Esterilización

Esterilización

La esterilización es un proceso empleado para la destrucción de todos los agentes causales y sus formas de resistencia (esporas). Los métodos utilizados deben garantizar la destrucción total de cualquier forma de vida microbiana (incluídos los virus, a los que no se considera seres vivos), en la superficie y en la profundidad del objeto a esterilizar.

La Organización Mundial de la Salud define la esterilización como:

Toda técnica de saneamiento cuya finalidad es la destrucción de toda forma de vida, aniquilando todos los microorganismos, tanto patógenos como no patógenos, incluidas sus formas esporuladas, altamente resistentes.

La esterilidad no puede demostrarse de manera absoluta sin causar la destrucción de todo el lote de productos esterilizados. Debido a este hecho, la esterilidad se define en términos probabilisticos, donde la posibilidad de que una unidad de producto esté contaminada es muy remota.

Se considera que un material es estéril cuando la posibilidad de que un microorganismo esté presente, o de forma latente, es 1 entre 106. Es decir, su nivel de garantía de esterilidad (SAL) debe ser de 10-6. Este nivel de garantía, o sterility assurance level, es un indicador procedente de una agencia estadounidense, la Food and Drugs Administration (FDA).

Como ocurría con la desinfección, antes de proceder a la esterilización, es importante someter al material a un procedimiento de limpieza.

Diferenciando esterilización y desinfección

Todo objeto esterilizado está desinfectado, pero ningún objeto desinfectado está esterilizado.

Esto ocurre porque mediante un procedimiento de desinfección no se eliminan todos los microorganismos ni sus formas de resistencia (esporas). En cambio, por definición, el proceso de esterilización sí que lo consigue.

Debido a este hecho, también se diferencian a la hora de desinfectar o esterilizar según qué tipo de material.

Esterilización

Desinfección

Desinfección

Factores que afectan a la eficacia de la esterilización

Existen una serie de factores que afectan a la eficacia de los distintos métodos de esterilización:

  • Concentración de microorganismos existente.
  • Presencia de materia orgánica.
  • Presencia de sales minerales.
  • pH.
  • Temperatura.

En cuanto a la concentración de microorganismos existente, influye también la naturaleza del agente causal existente en el material a esterilizar. Según sea la naturaleza del microorganismo también lo será la resistencia que opondrá éste al método de esterilización.

Esterilización

Métodos de esterilización

Los métodos de esterilización se dividen en dos grandes categorías: métodos físicos y métodos químicos.

Dentro de los métodos físicos encontramos:

  • Calor húmedo.
  • Calor seco.
  • Radiaciones ionizantes.
  • Radiación Ultravioleta.
  • Filtración

Dentro de los métodos químicos encontramos:

  • Óxido de Etileno.
  • Plasma gas
  • Ácido Paracético
  • Glutaraldehído y Formaldehído
  • Ozono

Esterilización por calor húmedo

El calor húmedo cuenta con la ventaja de que puede penetrar más rápidamente que el calor seco porque las moléculas de agua conducen mejor el calor que las moléculas de aire. Por ello, el calor húmedo puede ser usado a temperaturas más bajas y menor tiempo de exposición que el calor seco.

Su mecanismo de acción es la desnaturalización de las proteínas, causada por la rotura de los puentes de hidrógeno, que son los que mantienen a las proteínas en su forma tridimensional.

Existen varios tipos de esterilización que se sirven del calor húmedo: hervido, autoclave y tindalización.

El mecanismo de hervido ya lo tratamos en el desarrollo de la desinfección, y si no es un mecanismo de desinfección muy utilizado en sanidad por sus inconvenientes, mucho menos lo es como mecanismo de esterilización. Algunas formas de resistencia bacterianas aguantan más de 20 horas en agua a 100ºC. A ello hay que sumarle el inconveniente de que los materiales no aguanten dicha temperatura durante tanto tiempo.

Esterilización por autoclave

Es el método físico por excelencia. Su uso está extendido por todos los centros sanitarios de la geografía española. Incluso existen autoclaves en los laboratorios dedicados a la enseñanza.

Un autoclave es un recipiente metálico de paredes gruesas con cierre hermético que permite trabajar con vapor de agua a alta presión, y alta temperatura, que sirve para esterilizar material médico o de laboratorio.

Consta de una cámara de esterilización, un manómetro y un termómetro para controlar la presión y la temperatura. También cuenta con una llave de purga para la eliminación del aire que exista dentro de la cámara.

El vapor penetra en la cámara de esterilización y alcanza la presión deseada. Dicho vapor se condensa por contacto con los materiales expuestos, ya que están fríos. La condensación del vapor desprende calor, humedeciendo y calentando simultáneamente el material expuesto.

