La sterilizzazione è il risultato finale dell'applicazione di processi fisici o chimici che hanno il fine di rendere un oggetto, un liquido oppure un tessuto sterile, cioè privo di qualsiasi elemento biotico e tossico. La definizione di sterile è binaria: qualsiasi cosa o è sterile oppure non lo è. Ad esempio, uno strumento chirurgico sterile non possiede né batteri, né tossine, né spore né virus nemmeno in piccolissime quantità.
Il materiale sterile ha largo utilizzo nella medicina, specialmente in ambito chirurgico, nel settore alimentare, industriale e nella ricerca. Gli oggetti sterili possono essere strumenti chirurgici, di laboratorio ma anche terreni di coltura.
Tipi di sterilizzazione
Esistono due metodi per ottenere l'oggetto sterilizzato: la sterilizzazione fisica e la sterilizzazione chimica. Il primo metodo richiede un agente chimico, solitamente un ossidante oppure un alchilante, mentre il secondo utilizza elementi fisici quale il calore, le microonde oppure la filtrazione.
Tipi di sterilizzazione: chimica e fisica.
La scelta tra uno dei due tipi di sterilizzazione è influenzata quasi esclusivamente dalla possibilità di sterilizzare l'oggetto in maniera sicura, senza distruggerlo oppure alterando le proprietà chimico/fisiche. Ad esempio, la somministrazione di calore su supporti plastici deformerebbe la struttura in modo molto marcato e, per questo motivo, non rappresenta un buon metodo di sterilizzazione.
Sterilizzazione fisica
La sterilizzazione fisica si basa sulla somministrazione di calore, radiazioni, oppure ultrasuoni per un determinato periodo di tempo. Un altro tipo di sterilizzazione prevede la filtrazione del liquido attraverso metodi attivi oppure passivi.
Sterilizzazione mediante calore
Il calore utilizzato per sterilizzare un oggetto può essere di tipo secco oppure umido. Nel primo caso la percentuale di acqua, presente sotto forma di vapore è bassissima o del tutto assente. Nel secondo caso si sfrutta la fase gassosa dell'acqua per operare la sterilizzazione.
Calore umido
Il sistema più efficace e sicuro di sterilizzazione tramite calore è quello che utilizza il vapore sotto pressione, operando una sterilizzazione umida. In questo modo la temperatura del vapore può superare i 100°C. Si rende necessaria tale temperatura perché la sterilizzazione a 100°C (o inferiore) è effettiva contro la maggior parte dei batteri, dei virus e parassiti ma non garantisce la distruzione delle spore.
All'interno di un sistema chiuso e in pressione è possibile aumentare la temperatura del vapore e, di conseguenza, degradare perfino le spore. La sterilizzazione tramite autoclave rappresenta il tipico sistema utilizzato per sterilizzare volumi elevati di materiale con tempistiche abbastanza ridotte.
Calore secco
La sterilizzazione tramite carole secco prevede il raggiungimento ambientale di alte temperature oppure l'esposizione del campione direttamente ad una fonte di calore, ad esempio una fiamma. Attraverso il metodo della fiamma diretta è possibile porre un oggetto metallico direttamente su una fiamma e aspettare che il colore del materiale viri verso il rosso intenso. È possibile anche sterilizzare substrati liquidi o semi-solidi ponendoli all'interno di recipienti capaci di trasferire il calore.
L'incenerimento è un metodo attraverso il quale è possibile rendere sterili grandi volumi di materiale solido. In genere, l'incenerimento si utilizza quando è necessario distruggere uno o più oggetti contaminati in modo veloce, sicuro ed economico.
Radiazioni
La sterilizzazione tramite radiazioni implica l'emissione radioattiva direttamente veicolata sull'oggetto. Le radiazioni possono essere di tipo ionizzante oppure non ionizzante. La sterilizzazione vera e propria avviene grazie all'utilizzo delle radiazioni ionizzanti che sono capaci di strappare atomi di idrogeno dalle strutture biologiche. In questo modo, è possibile denaturare le proteine e il DNA dei batteri e dei virus oltre ad annientare la capacità tossica delle spore.
Filtrazione
La filtrazione può essere condotta esclusivamente sui liquidi e può essere passiva o attiva. La filtrazione passiva, poco utilizzata, prevede il passaggio del liquido in una serie di filtri esclusivamente per effetto della gravità; in questo sistema, i filtri, ovviamente devono essere riposti in basso rispetto al contenitore.
Vantaggi e svantaggi della sterilizzazione fisica
| Pro |
Contro |
Relativamente economica
Può trattare ingenti volumi di materiale
Adatta per solidi e liquidi
|
Necessita di protocolli rigidi
Non adatta ad alcuni materiali
Necessita di training opportuno
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Sterilizzazione chimica
La sterilizzazione tramite composti chimici prevede l'utilizzo di molecole ad azione ossidante oppure alchilante che, di fatto, denatura le proteine e interrompe la continuità strutturale e funzionale delle spore oppure delle tossine.
Acido paracetico
L'utilizzo dell'acido peracetico è molto comune grazie anche alla relativa sicurezza. A fine reazione, l'acido paracetico si decompone in ossigeno ed acido acetico. La procedura normalmente associata è il metodo Steris.
Formula di struttura dell'acido peracetico.
Ossido di etilene
L'ossido di etilene è un potentissimo ossidante. Il suo utilizzo è fortemente regolamentato poiché fa parte delle sostanze tossiche giacché è un potente carcinogeno ed è anche energicamente infiammabile. La procedura di utilizzo dell'ossido di etilene è molto restrittiva: il recipiente deve rimanere chiuso e isolato dall'esterno. Dopo la sterilizzazione è necessario esporre gli oggetti all'azione dell'aria per allontanare il gas.
Glutaraldeide
L'utilizzo della glutaraldeide inattiva il materiale tossico o contaminante attraverso un processo di alchilazione.
Vantaggi e svantaggi della sterilizzazione fisica
| Pro |
Contro |
Adatta per solidi e liquidi
Non è aggressiva nei confronti dei materiali
Garantisce il risultato
|
Necessita di protocolli rigidi
Necessita di training opportuno
Elevato potere inquinante
In alcuni casi i sottoprodotti sono tossici
|
Evoluzionismo:
Abiogenesi,
ipotesi sull'origine della vita,
esperimento di Miller.
Biologia dei microrganismi:
Virus (
capside,
capsomero,
pericapside),
retrovirus (
integrasi,
trascrittasi inversa,
proteasi),
retrovirus endogeni.
Biologia della comunità microbica:
Riproduzione batterica.
Crescita batterica,
crescita diauxica,
microbiota.
Microbiologia medica:
Stafilococchi (
Staphylococcus aureus),
streptococchi (
Streptococcus pyogenes).
Clostridi (
Clostridium tetani -
tetano,
Clostridium botulinum).
Listeriosi,
salmonellosi,
legionellosi.
Corinebatteri (
Corynebacterium diphtheriae -
difterite,
Gardnerella vaginalis).
Micobatteri (
Mycobacterium tuberculosis,
Mycobacterium leprae,
Mycobacterium ulcerans).
Actinomiceti (
Actinomyces israelii). Neisseria (
Neisseria gonorrhoeae -
Gonorrea).
Enterobatteri (
Escherichia coli,
Shigella,
Salmonelle).
Helicobacter (
Helicobacter pylori).
Terreni di coltura
Virologia medica:
Coronavirus,
Ebola,
HAV,
HCV,
HEV,
HIV,
CMV.
Microbiologia degli alimenti:
Deperimento degli alimenti,
pastorizzazione.
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