INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL.

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA EN INGENIERIA Y TECNOLOGAS AVANZADAS.

CRECIMIENTO BACTERIANO EN ELEMENTOS PROTESICOS.

CASTILLO RIVERA SALOMN.

Las infecciones osteoarticulares se producen en el seno del biofilm o pelcula.. Un biofilm es un sistema organizado de capas de celulas microbianas y de polmeros extracelulares asociados a una superficie. Los biofilm se |pueden formar en una multitud de superficies biticas (tejidos , celulas vivas o en materiales inertes en contacto con fluidos.

Primera fase las bacterias se adhieren a la superficie.Segunda fase, las bacterias se anclan mediante la produccin de slime por la accin de la adhesina intercelular.Se forman microcanales alrededor de las colonias que permite el acceso a los nutrientes, la eliminacin de residuos y la comunicacin interbacteriana.

El inculo mnimo bacteriano capaz de sobrevivir en este ambiente, causar dao y originar una infeccin es muy bajo.(

Metabolismo bacteriano en el biofilm.Depender de su localizacin: Las bacterias ms externas (poblacin plactnica) muestran un estado metablico activo y son ms susceptibles a los antibiticos Las bacterias que viven en el interior del glicocalix (sesil) sufren una modificacin fenotpica y su estado de inactividad energtica las hace resistentes a los antibiticos.

Para que las bacterias crezcan adecuadamente en un medio de cultivo artificial debe reunir una serie de condiciones como son:Temperatura (T), Grado de humedad y Presin de oxgeno (Pi O2) adecuadas, As como un grado correcto de acidez o alcalinidad (pH). Un medio de cultivo debe contener los nutrientes y factores de crecimiento necesarios y debe estar exento de todo microorganismo contaminante.

Un medio de cultivo adecuado ha de contener, como mnimo, carbono (C), nitrgeno (N2), azufre (S), fsforo (P), sales inorgnicas, ciertas vitaminas y otras sustancia inductoras del crecimiento. Siempre han de estar presentes las sustancias adecuadas para ejercer de donantes o captadores de electrones para las reacciones qumicas que tengan lugar.

Ciertas bacterias tienen necesidades nutritivas de ciertas sustancias como suero, sangre, extractos de carne , lquido asctico, etc. Igualmente pueden ser necesarios ciertos carbohidratos y sales minerales como las de calcio, magnesio, manganeso, sodio o potasio y sustancias promotoras del crecimiento, generalmente de naturaleza vitamnica.

Tambin los colorantes quimicos actan como indicadores para detectar, por ejemplo, la formacin de cido o como inhibidores del crecimiento de unas bacterias y no de otras el Rojo Fenol se usa como indicador ya que es rojo en pH bsico y amarillo en pH cido.

La Violeta de Genciana se usa como inhibidor ya que impide el crecimiento de la mayoria de las bacterias Gram-positivas.

Consistencia adecuada del medioPartiendo de un medio lquido podemos modificar su consistencia aadiendo productos como albmina, gelatina o agar, con lo que obtendramos medios en estado semislido o slido.

Presencia (o ausencia) de oxgeno y otros gasesGran cantidad de bacterias pueden crecer en una atmsfera con tensin de oxgeno normal. Algunas pueden obtener el oxgeno directamente de variados sustratos. Pero los microorganismos anaerobios estrictos slo se desarrollarn adecuadamente en una atmsfera sin oxgeno ambiental. En un punto intermedio, los microorganismos microaerfilos crecen mejor en condiciones atmosfricas parcialmente anaerobias (tensin de oxgeno muy reducida), mientras los anaerobios facultativos tienen un metabolismo capaz de adaptarse a cualquiera de las citadas condiciones.

Condiciones adecuadas de humedadUn nivel mnimo de humedad, tanto en el medio como en la atmsfera, es imprescindible para un buen desarrollo de las clulas vegetativas microbianas en los cultivos. Hay que prever el mantenimiento de estas condiciones mnimas en las estufas de cultivo a 35-37C proporcionando una fuente adecuada de agua que mantenga la humedad necesaria para el crecimiento de los cultivos y evitar as que se deseque el medio.

Luz ambientalLa mayora de los microorganismos crecen mucho mejor en la oscuridad que en presencia de luz solar. Hay excepciones evidentes como sera el caso de los microorganismos fotosintticos.

pHLa concentracin de iones hidrgeno es muy importante para el crecimiento de los microorganismos. La mayora de ellos se desarrollan mejor en medios con un pH neutro, aunque los hay que requieren medios ms o menos cidos. No se debe olvidar que la presencia de cidos o bases en cantidades que no impiden el crecimiento bacteriano pueden sin embargo inhibirlo o incluso alterar sus procesos metablicos normales.

