El Concreto Antibac

Estudio sobre su capacidad de inhibición microbiana

 

Química Rosa Elba Rodríguez Camacho

Los microorganismos de tipo patógeno producen una serie de infecciones y enfermedades, tanto en los seres humanos como en los animales, las cuales varían desde infecciones leves hasta letales, por ejemplo, salmonellosis, cólera, meningitis, sepsis, gastroenteritis, etcétera. Éstas pueden provocar inclusive daños incalculables a industrias tales como la alimenticia, ganadera, avícola y porcina.

   La capacidad de reproducción de estos microorganismos es impresionante. En condiciones ideales, una bacteria puede reproducirse hasta llegar a los 281 trillones de bacterias en tan sólo 24 horas.

   Los microorganismos se clasifican en Gram positivos y Gram negativos, según su respuesta a la técnica de tinción de Gram. Este procedimiento se denomina así por el histólogo holandés Christian Gram, quien lo desarrolló en un intento por teñir bacterias en tejidos infectados.1

   En las bacterias Gram positivas se encuentran las que provocan supuraciones, infecciones en la piel y mucosas, como es el caso del staphylococcus y el streptococcus. Las bacterias Gram negativas pueden producir enfermedades tales como tifoidea, salmonellosis, infecciones intestinales, como es el caso de las bacterias Escherichia Coli, Salmonella o Klebsiella.

   Existen tanto agentes físicos como químicos para eliminar o evitar el crecimiento de los microorganismos. Los agentes químicos o desinfectantes empleados para la sanitización y que tienen una acción bactericida, biocida, fungicida o germicida, generalmente son a base de compuestos fenólicos, glutaraldehído, compuestos de amonio, iones de metales pesados como son las sales de mercurio, plata y cobre, pero resultan demasiado perjudiciales para los tejidos humanos o de cualquier ser vivo.

   Puesto que los microorganismos se pueden depositar en cualquier tipo de superficie y reproducirse en forma importante al encontrar el medio propicio para desarrollarse, en los diferentes tipos de industria e instituciones hospitalarias se emplean diversos agentes químicos para sanitizar las áreas e instalaciones que requieren un alto grado de sanidad.

   Actualmente existen nuevos sistemas y productos que ayudan a obtener instalaciones con mejores características de limpieza y sanidad, en donde disminuye la posibilidad de favorecer el crecimiento de microorganismos de tipo patógeno. Es importante además que se proporcionen altos niveles de seguridad al utilizarse estos productos.

   En los concretos convencionales, ciertos aditivos químicos tales como los fluidificantes y superfluidificantes contienen carbohidratos que se degradan rápidamente y provocan una descomposición microbiana, dando como resultado formación de gas y mal olor.

   Por sus características intrínsecas, el concreto posee cierta porosidad o microporosidad. Por su textura rugosa, permite que los microorganismos se depositen y penetren, y que se desarrollen en su superficie y en su masa, lo cual contribuye a su crecimiento y reproducción. Es difícil eliminarlos por medio de un desinfectante, puesto que éste actúa sólo en el nivel superficial, sin poder penetrar en la masa del concreto.

   Mediante estudios microbiológicos realizados2 en concretos convencionales aun después de una desinfección, se demostró la presencia de bacterias tales como los staphylococcus, micrococcus y enterobacter aerogenes, entre otros.

   Incluso los concretos durables sufren en ciertas condiciones deterioro por el ataque de bacterias y hongos, los cuales contribuyen a la degradación del material al establecer y mantener grandes colonias de bacterias sobre y dentro del concreto. Al contener microorga­nismos, el concreto puede sufrir los siguientes perjuicios:

l    Ataque de compuestos químicos que se liberan durante su metabolismo.

l    Formación de un ambiente que promueve la corrosión del acero de refuerzo.

l    Formación de manchas en su superficie.

      Inicialmente, los agentes que producen la degradación bacterial son ácidos orgánicos o minerales producto del proceso bioquímico promovido por bacterias específicas. Los ácidos reaccionan con la pasta de cemento y gradualmente la disuelven. Aunque los hidratos alcalinos neutralizan el ácido inicialmente formado, el proceso de fermentación u otro tipo de actividad metabólica bacterial continúa conforme prevalezca la humedad y los nu-trientes necesarios para las bacterias.6

   Por ejemplo, los pisos y paredes de restaurantes, cocinas, gimnasios, baños y salas de ordeña son propensos al desarrollo y crecimiento de bacterias y hongos.

