Modo de acción de los desinfectantes

Oscar Fernando Huerta Alva.

La desinfección es un tema del que se habla mucho y se hace poco. Dentro del proceso de la Bioseguridad, uno de los puntos más importantes para contrarrestar la diseminación de enfermedades entre cada lote de animales, es el proceso de Lavado-desinfección de las instalaciones y equipos.

Para tener éxito en este proceso debemos establecer objetivos y tiempos para lograrlos, así como el método de evaluación que aplicaremos. En la gráfica inferior se muestra que el objetivo del proceso lavado-desinfección es el de 1 millardo de patógenos a sólo una centena de ellos:

El mecanismo de acción de los antisépticos y desinfectantes depende de tres mecanismos básicos:

Capacidad de coagular y precipitar proteínas.

  • Alterar las características de permeabilidad celular.
  • Toxicidad o envenenamiento de los sistemas enzimáticos de las bacterias, que a su vez dependen del grupo químico. Éstos pueden producir la muerte o inhibición celular de las bacterias por oxidación, hidrólisis o inactivación de enzimas, con pérdida de los constituyentes celulares.

Existe una estrecha correlación entre la concentración del agente y el tiempo necesario para matar una determinada fracción de la población bacteriana. Si se modifica la concentración se provocan cambios en el tiempo para lograr un mismo efecto. Un ejemplo es con los fenoles: un pequeño cambio en la concentración provoca cambios muy acentuados en el tiempo para lograr un mismo efecto, así, si reducimos la concentración de fenol desde un valor dado a la mitad, necesitamos emplear 64 veces más tiempo para conseguir matar una misma proporción de bacterias (Yánez). Refiriéndonos al tiempo, no todas las bacterias mueren simultáneamente, ni siquiera cuando se aplica un exceso del agente. Para entender el modo de acción de los desinfectantes, debemos recordar cómo se estructuran las bacterias, virus y parásitos.

El pH afecta tanto la carga superficial neta de la bacteria como el grado de ionización del agente. En general, las formas ionizadas de los agentes disociables pasan mejor a través de las membranas biológicas y por lo tanto son más efectivos. Los agentes aniónicos suelen ser más efectivos a pH ácidos; los agentes catiónicos muestran más eficacia a pH alcalinos(2).

Normalmente, al aumentar la temperatura aumenta la potencia de los desinfectantes. Para muchos agentes el aumento en 10ºC supone duplicar la tasa de muerte, Naturaleza del microorganismo y otros factores asociados a la población microbiana. Según la especie, fase de cultivo, presencia de cápsula o de esporas y número de microorganismos se afecta la potencia.

La presencia de materia orgánica como sangre, suero o pus afecta negativamente la potencia de los desinfectantes de tipo oxidantes, como los hipocloritos y de tipo desnaturalizante de proteínas, hasta el punto de hacerlos inactivos en cuanto a su poder desinfectante y/o esterilizante(2).

Existen 5 grandes familias de desinfectantes:

  • Halógenos (cloro, Iodo).
  • Derivados Fenólicos (clorofenoles).
  • Cuaternarios de Amonios (Cloruro de Bezalkonio).
  • Aldehídos (glutaraldehído).
  • Peróxidos (agua oxigenada, ac. Paracético).

HALÓGENOS

El cloro fue uno de los primeros antisépticos en usarse, incluso antes de conocerse su mecanismo de acción y antes que se supiera el auténtico papel de los microorganismos en las enfermedades infecciosas. El cloro es un potente agente germicida con amplio espectro de actividad, activo frente a bacterias, esporas, hongos, virus y protozoos. Presenta efectos bactericidas rápidos. Es un agente oxidante que inactivan proteínas enzimáticas. La presencia de materia orgánica disminuye su actividad. El principio activo, el cloro, se puede presentar en forma gaseosa, soluciones de hipoclorito y cloramina T.