TemperaturaLos microorganismos mesfilos crecen de forma ptima a temperaturas entre 15 y 43C. Otros como los psicrfilos crecen a 0C y los temfilos a 80C o incluso a temperaturas superiores (hipertemfilos). En lneas generales, los patgenos humanos crecen en rangos de temperatura mucho ms cortos, alrededor de 37C, y los saproftos tienen rangos ms amplios.

Esterilidad del medioTodos los medios de cultivo han de estar perfectamente estriles para evitar la aparicin de formas de vida que puedan alterar, enmascarar o incluso impedir el crecimiento microbiano normal del o de los especimenes inoculados en dichos medios. El sistema clsico para esterilizar los medios de cultivo es el autoclave (que utiliza vapor de agua a presin como agente esterilizante)

BIOFILM, BIOMATERIALES Y SISTEMA INMUNE La ciruga e implantacin de biomateriales desorganizan la respuesta del husped y los mecanismos inmunes. Las superficies de los biomateriales y las partculas debridadas aumentan la susceptibilidad a la infeccin, activan las defensas del husped y estimulan la liberacin de mediadores inflamatorios, citoquinas, radicales oxgeno, y enzimas lisosomales, resultando en dao proteico tisular e inflamacin crnica.

El dao tisular puede ser posteriormente agravado por actividades bacterianas y toxinas. El exopolisacrido bacteriano tambin causa perturbacin de la respuesta del husped. El exopolisacrido de S. epidermidis parece inhibir la blastognesis de las clulas B y T, la quimiotaxis de leucocitos, opsonizacin, y quimioluminiscencia .

Adems, en presencia de implantes polimricos colocados en cavidades peritoneales, los neutrfilos exhiben un potencial bactericida y fagoctico disminuido y una produccin de superxido reducida.

Biofilms sobre implantes mdicos Los biofilms sobre implantes mdicos pueden estar compuestos por bacterias Gram positivas, Gram negativas . Estos microorganismos proceden de la piel del propio paciente, del personal sanitario o del ambiente. Pueden estar formados por una nica especie o por mltiples especies, dependiendo del implante y de la duracin de su uso en el paciente. Cuando un implante se contamina con bacterias varios factores influyen en que se desarrolle un biofilm sobre el mismo. Inicialmente los microorganismos deben adherirse a la superficie del implante el tiempo suficiente para que la adherencia sea irreversible. Esta adherencia depende del flujo de lquido al que est sometido el implante, del nmero de bacterias que se adhieren y de las caractersticas fsico-qumicas del implante.

En el caso de catteres venosos centrales, la superficie del catter acaba recubierta de protenas del plasma, y otras protenas de los tejidos como fibronectina, fibringeno, laminina, etc. Estas protenas favorecen la unin de las bacterias que posean adhesinas para las mismas. En el caso de sondas urinarias, la fuente de contaminacin puede ascender desde la bolsa recolectora, entrar en el lumen del catter a travs del exudado en el punto de entrada del catter. En este caso las bacterias se unen directamente al material del catter sin que intervengan protenas del paciente.

Tratamiento de infeccin asociada a catteres intravasculares

La retirada del catter es el tratamiento ms efectivo; sin embargo, en el caso de los catteres intravasculares tunelizados centrales la retirada puede resultar problemtica y el riesgo quirrgico que supone la retirada puede ser mayor que el riesgo asociado a un tratamiento antibitico ineficaz. En estos casos se recomienda un tratamiento denominado de sellado antibitico, que consiste en instilar en el interior del catter una solucin de anticoagulante (heparina o EDTA) y antibitico a una concentracin entre 100 y 1.000 veces mayor que la concentracin mnima inhibitoria del microorganismo responsable de la infeccin asociada a catter, durante al menos 8 horas diarias a lo largo de 10-14 das.

El uso de catteres impregnados con antimicrobianos o antiinfecciosos han sido otra estrategia aunque su eficiencia est en discusin.

ESTRATEGIAS DE INTERVENCIN FRENTE A INFECCIONES POR BIOFILMS SOBRE IMPLANTES Los microorganismos pueden colonizar la prtesis en el momento de su colocacin, por inoculacin directa durante la manipulacin del tejido o el implante o por contaminacin area de la herida; y despus del implante, por diseminacin hematgena, por extensin directa a partir de un foco adyacente de infeccin.

La contaminacin del implante en el momento de la intervencin quirrgica se puede evitar mediante quimioprofilaxis quirrgica y/o la utilizacin de quirfanos dotados de flujo laminar. La posible contaminacin posterior se puede evitar mediante el diagnstico y tratamiento precoz de las infecciones y procedimientos mdicos que pueden llevar a bacteriemia como extracciones dentarias, sondaje, etc. El tratamiento antibitico sistmico en general no consigue la erradicacin del biofilm pero en general se debe implantar para destruir las bacterias que pasan al torrente circulatorio.