   Existe una gama muy amplia de compuestos químicos tales como las sales de arsénico o de cianuro que se pueden utilizar como aditivos microbicidas en el concreto, pero poseen un alto grado de toxicidad y por ello pueden provocar intoxicaciones o contaminaciones.

 Descripción del estudio

 Objetivo

A través de estudios microbiológicos, determinar la capacidad de inhibición microbiana por medio de la evaluación de la capacidad de reducción y control del crecimiento microbiano de un Concreto ProfesionalMR AntibacMR elaborado con componentes de baja toxicidad.

Método experimental

Materiales

• Concreto convencional

• Concreto Profesional  Antibac, cuyo componente principal antimicrobial presenta una toxicidad oral (ratas) LD50 de 3,000 mg/kg.

 

Estudios de actividad antimicrobiana

La determinación de la actividad antimicro­biana se realizó en especímenes de concreto convencional y Antibac, incluyéndose también una muestra de plástico. Los especímenes se sometieron a medios de cultivo con la bacteria E. Coli y Staphylococcus aureus durante 24 horas a 37 °C, aplicando el método Kirby-Bauer.3 Este método se utiliza para demostrar la efectividad de los agentes antimicrobianos y determinar su capacidad de inhibir el crecimiento bacterial. En este caso, se lo aplicó al producto final, que es el Concreto Profesional Antibac, para demostrar su efectividad antimicrobial.

Estudios de evaluación

de capacidad antimicrobiana

Para evaluar la capacidad antibacteriana del Concreto Profesional Antibac se realizó una serie de muestreos que se llevaron a cabo en pisos de Concreto Profesional Antibac y en especímenes de concreto convencional (normal) y Antibac sometidos a diferentes medios de exposición, los cuales se describen en los siguientes incisos:

   a) El muestreo se realizó en un hospital, específicamente sobre la superficie de concreto convencional y Antibac en el área de descontaminación. Para ello, primeramente se efectuó una desinfección empleando un desinfectante comercial, y posteriormente se tomaron las muestras por medio de hisopos de arrastre a las 4, 8, 12 y 48 horas después de la desinfección.

   b) En este caso, las pruebas se realizaron en una planta de alimentos del estado de Aguasca­lientes, en el área de congelación. Las muestras se tomaron de la superficie de Concreto Profesional Antibac y de la superficie de concreto normal recubierto con pintura epóxica, en donde la técnica de muestreo aplicada se llevó a cabo mediante el hisopo de arrastre. Por tratarse de áreas contiguas, se considera que estuvieron sometidas al mismo ambiente y proceso. Las muestras se tomaron antes y después de un lavado o sanitización, empleando para ello un detergente base alcalino-clorado y posteriormente una solución de yodo 50 ppm.

   c) El sitio donde se llevaron a cabo las pruebas es una granja avícola-porcina localizada en el estado de Jalisco. Allí se colocaron especímenes de concreto convencional y Antibac en el área de recepción de animales, exponiéndolos a este medio durante 15 días y procediendo posteriormente al lavado y cepillado con agua y detergente comercial. La toma de muestra se realizó por medio de hisopos de arrastre.

   d) Para este caso, el estudio se realizó en una granja avícola-porcina-bovina del estado de Jalisco en la que se colocaron especímenes de concreto normal y Antibac en heces de borrego y agua de drenaje, exponiéndolos a este medio durante 15 días, y procediendo posteriormente al lavado y cepillado con agua y detergente comercial para llevar a cabo el muestreo de microor­ganismos por medio de hisopos de arrastre.

   e) El medio que se seleccionó en este caso fue la zona de defecación en una granja porcina donde se colocaron varios especí­menes de concreto normal y Antibac, los cuales se expusieron en este medio durante siete días y posteriormente se lavaron con agua a presión y se procedió a tomar las muestras con hisopos de arrastre.

Método de prueba

Los estudios microbiológicos llevados a cabo se basan en el recuento total de microorga­nismos mesofílicos aerobios.4 Esta técnica es apta para investigar el contenido de microor­ganismos viables en un alimento, agua potable o purificada, por lo que se realizó una adaptación para hacerla aplicable a muestras de concreto y estimar la cantidad de microorga­nismos viables presentes en la misma. Esta técnica consiste en contar colonias, que se desarrollan en el medio de elección, después de cierto periodo y temperatura de incubación, presuponiendo que cada colonia proviene de un microorganismo de la muestra en estudio. Los resultados son reportados como Unidades Formadoras de Colonias (UFC).