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Los hipocloritos son los desinfectantes más utilizados de los derivados clorados y están disponibles comercialmente en forma líquida (hipoclorito de sodio) o sólida (hipoclorito cálcico, dicloroisocianurato sódico). El mecanismo de acción sobre los microorganismos es poco conocido, pero se postula que actúan inhibiendo las reacciones enzimáticas y desnaturalizando las proteínas(25). Los hipocloritos tienen un extenso espectro de actividad, son bactericidas, virucidas, fungicidas y esporicidas, pero actividad variable frente a micobacterias, según la concentración en que se use(4). Las soluciones de hipoclorito de sodio (NaOCl al 2% y al 5%) son probablemente los compuestos liberadores de halógenos mejor conocidos y figuran entre los desinfectantes más antiguos. Son extremadamente efectivos frente a todo tipo de microorganismos, pero pierden gran parte de su actividad en presencia de materia orgánica.

Algunos usos del hipoclorito de sodio son:

  • Lavado de ropa en general.
  • Desinfectante en derrames de sangre contaminada con VIH y hepatitis B.
  • Cloración del agua.
  • Desinfección de algunos alimentos.
  • Desinfección de desechos líquidos contaminados.

Entre las propiedades del hipoclorito de sodio están:

  • Es incompatible con detergentes iónicos.
  • Nunca debe mezclarse con ácidos o alcoholes porque puede desprender gas cloro.
  • Inactivo en presencia de materia orgánica.
  • Tiene efecto corrosivo.
  • Es decolorante.

Los principales efectos adversos del hipoclorito de sodio son:

  • Es muy irritante para la piel y mucosa, puede necrosar el tejido y retardar la coagulación.
  • Dispepsia.
  • Asma.

El yodo y sus compuestos (solución de yodo al 5%, tintura de yodo, yodopovidona), desde su descubrimiento han sido usados ampliamente para la prevención de las infecciones y el tratamiento de heridas(9). Los compuestos yodados son agentes oxidantes, se combina irremediablemente con residuos tirosina de las proteínas.

Precipitan las proteínas bacterianas y ácidos nucleicos. Alteran las membranas celulares al unirse a los enlaces C=C de los ácidos grasos, pero este mecanismo de acción es más complejo que en los otros halógenos, ya que la formación de ácido hipoyodoso ocurre a temperatura ambiente a velocidad considerable, mientras que con los demás halógenos requiere altas temperaturas. Actúa disminuyendo los requerimientos de oxígeno de los microorganismos aerobios, interfiriendo la cadena respiratoria por bloqueo del transporte de electrones a través de reacciones electrolíticas con enzimas. El yodo tiene una poderosa actividad germicida, ataca bacterias grampositivas y gramnegativas, micobacterias, esporas, hongos, virus, quistes y protozoos. Hay varios tipos de preparaciones de yodo, según la zona que haya que desinfectar. La actividad antiséptica de todas las preparaciones depende del yodo en forma libre. Su máximo efecto bactericida lo tiene a pH menor de 6.

Tiene una acción muy rápida y bastante duradera. Su acción se produce por oxidación e inactivación de los componentes celulares. Tiene un amplio espectro de acción, incluyendo bacterias grampositivas, gramnegativas, hongos, micobacterias, virus e incluso esporas, su concentración habitual de uso es entre 1% a 2% de yodo y yoduro de potasio en 70% de alcohol.

Se emplea en:

  • Desinfección de la piel sana.
  • Tratamiento de afecciones de la piel causadas por bacterias y hongos.
  • Limpieza de las heridas, en solución acuosa.
  • Preparación de la piel antes de la cirugía.
  • Preparación de la piel previa a punciones.

La tintura de yodo tiene como principal desventaja la irritación de la piel y quemaduras tipo químico, especialmente cuando se deja por muchas horas sin retirar el producto. Puede producir sensibilización(9). Las severas reacciones de hipersensibilidad que pueden desencadenar limitan su uso.

FENOLES

Los fenoles (fenol, cresol) son alcoholes aromáticos. Están compuestos de moléculas que contienen un grupo hidroxilo – OH unido a un átomo de carbono de un anillo bencénico. La estructura que se encuentra en todos los fenoles es el fenol.

