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UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL

EQUIPOS PRINCIPALES DEL LABORATORIO DE BIOTECNOLOGIA:

AUTOCLAVE

ASIGNATURA:  BIOTECNOLOGÍA DOCENTE:  DR. HEBERT H. SOTO GONZALES PRESENTADO POR:  ARIAS TORRES GABRIELA

NOVIEMBRE, 2020 1

EQUIPO DE ESTERILIZACIÓN: EL AUTOCLAVE HISTORIA DEL AUTOCLAVE Desde los inicios de la humanidad el hombre ha tenido conocimiento de la existencia de gérmenes patógenos, y ha intentado eliminarlos fundamentalmente en todos los aspectos relacionados con la preparación y conservación de los alimentos, ya que se estableció inmediatamente su relación con la causa de muchas enfermedades. Las investigaciones de Pasteur y sus predecesores en la línea de experimentación científica zanjaron definitivamente la disputa y permitieron establecer las prácticas de asepsia. Lister publica en 1.867 sus "Principios de antisepsia en la práctica de la cirugía", iniciando la aseptización del instrumental, las manos de cirujanos y ayudantes y las ropas quirúrgicas, lo que redujo la mortalidad desde el 45% al 9%. La relación entre los microorganismos y la infección se establece hacia 1.878. El primer autoclave se fabrica en 1.879, se trataba de un aparato portátil con 6 litros de capacidad calentado por alcohol. El concepto de valor esterilizador nace en 1945, al publicarse la recopilación de baremos de esterilización. En 1960 se describe el término Fo que expresa el tiempo de esterilización y en 1962 se presenta la primera patente de ampollas cultivables para control biológico. De las tres grandes dificultades a las que hubo que enfrentarse en los inicios de la cirugía, el dolor, la hemorragia y la infección, las dos primeras han sido superadas, pero, sin embargo, la infección posquirúrgica, a pesar de los importantes adelantos, no ha podido ser totalmente erradicada. En el inicio del siglo XIX, la incidencia de infección quirúrgica era cercana al 90%. La implantación de medidas de asepsia y antisepsia a finales de dicho siglo, tuvo como consecuencia una importante disminución de esta incidencia.

Ilustración 1. Autoclave de laboratorio.

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CHARLES CHAMBERLAND, INVENTOR DEL AUTOCLAVE El inventor del autoclave. Un invento que salvó muchas vidas y ha sido y sigue siendo, imprescindible en la investigación. Nació el 12 de marzo de 1852 en Chilly-le-Vignoble en el Jura, al este de Francia, en la ribera septentrional del río Ródano cerca de la frontera de Francia y Suiza. En el año 1871, presenta los concursos de admisión de la Escuela Politécnica y la Escuela Normal Superior, decidiéndose por esta última. Cuatro años más tarde, termina sus estudios obteniendo el titulo en ciencias físicas. Para 1875 comienza como preparador en el laboratorio de química Fisiológica en la Escuela Normal Superior (Ecole Normale Supérieure) de Paris donde Pasteur desempeñaba el cargo de director y en la cual se había graduado de químico en 1846. En este laboratorio Chamberland, trabaja sobre la generación espontánea retomando una experiencia realizada por Charles Bastian, médico londinense, luego de muchos estudios llega a la conclusión que el trabajo de este, era erróneo. En 1878 trabaja como colaborador de Louis Pasteur, siendo uno de los pioneros del estudio y tratamiento de las enfermedades infecciosas. En 1879 termina y presenta su tesis de grado en Ciencias Físicas con el trabajo titulado Investigaciones sobre el origen y el desarrollo de los organismos microscópicos. Continuó profundizando sobre este tema, el cual le dió pie para concluir sus experiencias sobre la forma de esterilización de medios de cultivo. Fue con estos trabajos que concretó sus esfuerzos en la fabricación de un aparato de esterilización que lleva su nombre, autoclave de Chamberland. Una autoclave es un recipiente de presión metálico de paredes gruesas con un cierre hermético que permite trabajar a alta presión para realizar una reacción industrial, una cocción o una esterilización con vapor de agua. Su construcción debe ser tal que resista la presión y temperatura desarrollada en su interior. La presión elevada permite que el agua alcance temperaturas superiores a los 100 °C. La acción conjunta de la temperatura y el vapor produce la coagulación de las proteínas de los microorganismos, entre ellas las esenciales para la vida y la reproducción de éstos, hecho que lleva a su destrucción. En el ámbito industrial, equipos que funcionan por el mismo principio tienen otros usos, aunque varios se relacionan con la destrucción de los microorganismos con fines de conservación de alimentos, medicamentos, y otros productos. La palabra autoclave no se limita a los equipos que funcionan con vapor de agua ya que los equipos utilizados para esterilizar con óxido de etileno se denominan de la misma forma.

