Biofilme: o inimigo invisível
Parte I
Muito tem sido discutido sobre a importância dos biofilmes no cenário da saúde. Neste texto, faremos uma abordagem explicativa do que são biofilmes, como se formam, onde se localizam e qual a vantagem da organização desta comunidade estruturada. No texto subseqüente, abordaremos especificamente a implicação dos biofilmes no que se refere aos processos de esterilização e desinfecção (Biofilme: o inimigo invisível – Parte II).
O que são os biofilmes?
Nos últimos anos, com o progresso do conhecimento científico, reconheceu-se a formação de biofilmes e seus potenciais danos para a saúde, em diversos segmentos de atividades humanas. Os biofilmes microbianos são comunidades de células aderidas a uma superfície e entre si e embebidas por uma matriz de substâncias extracelulares poliméricas. Estas substâncias poliméricas são produzidas pelos próprios microrganismos, com a finalidade de aumentar a sua chance de sobrevivência em um determinado meio. Estas substâncias de produção microbiana são também denominadas slime.
Na natureza, as bactérias que vivem livres em um meio líquido, onde estão dispersas, são denominadas como bactérias planctônicas. Quando estas bactérias planctônicasestão aderidas a uma superfície, passam a ser denominadas de bactérias sésseis. No estado séssil estas bactérias se diferenciam da sua condição planctônica, porque vivendo em comunidades estruturadas passam a adquirir algumas vantagens de sobrevivência.
Qual é a composição do biofilme e como ele se forma?
O biofilme pode apresentar uma ou mais espécies de microrganismos, dependendo do seu tempo de duração e sua localização. Pode envolver bactérias Gram-positivas, Gram-negativas e leveduras. Além de bactérias, outros elementos celulares podem estar agregados no biofilme, como plaquetas, por exemplo, quando o biofilme está instalado em superfície banhada por sangue.
A primeira fase da formação do biofilme é a adesão primária a uma superfície. Esta adesão irá depender tanto de elementos microbianos, como do tipo de superfície e do ambiente no qual a superfície está inserida.
A adesão das células microbianas a uma superfície pode se dar ao acaso ou ser induzida por quimiotaxia em função das características químico-físicas da superfície. A composição da superfície determina interações eletrostáticas ou hidrofóbicas que podem favorecer a formação de biofilmes. Portanto, determinados tipos de materiais predispõem à formação de biofilmes, como certos polímeros. Por outro lado, acredita-se que superfícies impregnadas com antimicrobianos ou prata poderiam produzir uma interação desfavorável à deposição celular. Nesta fase de adesão, a interação com estruturas do hospedeiro, como plaquetas e fibrinas, tendem também a favorecer a formação do biofilme. Contam para o processo de adesão alguns elementos de virulência de microrganismos, denominadas adesinas, que são os pilis e as fimbrias.
A partir de então, ocorre a adesão secundária, também chamada de ancoragem, quando as células microbianas passam a produzir a matriz de polissacarídeo agregando os elementos ancorados no biofilme. Esta adesão secundária, portanto, gera uma firme camada de elementos sólidos, onde se encontram embebidos na matriz de polissacarídeo os elementos celulares bacterianos e os do hospedeiro. A coesão de todos estes elementos entre si e a sua adesão à superfície são tão poderosas que muitos autores consideram que, uma vez formado, o biofilme será irreversível.
Diversos fatores contribuem para a velocidade da formação de biofilmes. Esta taxa deadesão depende primariamente do número e tipo de células presentes no líquido ao qual a superfície está exposta e da taxa de fluxo deste líquido através da superfície. As propriedades físico-químicas da superfície, a composição nutricional e temperatura do ambiente também irão interferir nesta velocidade. A presença de antimicrobianos no meio pode afetar a formação de biofilmes.
Alguns microrganismos, pelas suas características fenotípicas e genotípicas, estão mais freqüentemente associados à produção de biofilmes. São eles: Candida albicans, Staphylococcus coagulase negativa, Enterococcus spp, Klebsiela pneumoniae, Pseudomonas aeruginosa e Staphylococccus aureus.
Por quê os microrganismos se organizam em biofilmes?
Existem muitas vantagens biológicas para os microrganismos no fato de poderem se organizar em biofilmes. A primeira vantagem é o fato de que a matriz de polissacarídeo oferece um ambiente protetor às células microbianas, dificultando a penetração de agentes germicidas. A matriz de polissacarídeo age como uma barreira de filtragem, gerando uma penetração lentificada ou reduzida de agentes antimicrobianos em geral, quer sejam antibióticos ou germicidas químicos.