Tiene carácter ácido y forma sales metálicas. Son bactericidas a bajas concentraciones, causando daño a las membranas con pérdida de los constituyentes citoplasmáticos, inactivando irreversiblemente las oxidasas y deshidrogenasas de membrana y produciendo desnaturalización de las proteínas. Los fenoles se utilizan más como desinfectantes, tienen propiedades antibacterianas frente a estreptococos, estafilococos y Escherichia coli, y también propiedades antifúngicas y antivirales(13). Tienen poca solubilidad en el agua, por lo que son empleados en presentaciones que incluyen agentes emulsificadores (jabones) que, además, aumentan su efectividad. El fenol es un compuesto cristalino de olor muy característico.

El cresol es un compuesto de naturaleza fenólica (alquilfenoles), que tiene un radical metilo (-CH3) sustituyendo a un átomo de hidrógeno en el anillo benceno.

El cresol tiene olor parecido al fenol y es soluble en agua al 2%. Por otro lado, al igual que el fenol, el cresol tiene la ventaja de que conserva su acción desinfectante en presencia de materia orgánica. Su principal inconveniente es su mala solubilidad en agua. El cresol se emplea como emulsión de jabón verde bajo los nombres comerciales de Lysol J y Creolin J. Se usa como desinfectantes de material de desecho bacteriológico y como desinfectante de la piel.

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COMPUESTOS DE AMONIO CUATERNARIO(agentes activos catiónicos)

Los compuestos de amonio cuaternario (cloruro de benzalconio, cloruro de cetilpiridino, etilbencetonio), son principios activos que contienen como estructura básica al ion amonio NH4, donde cada uno de los hidrógenos está sustituido generalmente por radicales de tipo alquil y aril(5). Se presentan en forma de sales. Según diversas modificaciones moleculares de su estructura, dan lugar a diferentes generaciones(6). Los compuestos de amonio cuaternario son generalmente incoloros, inodoros, no irritantes y desodorantes. También tienen una acción detergente y son buenos desinfectantes. Son solubles en agua y alcohol. La presencia de cualquier residuo proteico anula su efectividad(28). Son sustancias que lesionan la membrana celular debido a que desorganizan la disposición de las proteínas y fosfolípidos, por lo que se liberan metabolitos desde la célula, interfiriendo con el metabolismo energético y el transporte activo.

Los derivados del amonio cuaternario son agentes activos catiónicos potentes, en cuanto a su actividad desinfectante, siendo activos para eliminar bacterias grampositivas y gramnegativas, aunque éstas últimas en menor grado. Son bactericidas, fungicidas y virucidas, actuando sobre virus lipofílicos pero no sobre los hidrófilos. Su actividad la desarrollan tanto sobre el medio ácido como alcalino, aunque en éste último muestra mejores acciones. También presentan actividad fungicida y virucida sobre virus con envoltura, y casi nula actividad frente a micobacterias y esporas.

Posee una buena actividad como detergente(25). Los compuestos de amonio cuaternario denominados de segunda generación (cloruro de etilbencilo) y de tercera generación (cloruro de dodecildimetilamonio) son compuestos que permanecen más activos en presencia de agua dura. Su acción bactericida es atribuida a la inactivación de enzimas, desnaturalización de proteínas esenciales y la rotura de la membrana celular. Habitualmente son considerados como desinfectantes de bajo nivel y se utilizan a concentraciones de 0,4% a 1,6% para la desinfección de superficies como suelos y paredes. Estos compuestos se emplean como antisépticos y desinfectantes de la piel, material de industrias alimentarias e incorporados en algunos compuestos cosméticos.

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Se resume los usos clínicos a:

  • Desinfección preoperatoria de la piel intacta.
  • Aplicación en membranas mucosas.
  • Desinfección de superficies no críticas.
  • Acción desodorante.
  • Limpieza de superficies ásperas o difíciles.

Efectos adversos: pueden producir dermatitis de contacto, irritación de las manos e irritación nasal.

ALDEHÍDOS

Los aldehídos (formaldehído, glutaraldehído) son compuestos intermedios entre los alcoholes y ácidos. Derivados de los alcoholes primarios por oxidación y eliminación de átomos de hidrógeno y adición de átomos de oxígeno. Los aldehídos tienen alta toxicidad y por ello hoy en día no se utilizan como antisépticos, aunque sí se usan como desinfectantes de alto nivel o para esterilización de instrumentos como endoscopios, equipos de terapia respiratoria, hemodiálisis y equipo dental que no pueden ser expuestos a altas temperaturas en un autoclave(7), Los aldehídos más conocidos y utilizados son el formaldehído y el glutaraldehído.