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Uno de los experimentos importantes realizados por Chamberland, fue la fabricación de un filtro poroso de porcelana que eliminaba las bacterias productoras de la fiebre tifoidea. Este filtro lleva el nombre de Filtros Chamberland. Chamberland, fue, sin pensarlo el precursor de los estudios virológicos ya que estos filtros, podrían servir para la esterilización bacteriana de los líquidos de cultivo sin el uso del calor, pero no sabía, como era de suponer, que los virus no eran retenidos en ellos. Posteriores experiencias lo demostrarían. En 1888 es nombrado miembro del primer comité de redacción de Annales de l´Institut Pasteur revista científica que comenzaba a editarse y que de igual forma contaba con prestigiosos investigadores de la época entre ellos estaban Emile Duclaux, Edmund Nocard, Roux , J.J. Gracher e I. Straus. Entre 1888 y 1904 fue nombrado jefe de servicio del Instituto Pasteur, bajo su cargo estaba el Servicio de Microbiología aplicada a la higiene, además del Servicio de preparación de Vacunas. En este período, Chamberland instala una fábrica de embalaje de vacunas para ser exportadas ya que la demanda era cada día mayor. Chamberland murió en Paris en mayo de 1908, este gran hombre de ciencias, fue alguien que trabajo fuertemente en la Microbiología destacándose en la desinfección y esterilización, hoy como ayer, forma parte de nuestros pioneros.

Ilustración 2. Digestor de Charles.

Ilustración 3. Charles Chamberland.

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¿QUÉ ES UN AUTOCLAVE? Una autoclave es un dispositivo que sirve para esterilizar material médico o de laboratorio, utilizando vapor de agua a alta presión y temperatura para ello. La utilización de una autoclave inactiva todos los virus y bacterias, aunque se ha llegado a saber que algunos microorganismos, así como los priones, pueden soportar las temperaturas del 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. El autoclave inactiva todos los virus y bacterias, aunque se ha llegado a saber que algunos microorganismos pueden soportar las temperaturas del autoclave. Los autoclaves se utilizan en aplicaciones principalmente de esterilización y en la industria química. Muchos autoclaves se usan para esterilizar equipos y suministros sometiéndolos a vapor de agua saturado a alta presión a 121°C durante alrededor de 15 a 20 minutos dependiendo del tamaño de la carga y el contenido.

CARACTERÍSTICAS DEL AUTOCLAVE Un autoclave está constituido básicamente por una cámara rígida y hermética que incluye una puerta con dispositivos de seguridad para permitir introducir los objetos a esterilizar. Esta cámara lleva adosados dispositivos para medida de presión y temperatura y elementos calefactores para mantenerla caliente. Los autoclaves piden un cierto tiempo desde el momento de conectarlos a la red con el fin de estar preparados térmicamente para los ciclos. Un autoclave está compuesto de estas partes:  

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Válvula de seguridad: Su función es evitar la salida de vapor o de agua antes de que termine el proceso de esterilización. Válvula de drenaje: la cual es por donde sale el vapor que se produce del agua calentada en la resistencia, cuando se alcanza la temperatura ideal para la esterilización. Manómetro: Permite monitorizar la presión interna del calderin Termostato Indica la temperatura de la cámara o calderin Resistencia: la cual se utiliza para calentar el agua que irá en el calderin, que será trabajado a ciertas temperaturas dependiendo del grado de esterilización al cual se quiera llegar. Bandeja: donde estará colocado el material que se desea esterilizar. Calderin: dónde se trataba a las temperaturas necesarias que deben ser producidas para eliminar las bacterias y los microorganismos que se desean eliminar. Tapa: la cual no es más que el cierre de la maquinaria.