Sin embargo, muy pocas infecciones asociadas a implante resuelven satisfactoriamente, y la recurrencia es muy comn. Dado que el tratamiento antibitico sistmico resulta ineficaz, se han utilizado distintas estrategias para el control y tratamiento de las infecciones asociadas a implantes.

Via hematgenaExtensin local 3 Inoculacin directa:Artritis sptica

Tratamiento de infecciones sobre prtesis articulares

El tratamiento de las infecciones de prtesis articulares incluye terapia antimicrobiana agresiva junto con procedimientos quirrgicos que incluye debridamiento completo para retirar todos los materiales infectados incluyendo el segmento y los tejidos desvitalizados y el hueso. En la mayor parte de los casos los intentos para salvar la prtesis son infructuosos y es necesaria la retirada del implante junto con una pauta antimicrobiana apropiada de larga duracin y posterior reimplantacin de la prtesis articular.

Recientemente un consorcio de bioqumicos, microbilogos, cirujanos e ingenieros de sistemas microelectromecnicos se han unido para desarrollar un implante inteligente que sera capaz de detectar la presencia en la superficie de patgenos bacterianos, bloquear sus sistemas de transduccin de seal y tratar la infeccin incipiente con altas dosis de antibiticos localizados y comunicar los resultados de las acciones tomadas al personal responsable del cuidado del paciente a travs de telemetra35. Este es un ejemplo ilustrativo de cmo diferentes disciplinas pueden ofrecer soluciones imaginativas a las infecciones asociadas a implantes en un futuro no muy lejano.

Un ejemplo de biofilms beneficiosos lo constituye los biofilms formados sobre la superficie de los dientes, que protegen frente a la colonizacin por otros patgenos exgenos.

Las bacterias de la placa dental viven en equilibrio mientras las condiciones externas se mantengan constantes. Una persona que consuma muchos alimentos o bebidas ricas en azcares, favorecer el desarrollo de especies bacterianas que fermentan los azcares, desequilibrando la poblacin bacteriana y favoreciendo el desarrollo de especies como Streptococcus mutans y Lactobacillus spp., que producen cidos que disuelven el esmalte protector de los dientes.

La consecuencia final es el desarrollo de las dos infecciones ms prevalentes en el hombre, la caries y la periodontitis.

Esterilizar instrumentos de laboratorioDesinfectar superficies o pielAsegurar la pureza del agua potable

METODOS FISICOS DE ESTERILIZACION- Vapor a presin: (121C, 15 lb., 15 minutos) Se puede esterilizar material de ciruga y curacin, ropa, material de cristalera.

Incineracin Destruye todo tipo de microorganismo, se utiliza sobre todo para rganos y cadveres contaminados.

Aire caliente: Horno Pasteur (160-170C, 60-120 min.) Esteriliza material de cristalera y material de ciruga.

Ebullicin: - A nivel del mar se alcanza a 100C Puede utilizarse para esterilizar material de cristalera, instrumental de ciruga, jeringas, recipientes

Pasteurizacin

Pasteurizacin lenta: 63C por 30 minutos Pasteurizacin rpida: 70-80C por 15 segundos Ultrapasteurizacin: 100C por 1 segundo

Radiaciones

Ionizantes: Efecto daino irreversible sobre el DNA Rayos alfa, beta, gamma, delta y equis

No ionizantes: Lesiones en el DNA y algunas protenas celulares Rayos Infrarrojos, UV*Se utiliza para esterilizar recintos cerrados, materialesplsticos, hojas delgadas de metal, algodn

AGENTES QUIMICOS- Agentes oxidantes:

Acido nitroso: Es inactivador y mutgeno Adenina Hipoxantina Citocina Uracilo Guanina Xantina

- Agentes alquilantes: Inactivan y mutan. La guanina se suprime y coloca una base incorrecta Formaldehdo: Inactiva viriones sin afectar su poder antignico. *Se puede usar para crear vacunas. *Es muy irritante.

-ALCOHOLES Alcohol etlico al 70% Alcohol metlico

DETERGENTES CATIONICOS Cloruro de benzalconio * Activos contra virus lipoflicos * inactivos contra enterovirus

DETERGENTES ANIONICOS Jabn para las manos

HALOGENOS

Yodo *Excelente desinfectante *Se puede aplicar en superficies corporales

Cloro *Se inactiva facilmente en presencia de materia orgnica

COLORANTES Rojo neutro Naranja de acrinidina Azul de metileno *Se intercalan entre las bases de cido nucleico viral *Son letales cuando se exponen a la luz