Resultados

Mediante el método Kirby-Bauer Modificado se detectó la formación de una zona de inhibición en el Concreto Profesional Antibac, como se mues­tra en la tabla 1 y la figura 1. Esta zona, que varía de 6 a 9 mm, dependiendo del tipo de microorganismo, se encuentra libre de bacterias. Por otro lado, en el concreto convencional y la muestra de plástico no se generó esta zona de inhibición, observándose formación de colonias de miroorganismos alrededor de él y sobre la superficie de la placa donde se llevó a cabo la prueba.

   Los estudios de recuento de microorganismos mesofílicos aerobios muestran que el Concreto Profesional Antibac produce en todos los casos y en las diferentes condiciones a las que fue sometido, una reducción de la población microbiana.

   En los pisos del cuarto de descontaminación del hospital, aun después de 12 horas del régimen de limpieza se observa una disminución de la población microbiana en el Concreto Profesional Antibac (figura 2), a diferencia del concreto convencional (testigo), en el que se incrementó hasta más de cuatro veces la población de microorganismos con respecto al Concreto Profesional Antibac. En el estudio conducido hasta las 48 horas, se nota un gran crecimiento (3,376 UFC / hisopo) de los microorganismos en el concreto convencional (testigo), mientras que el concreto antibacteriano presenta una notable reducción y control del crecimiento de los microorganismos (239 UFC / hisopo) (figura 3).

   Los especímenes de Concreto Profesional Antibac sometidos en medios con contaminaciones fecales también presentaron una reducción de poblaciones microbianas (figuras 4 y 5).

   En la figura 6 se observa el comportamiento del concreto antibacteriano comparado con el piso con recubrimiento epóxico con y sin desinfección. Se nota que aun el piso con recubrimiento epóxico y desinfectado presenta un mayor valor en las colonias de microorganismos, UFC / hisopo, que el Concreto Profesional Antibac con y sin desinfección. Por un lado, se determina que el régimen de desinfección no fue suficiente para sanitizar el área y por otro lado, el concreto antibacteriano presenta una reducción del crecimiento de microorganismos.

   En el caso del concreto expuesto a las áreas de recepción de aves y puercos, en el cual se sufre también una contaminación, el Concreto Profesional Antibac presentó una alta reducción de microorganismos, a diferencia del concreto convencional en el que hubo un mayor crecimiento microbial (figura 7).

Conclusiones

En los diferentes estudios microbiológicos llevados a cabo en los concretos convencional y  Antibac se vislumbra lo siguiente:

   a) El Concreto Profesional Antibac presenta una alta efectividad para inhibir el crecimiento de los microorganismos que se desarrollan en los elementos construidos con este tipo de concreto.

   b) En todas las condiciones a las cuales se sometieron los concretos; el Concreto Profesional Antibac presenta una notable reducción de los niveles de colonias de microorganismos.

   c) Es notable el desarrollo de poblaciones de microorganismos en un concreto convencional o en un piso con recubrimiento epóxico aun después de una desinfección o lavado con agua. Lo contrario ocurre en el Concreto Profesional Antibac que posee una capacidad de inhibición microbiana.

   d) La actividad antimicrobiana que presenta el concreto antibacteriano se demuestra también por la presencia de una zona libre de microor­ganismos o zonas de inhibición alrededor de la muestra al aplicar el método Kirby-Bauer.

   e) El Concreto Profesional Antibac demuestra una efectividad antimicrobiana, lo que permite tener mejores características sanitarias en el elemento de concreto y, por consiguiente, en las áreas que así lo requieren. Incluso, esta efectividad permite  incrementar los periodos de limpieza o desinfección, puesto que la reducción de microorganismos en el Concreto Profesional Antibac es notable. Este proceso de inhibición microbiana permite disminuir los riesgos de infecciones y contaminaciones.

 

Referencias

 

1.  Jawetz y otros, Microbiología médica, 15ª. ed., El Manual Moderno, México.

2.  Cemex, Centro de Tecnología de Cemento y Concreto, Reporte interno, México.

3.  Manual of clinical microbiology, 4ª. ed., pp. 981-984.

4.     Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos, 6ª. ed.

5.  Norma Oficial Mexicana NOM-092-SSA1-1994.

6.     Ramachandran, V.S., Concrete admixtures handbook, Noyes Publicaciones, EUA, 1984.

 

Rosa Elba Rodríguez Camacho es investigadora del Centro de Tecnología Cemento y Concreto de Cemex.

   

Se presentan aquí los resultados de un estudio realizado con  el objeto de determinar  la efectividad de acción antibacteriana de este concreto mediante la evaluación de su capacidad para reducir y controlar el crecimiento microbiano.

 

 

 

 

 

Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C.
Revista Construcción y Tecnología 
Octubre
2000
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