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Ilustración 4. Partes de un autoclave.

Los ciclos más habituales que los fabricantes incorporan en estos equipos son:  Ciclo de 105 °C, para la desinfección de líquidos y objetos delicados. No olvidemos que por debajo de los 120 °C sólo se puede hablar de desinfección, nunca de esterilización.  Ciclo de 120 °C, para la esterilización general del instrumental, guantes y tejidos clínicos.  Ciclo de 134 °C, para la esterilización de material quirúrgico o con riesgo.  Ciclo de 143 °C, llamado también ciclo rápido. Para esterilizar fundamentalmente instrumental cuyo uso pueda ser inmediato o urgente.

TIPOS DE AUTOCLAVES 

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POR GRAVEDAD: El aire es removido por gravedad, cuando entra el vapor en la cámara, el aire frío que se encuentra en ella tiende a salir por el conducto que se encuentra en la parte inferior de la cámara. Este proceso es muy lento y favorece la permanencia de aire residual en la cámara. DE PREVACIO: Tienen una bomba de vacío que retira rápidamente todo el aire de la cámara, de modo que el vapor se introduce a mayor velocidad dentro de la cámara, mejorando la eficiencia del autoclave al eliminar las bolsas de aire e incrementar la velocidad del proceso. Constituye un sistema mucho más eficiente que otros. AUTOCLAVES CLASE N: Del inglés NAKED = desnudo, sirven exclusivamente para la esterilización de productos sólidos. Los instrumentos esterilizados no se pueden transportar ni almacenar, debe ser instrumental de uso inmediato. AUTOCLAVES CLASE B: Del inglés BIG = grande, esterilizan cualquier tipo de carga que puede procesar un gran esterilizador: carga sólida, porosa, hueca, todo ello empaquetado (con simple o doble capa). Esos esterilizadores ya tienen un ciclo específico para probar la penetración del vapor.

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Para todos los productos envueltos o no envueltos. Sólidos, porosos y de carga hueca tipo A (longitud/diámetro >5). o Cumplen las exigencias más elevadas en cuanto a seguridad y funcionamiento. o Disponen de ciclos gravitatorios y de vacío, incluyendo ciclos para priones. o Disponen de ciclos de test de penetración y de vacío. o Tienen procesadores de datos y registro obligatorio de los mismos. 

AUTOCLAVES CLASE S: Del inglés SPECIFIC = especificado, son esterilizadores que tienen ciclos definidos por el fabricante, con programas para material sólido empaquetado, material poroso, así como dispositivos con lúmenes de diámetros y longitudes determinados. Son equipos que habitualmente incorporan bomba de vacío.

FUNCIONAMIENTO DEL AUTOCLAVE INSTALACIÓN Cuando se piensa en instalar un Autoclave, es necesario, y en base a las particularidades de cada equipo, habilitar las instalaciones con requerimientos estructurales que permitan una operación apropiada. Lo primero, es contar con un piso nivelado, que sea de material sólido y que soporte presión, humedad y temperatura (por ejemplo: piso de concreto cubierto con baldosas). Dependiendo de cada equipo y de las dimensiones de este, hay que determinar el “espacio libre” que debe tener en todas direcciones. Lo apropiado para Autoclaves grandes es contar con 80 cm de este espacio en las partes laterales y trasera. Este espacio es necesario para la difusión del calor, la humedad, y tener una buena ventilación. Además, este espacio permite realizar una revisión visual y técnica que requiera el Autoclave. En el caso de Autoclaves de mesón, al ser más pequeños, no es necesario dejar este espacio pues se pueden realizar mantenciones o revisiones visuales con solo desplazar el equipo.

Ilustración 5. Esquema de la disposición de un autoclave en un laboratorio.

