe cand HCl are un efect antibacterian slab. La un pH relativ scazut al mediului, acizii slabi, aflati sub forma nedisociata pot patrunde in celula bacteriana si ii modifica pH, in timp ce acizii tari, intens disociati raman in afara ei. In mediul neutru sau usor alcalin, moleculele de acid acetic sunt aproape complet ionizate (disociate), ceea ce le ingreuiaza accesul in celula si, ca urmare, toxicitatea lor este anulata. Acelasi mod de comportare este caracteristic si bazelor slabe: NH₃ este toxic in mediu slab alcalin si inofensiv pentru bacterii, in mediu neutru sau slab acid.

Pentru acizii tari, eficienta actiunii antimicrobiene este proportionala cu concentratia ionilor de H⁺ in solutie.

HCl este sporicid si se foloseste pentru dezinfectarea pieilor de animale, infectate cu B. anthracis.

Unele bacterii sunt acidotolerante si chiar acidofile. Lactobacillus sp. se dezvolta la pH 4, iar Thiobacillus thiooxidans, chiar in prezenta H₂SO₄, 0,1 M.

Actiunea antimicrobiana a acizilor este folosita in practica pentru conservarea alimentelor cu acid acetic 5%, cu sarurile acidului propionic (CH₃- CH₂ - COOH), parahidrobenzoic, benzoic, sorbic sau cu esterii metil, etil, propil, butil, ori prin fermentatie lactica naturala.

Micobacteriile sunt relativ rezistente la actiunea acizilor si alcolilor, practica obisnuita fiind lichefierea sputei inainte de cultivare, prin expunere pentru 30 de minute, la NaOH 1N sau H₂SO₄ 1N.

Acidul boric este un antiseptic de valoare medie.

Activitatea antimicrobiana a alcalilor tari este dependenta de concentratia ionului OH^- in solutie. NaOH are proprietati alcaline puternice: la concentratia de 5% omoara celulele vegetative, iar la concentratii mai mari omoara sporii de B. anthracis.

Ca(OH)₂ rezulta din reactia CaO + H₂O. Solutia    20% de Ca(OH)₂ omoara majoritatea bacteriilor nesporulate.

Alcoolii sunt cei mai utilizati agenti chimici pentru dezinfectie. Ei sunt activi prin efectul denaturant asupra proteinelor si prin solubilizarea lipidelor. Produc ruperea membranelor si inactivarea enzimelor. Omoara bacteriile nesporulate, inclusiv pe cele acidorezistente. Inhiba sporularea si germinarea sporilor, dar efectul este reversibil.

Efectul dezinfectant al alcoolilor creste odata cu lungimea catenei (metilic, etilic, izopropanol etc), pana la 8-l0 atomi de C, dupa care solubilitatea in apa scade progresiv. Cei mai folositi alcooli sunt CH₃OH (metanol), C₂H₅OH (etanol) si CH₃CHOHCH₃ (izopropanol). Ultimul este un bactericid mai eficace, la concentratia de 99%.

Etanolul se foloseste in solutii apoase. Cele mai eficiente sunt cele cu concentratia de 60-70%. Prezenta apei este esentiala pentru activitatea antimicrobiana a etanolului. Concentratiile mai mari de 90% si mai mici de 5% sunt relativ ineficiente ca agenti dezinfectanti.

Actiunea lor dezinfectanta, ca si efectul denaturant asupra proteinelor implica participarea apei. Eficienta actiunii lor scade in prezenta materiei organice. Expunerea timp de o ora este letala pentru formele vegetative, dar nu modifica viabilitatea sporilor, dar inhiba sporularea si germinarea lor. Contactul de scurta durata nu are efect sterilizant, ci numai reducerea populatiei bacteriene. Alcoolii au activitate antibacteriana rapida, cu spectru larg fata de formele vegetative (inclusiv micobacterii), antifungica, neutralizeaza infectiozitatea virusurilor.   

Pentru ca omoara sporii, alcoolii nu se folosesc pentru sterilizare, dar se folosesc pentru dezinfectarea suprafetelor si ca antiseptice tegumentare. Alcoolul izopropilic este mai eficient fata de bacterii, iar alcoolul etilic este mai eficient fata de virusuri.

Fenil-etanolul este activ fata de bacteriile Gram negative si se foloseste drept conservant al solutiilor de uz oftalmic.

Alti solventi organici (eter, benzen, acetona) omoara bacteriile dar nu sunt agenti dezinfectanti. Adaugarea catorva picaturi de toluen sau cloroform in solutii apoase inhiba dezvoltarea fungilor si bacteriilor. Glicerolul este bacteriostatic la concentratii de peste 50%. Este folosit pentru conservarea vaccinurilor, deoarece nu este iritant pentru tesuturi.