Антимикробик

Антимикробик ― агенс што ги убива микроорганизмите или го запира нивниот раст. Антимикробиците може да бидат групирани според микроорганизмите против кои првенствено дејствуваат. На пример, антибиотиците се користат против бактерии, а антигабиците се користат против габите. Тие можат да се класифицираат и според нивната функција. Средствата кои ги убиваат микробите се микробициди, додека оние кои само го инхибираат нивниот раст се нарекуваат бактериостатски агенси. Употребата на антимикробни лекови за лекување на инфекции е позната како антимикробна хемотерапија, додека употребата на антимикробни лекови за спречување на инфекција е позната како антимикробна профилакса.
Главните класи на антимикробни агенси се средства за дезинфекција (неселективни средства, како што е белилото), кои убиваат широк спектар на микроби на неживите површини за да се спречи ширењето на болеста, антисептиците (кои се нанесуваат на живото ткиво и помагаат во намалување на инфекцијата за време на операцијата) и антибиотици (кои ги уништуваат микроорганизмите во телото). Поимот „антибиотик“ првично ги опишал само оние формулации добиени од живи микроорганизми, но сега се применува и на синтетички агенси, како што се сулфонамиди или флуорохинолони. Иако поимот порано бил ограничен на антибактериски средства (и често се користи како синоним за нив од медицинските работници и во медицинската книжевносто), неговиот контекст се проширил за да ги вклучи сите антимикробни средства. Антибактериските агенси може дополнително да се поделат на бактерицидни агенси, кои ги убиваат бактериите и бактериостатски агенси, кои го забавуваат или запираат бактерискиот раст. Како одговор, понатамошниот напредок во антимикробните технологии резултирало со решенија кои можат да го надминат едноставното инхибирање на растот на микробите. Наместо тоа, развиени се одредени видови на порозни медиуми за убивање на микробите при контакт.
1 Историја
Антимикробната употреба е вообичаена практика најмалку 2000 години. Античките Египќани и Старите Грци користеле посебни калапи и растителни екстракти за лекување на инфекции.
Во 19 век, микробиолозите како Луј Пастер и Жил Франсоа Жубер забележале антагонизам меѓу некои бактерии и разговарале за заслугите на контролирањето на овие интеракции во медицината. Работата на Луј Пастер за ферментација и спонтано создавање довело до разлика помеѓу анаеробните и аеробните бактерии. Информациите што ги собрал Пастер го навеле Џозеф Листер да вклучи антисептички методи, како што се стерилизирање хируршки алатки и отстранување на рани во хируршки постапки. Спроведувањето на овие антисептички техники драстично го намалило бројот на инфекции и последователни смртни случаи поврзани со хируршки постапки. Работата на Луј Пастер во микробиологијата, исто така, доведе до развој на многу вакцини за опасни по живот болести како што се антракс и беснило. На 3 септември 1928 година, Александар Флеминг се вратил од одмор и открил дека петриевата чинија исполнета со стафилококи била одвоена во колонии поради антимикробната габа ''Penicillium rubens''. Флеминг и неговите соработници се бореле да го изолираат антимикробното средство, но го навеле неговиот терапевтски потенцијал во 1929 година во ''Британски весник за опитна патологија''. Во 1942 година, Хауард Флори, Ернст Чејн и Едвард Абрахам ја искористиле работата на Флеминг за прочистување и екстракција на пеницилин за медицински цели, со што ја добиле Нобеловата награда за медицина во 1945 година.
2 Хемиски
2.1 Антибактериски средства
Антибактериските средства се користат за лекување на бактериски инфекции. Антибиотиците главно се класифицирани како бета-лактами, макролиди, кинолони, тетрациклини или аминогликозиди. Нивната класификација во овие категории зависи од нивните антимикробни спектри, фармакодинамика и хемиски состав. Долготрајната употреба на одредени антибактериски средства може да го намали бројот на ентерични бактерии, што може да има негативно влијание врз здравјето. Потрошувачката на пробиотици и разумното јадење може да помогне да се замени уништената цревна флора. Може да се земе предвид пресадување на столица кај пациенти кои имаат потешкотии да се опорават од продолжен третман со антибиотици, како и за рекурентни инфекции со ''Clostridioides difficile''.