Es necesario para ello la eliminación del aire o de cualquier tipo de gas no condensable existente en la cámara. El aire se purga por un sistema de vacío o bien introduciendo el vapor muy rápido para así forzar la salida de aire.

En los autoclaves de última generación (autoclaves de prevacío) todo el proceso es automático. Existe una prueba denominada de Bowie-Dick para comprobar que no existe aire en el interior, que consiste en introducir una hoja impresa con material de algodón y hacer un ciclo a 134°C durante 3 minutos.

Las fases de un ciclo de autoclave pueden variar según las fuentes que consultemos. Puden ser cuatro, cinco o seis, pero como ocurría con la cadena epidemiológica, el camino es el mismo con más o con menos pasos.

Esterilización

La temperatura y los tiempos necesarios para conseguir la esterilidad del material son los siguientes:

Esterilización

Las ventajas e inconvenientes que presenta la esterilización en autoclave son:

Esterilización

Esterilización

Esterilización por tindalización

Es una técnica que se utiliza cuando existe un problema de contaminación sobre un material que no resiste altas temperaturas durante tiempo prolongado.

El procedimiento consiste en aplicar tratamientos térmicos de 30 minutos a 100ºC durante tres días consecutivos. Dejando el material a temperatura ambiente o a 37ºC en intervalos de 24 horas. Las temperaturas cercanas a los 100ºC destruyen las formas vegetativas pero no las formas de resistencia, por eso se requiere la realización de tres periodos largos de tratamientos consecutivos con el fin de permitir el desarrollo de las esporas en los intervalos de incubación.

Actualmente está en desuso por los inconvenientes que presenta (tiempo).

Esterilización por calor seco

Como vimos anteriormente, el uso del calor seco presenta una serie de inconvenientes frente al calor húmedo.

Estas técnicas, que requieren temperaturas más altas y mayor tiempo, son las siguientes:

  • Flameado.
  • Incineración.
  • Estufas Poupinel y Hornos Pasteur.

Esterilización por flameado

La técnica es sencilla. Consiste en exponer, directamente, a la llama, durante unos minutos, el material a esterilizar.

Se utilizan generalmente Mecheros Bunsen (gas), aunque algunas fuentes mencionan el uso de mecheros de alcohol.

Presenta el inconveniente de que solo se puede esterilizar material metálico, como las asas de siembra.

Esterilización

Esterilización por incineración

Esta técnica consiste en quemar directamente el material biológicamente contaminado. De este modo se elimina el material y toda forma microbiológica, potencialmente patógena, adherida a él.

Para ello se utilizan hornos crematorios, lugar donde acaba todo el material contaminado en los recipientes destinados para tal fin.

Esterilización

Esterilización en Estufas Poupinel y Hornos Pasteur

Son hornos de acero inoxidable, con pared doble, bandejas ajustables, regulador de temperatura, termostato y se calientan por resistencia eléctrica.

En las bandejas se dispone el material limpio y seco, a distintas alturas. El objetivo de estos hornos es que el aire caliente destruya los microorganismos por oxidación de sus proteínas.

En la actualidad está en desuso en el ámbito sanitario. Esto es debido a las altas temperaturas y sobre todo al tiempo necesario para esterilizar mediante este método.

Su uso está indicado para esterilizar objetos de vidrio termorresistentes, porcelana, material de acero inoxidable, aceites, vaselinas, petrolatos y polvos.

A diferencia del autoclave (calor húmedo) los envoltorios utilizados para empaquetar el material no son porosos. Las bolsas que se utilizan son de aluminio o poliamida.

Presenta como ventajas la sencillez de uso e instalación, la nula toxicidad residual y la posibilidad de utilizar cajas herméticas metálicas, debido a que la propagación del calor es por conducción y no por penetración. Como inconvenientes presenta el largo tiempo de exposición, la posibilidad de dañar algunas aleaciones metálicas y la difícil certificación de este método.

Los tiempos y temperaturas necesarios para la esterilización mediante horno pasteur o estufa poupinel son:

Esterilización

Esterilización por radiaciones ionizantes

Tienen una gran capacidad microbiocida y una gran capacidad de penetración. Las radiaciones ionizantes de mayor uso son las radiaciones gamma y las radiaciones beta.

Su acción mutagénica se produce al inhibir la división celular, incidiendo directamente sobre los ácidos nucléicos. Su acción letal se debe a la formación de radicales libres y peróxidos por la interacción de la radiación con el agua.

El proceso de esterilización no depende de la humedad, temperatura, vacío o presión, lo cual significa que el proceso es adecuado para materiales que no pueden someterse a esterilización con alta temperatura

Entre sus ventajas figuran su gran efectividad, su facilidad de cuantificar y su continuidad. Entre sus inconvenientes encontramos lo costoso del sistema, la necesidad de protecciones especiales para el personal que maneje las instalaciones y que la emisión de la fuente radiactiva no se puede interrumpir.