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ANTES DEL PROCESO DE AUTOCLAVADO 1. Distribuir el material que será autoclavado abarcando la mayor superficie interna del canasto o caja de esterilización, agregando el control de calidad a cada material de la cada carga. 2. Conectar el equipo a la energía eléctrica. 3. Verificar que el agua destilada se encuentre en los niveles necesarios para su funcionamiento, con las características indicadas anteriormente. 4. Colocar el canasto o caja de esterilización dentro de la cámara de esterilización. 5. Cerrar la puerta, procurando dejar bien sellado el compartimiento. 6. Verificar que la válvula de seguridad se encuentra cerrada. 7. Ajustar el reloj y la temperatura que se utilizarán. 8. Definir el tiempo de secado. Si es que el equipo posee la opción. 9. Verificar que la aguja del manómetro indicador de presión se encuentra en cero (0). OBSERVACIONES  Seguir un orden estricto de los pasos, para evitar accidentes.  El control de calidad, sea químico o biológico, debe estar en óptimas condiciones.  Verificar que el suelo no se encuentre mojado, para evitar posibles cortocircuitos o electrocuciones del personal del laboratorio.  El material envuelto en papel debe colocarse de manera que, al momento de finalizar el proceso, y producto de la condensación del agua, no vaya a provocar la acumulación de agua sobre el papel. DURANTE EL PROCESO DE AUTOCLAVADO 1. Encender el Autoclave. 2. Verificar que la aguja del manómetro va avanzando conforme pasa el tiempo de autoclavado. 3. Esperar que el temporizador indique el fin del proceso mediante un timbre o alarma. OBSERVACIONES  Si la aguja del manómetro no avanza, se tiene que verificar que la puerta y válvula de ventilación de vapor se encuentran cerradas, y que no existen fugas por la empaquetadura. Si el problema persiste debe llamarse al servicio técnico.  Si la aguja del manómetro alcanzó la zona roja. Cortar el suministro eléctrico del equipo, e instar a que todo el personal haga abandono el laboratorio por 30 minutos, para permitir que el vapor de agua se enfríe y baje la presión interna de la cámara.  Una buena forma de controlar que el temporizador está funcionando correctamente es tener un temporizador externo al equipo.

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DESPUÉS DEL PROCESO DE AUTOCLAVADO 1. Desconectar el equipo de la energía eléctrica. 2. Esperar que el manómetro indique que en la cámara hay una presión de 0 Pa. 3. Abrir la válvula de seguridad para liberar el vapor de agua presente en el compartimiento. 4. Abrir la puerta lentamente. 5. Retirar con guantes de asbesto o similares la caja o canasto. 6. Retirar desde los canastos, el material autoclavado. 7. Verificar que los controles de calidad entreguen un resultado positivo al proceso. 8. Dejar abierto el Autoclave para enfriar el interior de la cámara. 9. Secar con un paño seco, la condensación producida en la puerta y el interior de la cámara. Si los controles de calidad retirados en el punto 19 salen negativos al proceso de esterilización, estos deben eliminarse, colocarse controles nuevos y el proceso debe repetirse desde el punto 2. De persistir el error, verificar la fecha de caducidad de los controles y/o descontinuar el uso del Autoclave hasta tener la seguridad respecto a la causa de la falla en el proceso. El agua destilada debe eliminarse en su totalidad cuando se observe que ésta no presenta las características necesarias para realizar el correcto proceso de autoclavado. Una vez finalizada la esterilización, hay que tener en cuenta las siguientes consideraciones en función del material que se esterilice:  SÓLIDOS (instrumental). Podrá desvaporizarse rápidamente abriendo la válvula de vapor y vaciando el agua de la cubeta mediante la apertura de la manecilla de desagüe.  LÍQUIDOS (medios de cultivo, etc.). Dejar que vuelvan a la temperatura ambiental por sí solos o, en último extremo, abriendo muy ligeramente la válvula de vapor. La descompresión rápida de líquidos provoca la rotura de frascos o el derrame de líquidos. MANTENIMIENTOS Y CUIDADOS Más que cualquier otro equipo de laboratorio, el Autoclave necesita de un mantenimiento constante para evitar accidentes derivados de sus características de trabajo. Estas mantenciones deben ser periódicas y efectuadas por un profesional especialista en equipos de esta naturaleza. El mantenimiento diario debe ser realizado por un operador idóneo, responsable y autorizado. A. Diariamente: 1. Realizar una inspección visual, tanto externa como interna, verificando que no haya piezas faltantes o dañadas.