Actúan mediante la alquilación de los grupos químicos de las proteínas y ácidos nucléicos de las bacterias, virus y hongos. El formaldehído actúa sobre las proteínas por desnaturalización, y sobre los ácidos nucléicos y las proteínas por alquilación. A nivel de los ácidos nucleicos, la reacción es irreversible. La acción del formaldehído es idéntica a nivel de ribonucleótidos y desoxirribonucleótidos, excepto en los casos de los guaniribo-desoxirribonucleótidos. La reacción con nucleótidos receptivos tiene lugar rápidamente y el equilibrio se inclina hacia la hidroximetilación. Esta acción es dependiente del pH, llevándose a cabo mejor a pH alcalino y mal a pH ácido o neutro(8). El glutaraldehído actúa de forma similar en pH alcalino. Sobre la pared celular, el glutaraldehído actúa a nivel de los puentes cruzados del peptidoglicano(8). Los aldehídos tienen un amplio espectro de actividad contra microorganismos y virus. Son eficaces contra todo tipo de gérmenes.

Ambos compuestos son bactericidas y bacteriostáticos(7). El formaldehído o formalina es un monoaldehído que existe libremente como un gas soluble en agua en una proporción de 34 a 38% en peso, conteniendo así mismo entre un 10 y un 15% de metanol para evitar su polimerización. Su uso clínico es generalmente como desinfectante y esterilizante. Es bactericida, esporicida y virucida, pero trabaja más lentamente que el glutaraldehído(9). Las soluciones de formol que contienen concentraciones de formaldehído iguales o superiores al 5% constituyen un eficaz desinfectante líquido de uso muy extendido. El formaldehído es un producto químico extremadamente reactivo y que interactúa con proteínas, ADN y ARN in vitro. Esto lo hace un producto esporicida, en virtud a su habilidad de penetrar dentro del interior de la espora de la bacteria(9, 10). Debe considerarse como un producto especialmente peligroso, ya que además de su acción irritante y sensibilizante, es un producto reconocido como cancerígeno, por lo que la exposición a él debe reducirse al máximo.

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El formaldehído tiene los siguientes usos:

  • Esterilización instrumentos y equipos.
  • Desinfección de material de metal, caucho y plástico.
  • Preparación de vacunas.
  • Preservación y fijación de tejidos.
  • Como gas, en descontaminación de habitaciones.
  • Al 20% a 30% es astringente. • En forma local, se usa en hiperhidrosis palmar y plantar.
  • Activo en presencia de materia orgánica.
  • Necesita de 6 a 12 horas para eliminar bacterias y de 2 a 4 días para eliminar esporas, aun a altas concentraciones.

Efectos adversos: olor fuerte y producción de gases irritantes que causan reacciones respiratorias como broncoespasmo, disnea, obstrucción nasal, epistaxis, tos, etc. Pueden presentarse dermatitis de contacto e irritación de las mucosas.

El glutaraldehído es un dialdehído saturado, aceptado como desinfectante de alto nivel y esterilizante químico, en particular para desinfección a temperatura baja y esterilización de endoscopios y equipos quirúrgicos(11, 25). En solución acuosa el glutaraldehído es ácido, poco estable y no posee actividad esporicida. Sin embargo, cuando la solución es alcalina (pH 7,5 a 8,5) se activa y posee actividad esporicida. Su actividad biocida se debe a la alteración del ARN, ADN y síntesis de proteínas. El glutaraldehído alcalino al 2% es bactericida, fungicida, virucida, en cortos periodos de tiempo, pero necesita 6 horas de contacto para destruir las esporas bacterianas. El tiempo aconsejable para la desinfección de alto nivel oscila entre 20 y 45 minutos, siendo el tiempo de inmersión más utilizada de 30 minutos. Se aconseja un tiempo de exposición mínima de 20 minutos posterior a una limpieza meticulosa(25). Es menos tóxico y más potente que el formaldehído. Varios reportes han demostrado que el glutaraldehído posee una alta actividad antimicrobiana, bactericida y esporicida(43-45), además es fungicida, virucida y activo contra micobacteria. El glutaraldehído tiene los siguientes usos:

  • Desinfección y esterilización de plásticos y caucho de equipos de anestesia.
  • Limpieza de endoscopios, gastroscopios y sigmoidoscopios, equipos con fibra de vidrio.
  • Cada vez se emplea más como esterilizante frío de instrumental quirúrgico.
  • Es el único recomendado para esterilizar equipamiento de terapia respiratoria.

El glutaraldehído tiene las siguientes propiedades(1):

  • Desinfecta en 45 minutos a 25ºC, eliminando gérmenes patógenos y vegetativos, incluyendo M. tuberculosis, Pseudomonas aeruginosa y VIH 1 y 2.
  • Esteriliza en 10 horas, destruyendo todas las esporas, incluyendo Bacillus subtilis.

OXIDANTES (peroxígenos)

Los oxidantes (peroxígenos) son productos que liberan oxígeno naciente. Considerados como compuestos bactericidas útiles, su mecanismo de acción consiste en la inactivación de proteínas enzimáticas actuando sobre los grupos –SH de las proteínas de estructura y de las proteínas de función de las bacterias. Su efecto generalmente es breve, porque el oxígeno naciente se combina rápidamente con toda materia orgánica, volviéndose inactivo(5). Su espectro de actividad es sobre bacterias vegetativas, virus, micobacterias y esporas. Los compuestos oxidantes utilizados como antisépticos son las soluciones de peróxido de hidrógeno, permanganato de potasio, ácido paracético y el ozono. El peróxido de hidrógeno, conocido también como agua oxigenada, es un agente químico líquido incoloro a temperatura ambiente, con sabor amargo, posee propiedades antisépticas y es el más utilizado en el mercado en formulaciones del 5% al 20%. Se ha utilizado como desinfectante y esterilizante químico por inmersión. El peróxido de hidrógeno tiene efectos oxidantes por producir OH y radicales libres, los cuales atacan a los componentes esenciales de los microorganismos como lípidos, proteínas y ADN. Se degrada rápidamente en oxígeno y agua, por lo que precisa estabilizadores para su conservación. Es un agente oxidante de efecto fugaz por ser descompuesto por las catalasas de los tejidos(17). Es activo frente a bacterias y virus, según la concentración y condiciones de utilización. Estudios in vitro de soluciones de peróxido de hidrógeno al 3% han mostrado amplio espectro de eficacia, con mayor actividad frente a bacterias grampositivas(3).

Son indicaciones para su uso:

  • Limpieza de la piel en gangrena gaseosa.
  • Agente debridante en úlceras isquémicas.
  • Antiséptico tópico en solución al 3%.

Sus efectos adversos principales son:

  • Es irritante para las diferentes mucosas, ojos y vías respiratorias.
  • Puede producir quemaduras.
  • Es tóxico por vía oral.
  • Las soluciones con concentraciones mayores al 10% no se deben usarse sin diluir, porque pueden causar quemaduras.

El ácido paracético es un antiséptico de tipo oxidante. Considerado un biocida más potente que el peróxido de hidrógeno, tiene la ventaja que destruye todo tipo de microorganismos, incluidos las esporas, es más activo en presencia de materia orgánica. El ácido paracético es un bactericida, esporicida, virucida y fungicida a concentraciones bajas(11). El ácido paracético oxida y desnaturaliza las proteínas y los lípidos de los microorganismos, lo que conduce a una desorganización de su membrana. En condiciones de saturación de iones H+ puede tener lugar hinchazón de la célula mediante atracción de agua.

Se usa principalmente como desinfectante y esterilizante en:

  • Desinfección de endoscopios.
  • De membranas de hemodiálisis.
  • En la industria farmacéutica y cosmética. Es un potente corrosivo para la piel y los ojos.