Las fuentes radiactivas para la emisión de rayos gamma suelen ser Cobalto-60 y Cesio-137. Mientras que las fuentes radiactivas para la emisión de radiaciones beta pueden ser un isótopo radiactivo o un acelerador de partículas (Betatron).

Esterilización

Esterilización por radiación ultravioleta

Los rayos ultravioleta los tratamos en el tema de desinfección. He consultado numerosas fuentes y todas hablan de desinfección y esterilización indistintamente, sin determinar las diferencias.

Muchos desinfectantes, con la debida concentración y el tiempo necesario, se convierten en esterilizantes. Asi que es de suponer que con la radiación ultravioleta ocurre algo parecido. De hecho, para la esterilización por rayos UVA se incide en la colocación del tubo emisor a 40cm de la superficie del material a esterilizar.

En cualquier caso, su uso como esterilizante es muy reducido. Esto se debe a que es un sistema relativamente caro y que no es un sistema muy eficaz debido a que no llega a todas las superficies de manera uniforme.

Esterilización por filtración

Se utilizan filtros microporosos de diámetros que van desde 0.01 micras a 1.1 micras.

La acción de filtrado impide el paso de bacterias, virus y micoplasmas y su uso está destinado para esterilizar fluídos, líquidos y gases.

El uso de filtros HEPA está muy extendido en el laboratorio, sobre todo en las cabinas de flujo laminar.

En este caso nos encontramos con la misma ambigüedad que con los rayos UVA, ya que las cabinas de flujo laminar son mencionadas en mecanismos físicos de desinfección, incidiendo en los filtros HEPA que llevan en su sistema de filtrado. Tan pronto como resuelva esta ambigüedad actualizaré ambos temas.

Esterilización por Óxido de Etileno

El óxido de etileno es un compuesto químico que puede comportarse como desinfectante de alto nivel o como esterilizante según las condiciones de uso.

Es un gas incoloro altamente inflamable, motivo por el cual se utiliza diluido con dióxido de carbono (CO2) o con clorotetrafluoretano (R124). Es muy tóxico, con efectos cancerígenos o teratogénicos. Puede producir irritación en ojos, piel y vías respiratorias, además de trastornos digestivos y respiratorios. Y por si fuera poco, se ha demostrado la relación entre su exposición profesional y el aborto.

El Ministerio de Sanidad describe su actividad microbiocida como la de un agente alquilante particularmente activo. Esta acción se ejerce sobre aquellas moléculas susceptibles de alquilación, que son la mayoría de las moléculas orgánicas. La alquilación representa la sustitución de un átomo de hidrógeno por un radical hidroxietileno. De este modo se modifica la estructura molecular de las proteínas, ADN, ARN y lípidos de los microorganismos, puesto que se bloquean puntos moleculares críticos que incapacitan a las moléculas para intervenir en los procesos metabólicos y reproductores, produciéndose la muerte de la célula, de ahí su uso como esterilizante o desinfectante.

Los esterilizadores de óxido de etileno están diseñados para la realización de ciclos automáticos con las condiciones apropiadas para que el gas funcione eficazmente como esterilizante:

  • Humedad relativa: 40-80%.
  • Temperatura: Entre 30-55ºC. Algunas fuentes cifran en 60ºC su temperatura máxima, siendo entre 55-60ºC su temperatura de mayor efectividad.
  • Concentración del gas: 600-900 mg/L.
  • Tiempo: Entre 1 y 5 horas dependiendo de si el gas es puro o mezclado (con CO2 o R124) y de los parámetros anteriores.

Los materiales esterilizables por el gas son los siguientes:

  • Material de goma y caucho
  • Plásticos y fibras artificiales
  • Aparatos termolábiles y ópticos.
  • Instrumental de microcirugía
  • Accesorios de anestesia
  • Etc.

Después de la esterilización del material hay que ventilarlos convenientemente (aireación forzada) para evitar que queden residuos. Éstos existen debido a la alta penetración del gas en los materiales porosos.

Esterilización

Esterilización por Plasma Gas

Es un proceso de esterilización química a baja temperatura ideal para material termosensible y/o de superficies lisas. No es ideal para material articulado, con cabo ciego o cuyas dimensiones específicas se salgan de su estándar de funcionamiento.

El método consiste en introducir el material en una cámara específica donde se llevará a cabo el ciclo de esterilización. Cada ciclo tiene una duración de entre 45 y 72 minutos. Otras fuentes establecen el ciclo entre 54 y 72 minutos:

  1. Creación de vacío con caída de presión desde 760 mmHg hasta 0.300 mmHg.
  2. Se inyecta una solución acuosa de peróxido de hidrógeno en la cámara.
  3. El peróxido de hidrógeno se vaporiza difundiéndose en toda la cámara y en el interior de los paquetes a esterilizar.
  4. El vapor de peróxido de hidrógeno se ioniza (mediante campo eléctrico o magnético) y se convierte en gas plasma.
  5. El peróxido de hidrógeno se descompone en vapor de agua y en oxígeno como productos finales. Se ventila igualando la presión de la cámara con la presión exterior.