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2. Verificar que el equipo se encuentre con agua destilada, y que ésta presente a simple vista que se encuentra óptima para ser utilizada. 3. Verificar la existencia del “Libro de vida” y “Libro de operación diaria”. 4. Limpiar con un paño seco, que no deje pelusas, el interior de la cámara y el exterior del equipo. B. Semanalmente: 1. Limpiar, con un paño y detergente suave, las superficies externas inoxidables. 2. Cuando el Autoclave cuente con una puerta manual, verificar que los mecanismos funcionan y la empaquetadura permite un cierre suave y hermético. C. Cada 3 años: 1. Revisión interna y externa. 2. Prueba hidráulica. 3. Prueba con vapor. 4. Prueba de acumulación.

CONSIDERACIONES Las autoclaves utilizan vapor de alta presión y alta temperatura para la esterilización. Los riesgos son potenciales y por tanto es necesario seguir ciertas consideraciones. POSIBLES PELIGROS:  Se pueden provocar quemaduras en la piel al manipular las paredes y la puerta de la cámara del autoclave.  El vapor residual que sale del autoclave y los materiales al finalizar el ciclo de uso.  Lesiones de manos y brazos al cerrar la puerta.  Lesión corporal si hay una explosión. PARA ASEGURAR LA SALUD Y SEGURIDAD DEL PERSONAL QUE USA EL AUTOCLAVE, ES IMPORTANTE:  Capacitar al personal respecto al uso adecuado del autoclave.  El nombre de la persona responsable del autoclave debe ser colocado cerca del autoclave.  Es responsabilidad del supervisor asegurar que los empleados estén entrenados antes de operar cualquier unidad de autoclave.  Se deben seguir los documentos de procedimiento y de instrucción proporcionados por el fabricante.  Se debe usar ropa y equipo de protección personal cuando se carga y descarga el autoclave.

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Las autoclaves deben ser inspeccionadas al menos una vez al año. Las tiras de esporas pueden usarse para validar la eficacia del funcionamiento del autoclave.

EL EQUIPO PARA PROTEGERSE CONTRA QUEMADURAS INCLUYE:  Guantes termoaislantes que proporcionan una cobertura completa de las manos y el antebrazo  Bata de laboratorio  Protección ocular  Calzado de pies cerrados ES MUY IMPORTANTE PARA LA ESTERILIZACIÓN QUE EL VAPOR SEA:  Limpio: Es decir un vapor formado a partir de agua limpia, es decir, agua filtrada y libre de sustancias contaminantes como el cadmio, magnesio, plomo o cloro entre otras.  Puro: Esto quiere decir que la presencia de agua en forma líquida sea muy baja, esto se considera cuando es menor al 3%. PARA QUE SEA EFECTIVA LA ESTERILIZACIÓN:  El vapor tiene que estar en contacto directo con el material a esterilizar (por lo que la carga de los elementos es muy importante).  Crear el vacío efectivo con el fin de desplazar todo el aire presente inicialmente en el autoclave y su sustitución por vapor.

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BIBLIOGRAFÍA Camus, C. (2010). Guía de "Curso de operación segura de autoclaves". Santiago: Instituto de Salud Pública. Olson, C. (23 de Diciembre de 2013). Historia del Autoclave. Obtenido de Blogger: http://estudiantesenlaboratoristaquimico.blogspot.com/2013/12/hi storia-del-autoclave.html Skellie, B. W. (31 de Marzo de 2010). Una breve historia de la esterilización. Obtenido de Brian Skellie: https://brnskll.com/es/shares/a-brief-history-ofsterilization/#:~:text=Charles%20Chamberland%20(1876)%20Trabaj o%20con,proceso%20de%20esterilizaci%C3%B3n%20por%20autocl ave. TP - Laboratorio Químico. (2020). Autoclave de Laboratorio. Obtenido de Portal de Contenidos Educativos de Química General y Laboratorio Químico: https://www.tplaboratorioquimico.com/laboratorioquimico/materiales-e-instrumentos-de-un-laboratorioquimico/autoclave-de-laboratorio.html

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