Permanganato de potasio es el más utilizado como antiséptico a lo largo de la historia. Libera oxígeno de los detritus, tiene una acción antibacteriana enérgica, actúa sobre la proteína microbial, activo frente a la mayoría de especies microbianas, fungicida y en VIH. El permanganato de potasio a la concentración de 1/10,000 es activo frente a la mayor parte de las especies microbianas. Es irritante a concentraciones de 1:5,000 e inactivo en presencia de materia orgánica.

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El ozono es un producto utilizado como desinfectante, pero en estado natural es inestable. Como biocida actúa sobre las bacterias por oxidación, dificulta la formación de ATP de modo que la respiración de la célula de los microorganismos se hace difícil. Durante la oxidación del ozono, las bacterias mueren generalmente por pérdida del citoplasma que sostiene la vida. Mientras el proceso de oxidación ocurre, el ozono se divide en oxígeno diatómico y un átomo de oxígeno que se pierde durante la reacción con los líquidos de la célula de las bacterias. En el caso de los virus, el ozono los inactiva atacando a la proteína de la cápside (en los bacteriófagos) para liberarla, activando después los ácidos nucleicos(12). El ozono es el mejor desinfectante, atacando a todo tipo de microorganismos, bacterias, virus, protozoos, e inhibiendo su crecimiento. Utilizado como biocida en el agua, no solo desinfecta el agua, sino que ataca también a las algas que pueden formarse, reduciendo así su crecimiento y manteniendo el agua expuesta a la luz en condiciones apropiadas para el baño. En dermatología, el ozono se puede utilizar en la forma de gas o preparaciones en crema. Se ha utilizado con buenos resultados en infiltraciones intralesionales en el herpes genital recurrente, en forma tópica en el tratamiento de las úlceras crónicas, favoreciendo la curación de las heridas.

Con esta información ahora debemos decidir hacia dónde dirigir nuestros esfuerzos en la selección de un desinfectante o en los productos comerciales que en su combinación dé el mejor resultado en el menor tiempo posible.

II- Cualidades de un desinfectante: DESTRUIR LOS PATOGENOS

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1. Guía institucional para uso de antisépticos y desinfectantes. 2005; http://www.info.ccss.cr/germed/gestamb/samb08d2.htm
2. Yánez E. Acción de los agentes químicos sobre las bacterias. Curso de microbiología general. http://fai.unne.edu.ar/biología/microgeneral/microianez/19-micro.html.
3. Drosau A, Falabella A, Kirsner RS. Antiseptics on wounds: An Area of controversy. Wounds 2003;15:149-66
4. Limpieza, desinfecciòn y esterilización. Antisépticos y desinfectantes. http://www.udbgtip.uab.es/apuntsmicro/limpieza-desinfección-yesterilización.pdf.
5. Luque IG, López C, Tarradas C, et al. Sensibilidad in vitro de cepas de Streptococcus suis frente a diferentes desinfectantes y antisépticos. http:// www.exopol.com/general/circulares/166.html
6. Arévalo JM, Arribas JL, Hernández MaJ, et al. Sociedad Española de Medicina Preventiva: Guía de utilización de antisépticos. http://mpsp/documentos/ desinfec/antisep.htm.
7. Desinfectantes y antisépticos: Aldehídos. ttp://med.javeriana.edu.co/fisiologia/fw/c712.htm
8. Rodríguez EF. La desinfección como práctica útil en la lucha contra las infecciones animales. http://ourworld.compusive.com/homepages/ academia_veterinaria/news26.htm.
9. Power EGM. Aldehydes as biocides. Prog Med Chem 1995;34:149-201
10. Freaenkel-Conrat H. Chemical modification of viral ribonucleic acid (RNA). Alkylating agents. Biochem Biophis Acta 1961;49:169-80.
11. Block SS. Peroxygen compounds. In: SS Block ed. Disinfection, sterilization and preservation 4th ed. Philadelphia, Pa: Lea & Febiger, 1991:167-81
12. Lenntech. Biocides. http://www.lenntech.com/español/biocidas-htm.
13. Russell AD, Furr JR. Biocides: mechanisms of antifungal action and fungal resistance. Sci Prug 1996;79:27-48

Artículo publicado en Los Porcicultores y su Entorno Noviembre- Diciembre 2022

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