El fundamento de la esterilización por gas plasma es la oxidación de las proteínas de los microorganismos, desnaturalizándolas. Cuenta con el hándicap de que no es eficaz frente a priones y de que la esterilidad dura entre 45 y 50 minutos.

Esterilización

Esterilización por Ácido Peracético

Es un sistema de esterilización por inmersión para material termosensible. Una vez esterilizado, el material debe usarse inmediatamente debido a la imposibilidad de empaquetarlo. Es decir, la esterilidad del material no se puede mantener en el tiempo.

El fundamento de la técnica es la oxidación de las proteínas de los microorganismos por la acción del ácido peracético. Cuenta con el hándicap, como el plasma gas, de que no es eficaz frente a priones.

La técnica se lleva a cabo en una cámara específica, a 50-55ºC de temperatura y durante 30 minutos.

Esterilización

Esterilización por Glutaraldehído y Formaldehído

El Glutaraldehído al 2% es un agente alquilante muy potente, cuya función es desnaturalizar proteínas y ácidos nucleicos. Es un desinfectante de alto nivel que si se utiliza durante el tiempo necesario se comporta como un esterilizante.

Se necesitan entre 8 y 10 horas para esterilizar el material termosensible por inmersión. Debido a la toxicidad del producto, el material debe limpiarse después con agua estéril.

El Formaldehído es un gas incoloro, de olor fuerte y de buena capacidad germicida como agente alquilante, cuyas propiedades esterilizadoras se alcanzan tras un periodo de entre 7 y 10 horas en una estufa o en cámara de formol, donde emite vapores a temperaturas de entre 40ºC y 50ºC.

Otras fuentes mencionan un periodo de 3 horas y media a 60ºC y la existencia de esterilización en frío usando el esterilizador de Gross o el tubo de Desnos.

El formaldehído es altamente tóxico y potencialmente cancerígeno. Por esta razón este método debe reservarse para los materiales que no toleran otros sistemas de esterilización. De hecho, se utiliza para esterilización de goma o caucho.

Esterilización por Ozono

Desde hace relativamente poco tiempo se está empezando a utilizar esta nueva técnica de esterilización basada en el uso de ozono. Consiste en la difusión de ozono industrial (O3), producido por un ozonizador, en el aire.

En bajas concentraciones actúa como un desinfectante, y en altas concentraciones como un esterilizante. Su mecanismo de acción es la oxidación de las proteínas de los microorganismos. Es fungicida, bactericida (incluídas sus formas de resistencia), viricida y se muestra efectivo también frente a priones.

Además de sus beneficios como desinfectante y esterilizante, posee una acción desodorante, ya que elimina los malos olores.

7 comentarios en “Esterilización

  1. Gracias por tan buena y detallada información. Si es posible me gustaría conseguir información sobre la esterilización y su procedimiento tras la fabricación, de materiales tales como esparadrapos de papel para uso sanitario. Que debido a su porosidad, capacidad de absorción y la presencia de material adhesivo desconozco que tipo de tecnología y maquinaria existe para tal fin.

    • Hola Raúl.

      Me alegro mucho de que la información te haya resultado interesante.

      La cuestión que planteas es muy interesante, pero desgraciadamente no puedo darte respuesta a ella porque lo desconozco. Pero me pica la curiosidad y voy a tratar de averiguarlo. Si consigo alguna información al respecto lo pondré en los comentarios.

      Un saludo.

  2. Felicitaciones! Información muy interesante y completa. Quisiera aportar más información. Hoy es posible utilizar una solución a liberación de radicales libres con actividad reducida. En los primeros segundos de inmersión esteriliza todas las superficies que se han puesto en contacto con la solución, impide la migración de los patógenos anidados destruyéndolos con el simple contacto, y de esta manera anula todo riesgo de contaminación. Contemporáneamente disuelve y remueve el material biológico residual. http://www.sleepydent.com/esterilizacion-en-frio-2/

    • Hola Sleepydent. Antes de nada darte las gracias por la felicitación, me alegra que la información te haya resultado interesante y completa. Y darte las gracias también por dar a conocer la esterilización química en frío, que me ha parecido muy interesante, sencilla y además muy completa, ya que en el espectro de acción he visto que engloba “Patógenos no convencionales con estructura proteica” que me imagino os referís a los Priones.

      Prometo leerme toda la documentación cuando tenga un poco más de tiempo, porque me ha parecido sencillamente impresionante.

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