Esta forma de organização também favorece a captação de elementos necessários à sobrevivência, porque a sua morfologia é estruturada de modo a favorecer a circulação de água, oxigênio e nutrientes, assim, os elementos nutritivos presentes nos fluídos que circulam tendem a se depositar neste aglomerado celular. Embora esta aglomeração possa produzir um acúmulo de metabólitos tóxicos provenientes do processo de vida celular, existe uma compensação para este problema, que é a capacidade de crescimento organizado dos microrganismos quando estão em biofilmes.
A organização da vida em grupo no biofilme é chamada de “corum sense”. O corum sense pode ser entendido como um “sentido de grupo”, ou seja, trata-se de uma comunidade organizada, onde as células se comunicam entre si por meio de moléculas químicas, estimulando o processo de multiplicação e crescimento do grupo quando o ambiente é favorável e há nutrientes suficientes ou determinando a redução do metabolismo celular, quando há ausência de nutrientes ou excesso de metabólitos tóxicos. Estando as células em fase estacionária há uma conseqüente redução na atividade de antibióticos, dado que muitos destes agentes atuam justamente nas fases de multiplicação celular.
Onde se localizam os biofilmes?
É reconhecida atualmente a multiplicidade de situações em que os biofilmes ocorrem. Em camadas de solos e ambientes aquáticos eles ocorrem naturalmente. Nos ambientes urbanos, podem estar presentes em sistema de tubulações de água e esgoto, reservatórios de água e edificações. Basicamente, em qualquer ambiente que combine a presença de líquido + superfície + microrganismos, a presença de biofilmes pode ocorrer. Para nós que atuamos na área da saúde, há também uma diversidade de situações possíveis, desde a formação de biofilmes em dispositivos médicos diretamente ligados ao paciente, até a presença dos mesmos em máquinas ou tubulações em contato indireto com o indivíduo.
Entre os dispositivos médicos mais afetados pela ocorrência de biofilmes, temos as próteses (ortopédicas, cardíacas, vasculares) e os cateteres (vasculares, urinários ou de sistema nervoso). Estes dispositivos possuem a combinação perigosa de um meio líquido altamente nutriente e com potencial presença de microrganismos e a superfície porosa de polímeros. As fontes potenciais de microrganismos são: a) o próprio paciente, pela pele e mucosas, focos de infecção à distância ou bacteremias, b) os profissionais de saúde, pelas mãos, por meio de contaminação durante procedimentos, e c) do ambiente, pela água e anti-sépticos contaminados.
Os biofilmes podem também produzir variedade de implicações nosológicas no ser humano e, algumas delas são independentes da presença de dispositivos médicos. Como exemplo, temos a formação de placa bacteriana nos dentes, a formação de fibrose cística no pulmão, e a prostatite nas vias urinárias. Nestes casos, a superfície de formação dos biofilmes são as próprias estruturas corporais.
O fenômeno do biofilme se tornou de tal modo importante que alguns autores consideram que até 60% das infecções hospitalares têm participação de algum tipo de biofilme em sua patogênese. Por certo, os biofilmes estão claramente associados com infecções onde há presença de corpos estranhos, como a sonda vesical de demora, o cateter venoso central, os implantes cirúrgicos, entre outros. A inoculação de microrganismos nestes ambientes com dispositivos pode ocorrer durante a implantação cirúrgica ou a manipulação dos mesmos. No caso de cateteres venosos centrais que são muito manipulados, é maior a chance de inoculação de microrganismos procedentes das mãos dos profissionais e de infusões contaminadas. Evidentemente, quanto maior o tempo de permanência, maior a probabilidade de formação de biofilme e de sua implicação na presença de infecções.
Como prevenir a formação de biofilmes?
A prevenção de formação de biofilmes deve ser focada em dois aspectos principais: a) redução ao máximo da presença de microrganismos no ambiente; b) desenvolvimento de novos produtos com superfícies ou condições especiais que desfavorecem a adesão primária.
No primeiro aspecto estão as práticas ótimas de prevenção de infecção, tendo por princípio reservar a implementação de dispositivos invasivos para as situações absolutamente imprescindíveis, cuidando para interromper a utilização destes dispositivos tão logo seja possível. Além disto, as boas práticas de manejo de pacientes, artigos e ambientes, com ênfase na higiene das mãos e manuseio asséptico de itens esterilizados é essencial. Em muitas situações há que se controlar a carga microbiana presente na água. No segundo aspecto, muitas pesquisas vem sendo realizadas com o intuito de desenvolver dispositivos com superfícies que promovam uma interação eletrostática desfavorável ou com impregnação de agentes germicidas como a prata, o iodo e outros antimicrobianos. Ainda, pesquisa-se substâncias que possam inibir a formação do biofilme ou mesmo dissolvê-lo. Entretanto, mesmo que estes recursos tecnológicos estejam disponíveis, a efetividade dos mesmos será reduzida se as boas práticas de prevenção de infecção não prevalecerem.
Bibliografia
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Maria Clara Padoveze é Professora Doutora do Departamento de Enfermagem em Saúde Coletiva, da Escola de Enfermagem da Universidade de São Paulo.
BIOFILME: O INIMIGO INVISÍVEL – PARTE II
Biofilme: o inimigo invisível
Parte II
Como vimos no texto anterior (Biofilmes: o inimigo invisível -Parte I), os biofilmes se tornaram um grande desafio na ciência da saúde. No que tange aos processos de esterilização e desinfecção, a presença de biofilmes nos artigos é uma dificuldade que não apresenta horizonte imediato para sua resolução. Nesta parte II do assunto sobre biofilmes vamos apontar os principais problemas referentes ao processamento de artigos e o papel do enfermeiro em cada etapa do processo.
Os enfermeiros que atuam nas CME necessitam compreender como ocorre a formação dos biofilmes, tendo em mente que as indicações de processamento de artigos devem levar em conta este conhecimento.
A remoção dos biofilmes é extremamente difícil. Por sua vez, a presença de biofilme em determinado artigo irá interferir com os processos de esterilização e desinfecção. Assim sendo, é importante que o enfermeiro busque atuar tanto no aspecto da prevenção da formação de biofilmes quanto na eliminação dos mesmos. Muitos enfermeiros acreditam que a sua atuação no caso dos biofilmes se restringe apenas ao desenvolvimento de protocolos de processamento, mas como veremos a seguir, este profissional tem um papel de destaque em toda a cadeia de decisões que envolvem este assunto.
Seleção de artigos
O enfermeiro deve atuar na prevenção de biofilmes desde a seleção de artigos a serem utilizados na prática da saúde. Sabe-se que componentes plásticos são mais propensos a aderência de microrganismos. Portanto, deve-se priorizar artigos cuja matéria prima seja de metal, particularmente o aço inoxidável de qualidade apropriada. A qualidade apropriada do aço inoxidável irá reduzir a chance de formação de pontos de corrosão. É importante conversar com a equipe que irá executar os procedimentos, a fim de selecionar o artigo que melhor atenda a facilidade na execução dos mesmos, sem perder de vista as características que favorecem a sua limpeza. Deve-se dar preferência aos artigos facilmente desmontáveis, com o menor número de reentrâncias possíveis e que tolerem bem a ação de agentes limpantes químicos e mecânicos.
Seleção dos equipamentos
Os equipamentos para o processamento de artigos devem levar em conta não somente a maior eficiência para a finalidade a que se destina (limpeza, desinfecção ou esterilização), mas também evitar que sejam também eles mesmos pontos de formação de biofilme. Afinal, em muitas situações, as superfícies de equipamentos apresentam todos os elementos necessários para a formação de biofilmes, ou seja, superfícies banhadas por líquidos + presença de microrganismos. Então seria ideal que todos os equipamentos com estas características possuíssem algum sistema de autolimpeza. Se isto não for possível, o equipamento deve permitir a limpeza periódica e o fabricante deve claramente indicar os produtos e a freqüência recomendados para esta ação.
Desenvolvimento de protocolos de processamento
É fundamental que o enfermeiro desenvolva uma atitude crítica quanto aos protocolos de processamento de artigos. Ter em mente os elementos que favorecem a formação de biofilmes irá direcionar as ações previstas nestes protocolos. É fundamental que os artigos não fiquem banhados por líquidos durante tempo prolongado. Seja qual for este líquido (sangue, água, solução enzimática), a tríade de elementos de formação de biofilme estará presente, o que não é desejável.
O papel da solução enzimática na formação de biofilmes
As soluções enzimáticas para a limpeza de produtos para saúde são compostas de enzimas (geralmente lipase, protease e amilase), surfactantes e solubilizantes. Atuam especificamente sobre a matéria orgânica presente nos instrumentos, quebrando as ligações moleculares existentes nas gorduras, proteínas e carboidratos. Esta quebra ocorre por meio de reações químicas catalisadas pelas enzimas, com ligações altamente específicas entre o substrato e as enzimas.
As soluções enzimáticas são altamente recomendadas para a limpeza de produtos para saúde devido a sua eficácia na remoção de sujidade. Mas é fundamental que sejam utilizadas na concentração correta para sua efetividade e eficiência. Sendo assim, os protocolos de reprocessamento devem prever o manejo apropriado para a correta diluição do produto. Além disto, o uso de ação mecânica para complementação da ação da solução enzimática é fundamental.
Entretanto, é importante destacar que as soluções enzimáticas não possuem ação germicida, o que equivale a dizer que os microrganismos presentes no material continuam vivos na solução enzimática utilizada para a imersão dos produtos. Quando o produto é removido do banho de solução enzimática e recebe ação mecânica de limpeza seguida de enxágüe, ocorre uma redução significativa de microrganismos no artigo, pois a maior parte destes estava aderido à matéria orgânica. Após a secagem, a multiplicação de microrganismos fica bastante limitada, pois o substrato para o crescimento de microrganismos foi eliminado do produto.Porém os microrganismos que permaneceram na solução enzimática se mantêm ainda em um ambiente úmido e favorável para o seu desenvolvimento, onde há presença de proteínas residuais de matéria orgânica e das próprias enzimas, as quais também são moléculas protéicas. Se um produto para saúde permanecer por tempo prolongado na solução enzimática, acima do tempo recomendado pelo fabricante, há um risco potencial de formação de biofilme sobre a superfície do produto para saúde, pois o tempo de exposição é fator determinante para a adesão de microrganismos. Quanto maior o tempo de permanência do produto na solução enzimática, maior o risco de formação de biofilme no produto para saúde. Sendo assim, os protocolos de limpeza devem recomendar um tempo preciso de imersão dos produtos e determinar a remoção imediata do mesmo após este tempo.
Falhas na limpeza: um importante componente na formação de biofilmes
Os profissionais da CME que realizam a limpeza dos artigos devem estar cientes de que falhas na limpeza podem permitir que a matéria orgânica residual se acumule, protegendo os microrganismos contra o efeito dos agentes desinfetantes e esterilizantes. Falhas subseqüentes na limpeza vão propiciando um ambiente favorável a formação de biofilmes, que como sabemos têm difícil remoção.
Os responsáveis pela limpeza precisam estar conscientizados que a desmontagem completa do artigo, utilização de escovas apropriadas, uso de limpeza ultra-sônica para artigos com lumens, são recursos essenciais. A remoção do complexo matéria orgânica + enzimáticos deve ser feita utilizando-se jatos de água sob pressão. Devem estar cientes também que resíduos de solução enzimática nos produtos para saúde podem induzir a reações orgânicas altamente indesejáveis.
Muitas vezes, as falhas na limpeza não são claramente perceptíveis a olho nu, portanto, recomenda-se a adição de recursos que favoreçam a inspeção da efetividade da remoção de matéria orgânica, por meio da utilização de lupas e sistemas de iluminação complementar.
Como estratégia complementar, é indicado que as CME desenvolvam protocolos de limpeza com avaliação da efetividade da mesma. É recomendada a adoção de indicadores de processo, buscando sistematizar esta avaliação, que deverá ser feita em períodos determinados, verificando dentre uma amostra de produtos inspecionados, quantos não estavam em conformidade com o padrão estabelecido. É altamente desejável a utilização de algum tipo de indicador químico para avaliação de sujidade residual, que seja capaz de detectar hemoglobina ou proteína. É fundamental que esta avaliação seja registrada e que seja feita a retro-alimentação para os profissionais que realizam a limpeza, pois o seu objetivo é educativo e não punitivo.
O trabalhador da CME: um aliado fundamental na prevenção da formação de biofilmes
Insumos, equipamentos e protocolos são componentes cujo benefício no processo é altamente dependente da qualificação dos profissionais que os manejam. Nenhum sistema será efetivo e eficiente sem a qualificação, o treinamento, a supervisão e a atualização contínua dos profissionais envolvidos, sendo papel dos enfermeiros atuam nesta esfera dos recursos humanos. Estratégias para estimular a motivação dos profissionais também devem ser adotadas de maneira regular.
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Maria Clara Padoveze é Professora Doutora do Departamento de Enfermagem em Saúde Coletiva, da Escola de Enfermagem da Universidade de São Paulo.