Откривањето, развојот и употребата на антибактериски средства во текот на 20 век ја намалиле смртноста од бактериски инфекции. Ерата на антибиотици започнала со терапевтска примена на сулфонамидни лекови во 1936 година, по што следел „златен“ период на откривање од околу 1945 до 1970 година, кога биле откриени и развиени голем број структурно различни и високо ефективни средства. Од 1980 година, воведувањето на нови антимикробни агенси за клиничка употреба било намалено, делумно поради огромните трошоци за развој и тестирање на нови лекови. Напоредно, забележано е алармантно зголемување на антимикробната отпорност на бактерии, габи, паразити и некои вируси на повеќе постоечки агенси.
Антибактериските лекови се меѓу најчесто користените лекови и меѓу лековите кои најчесто ги злоупотребуваат лекарите, на пример, кај вирусни инфекции на дишниот пат. Како последица на широката и неразумна употреба на антибактериски средства, дојде до забрзана појава на патогени отпорни на антибиотици, што резултира со сериозна закана за светското јавно здравје. Проблемот со отпорот бара да се направат обновени напори за барање антибактериски агенси ефикасни против патогени бактерии отпорни на сегашните антибактериски средства. Можните стратегии кон оваа цел вклучуваат зголемено земање примероци од различни средини и примена на метагеномика за идентификување на биоактивни соединенија произведени од моментално непознати и некултурни микроорганизми, како и развој на библиотеки со мали молекули приспособени за бактериски цели.
2.2 Противгабични средства
Антигабичните средства се користат за убивање или спречување на понатамошен раст на габите. Во медицината, тие се користат како третман за инфекции како што се спортско стапало, дерматофитоза и кандидијаза и делуваат со искористување на разликите помеѓу клетките на цицачите и габите. За разлика од бактериите, и габите и луѓето се еукариоти. Така, габичните и човечките клетки се слични на молекуларно ниво, што го отежнува наоѓањето цел за напад на антигабичен лек кој исто така не постои во организмот домаќин. Следствено, често има несакани ефекти на некои од овие лекови. Некои од овие несакани ефекти може да бидат опасни по живот ако лекот не се користи правилно.
Како и нивната употреба во медицината, често се бараат антигабични средства за контрола на мувла во затворен простор во влажни домашни материјали. Натриум бикарбонат (сода бикарбона) разнесен на површини делува како антигабичен. Друг антигабичен раствор кој се применува по или без минирање со сода е мешавина од водород пероксид и тенка површинска обвивка што ја неутрализира мувлата и ја капсулира површината за да спречи ослободување на спори. Некои бои, исто така, се произведуваат со додадено противгабично средство за употреба во области со висока влажност како што се бањи или кујни. Другите противгабични површински третмани обично содржат варијанти на метали за кои е познато дека го потиснуваат растот на мувлата, на пр. пигменти или раствори што содржат бакар, сребро или цинк. Овие раствори обично не се достапни за пошироката јавност поради нивната токсичност.
2.3 Антивирусни средства
Антивирусни лекови се класа на лекови кои се користат специјално за лекување на вирусни инфекции. Како и антибиотиците, специфичните антивирусни средства се користат за специфични вируси. Тие треба да се разликуваат од вирицидите, кои активно ги деактивираат вирусните честички надвор од телото.
Многу антивирусни лекови се дизајнирани за лекување на инфекции од ретровирусите, вклучително и ХИВ. Важните антиретровирусни лекови ја вклучуваат класата на протеазни инхибитори. Херпесните вируси, најпознати по предизвикување херпес и генитален херпес, обично се третираат со нуклеозидниот аналог на ацикловир. Вирусниот хепатит е предизвикан од пет неповрзани хепатотропни вируси (AE) и може да се третира со антивирусни лекови во зависност од видот на инфекцијата. Некои вируси на грип А и Б станале отпорни на инхибитори на неураминидаза, како што е оселтамивир, и потрагата по нови супстанции продолжува.
2.4 Антипаразити
Антипаразити се класа на лекови индицирани за третман на заразни болести како што се лајшманиоза, маларија и Шагасова болест, кои се предизвикани од паразити како што се нематоди, тении, метили и заразни праживотни. Антипаразитски лекови вклучуваат метронидазол, јодокинол и албендазол. Како и сите терапевтски антимикробни средства, тие мора да го убијат инфицирачкиот организам без сериозно оштетување на домаќинот.
2.5 Терапија со широк спектар
Терапиите со широк спектар се активни против повеќе класи на патогени. Таквите терапевтски средства се предложени како потенцијални итни третмани за пандемии. Азитромицин во моментов е единствениот идентификуван терапевтски лек со широк спектар.
2.6 Нефармацевтски средства
Широк спектар на хемиски и природни соединенија се користат како антимикробни средства. Органските киселини и нивните соли широко се користат во прехранбените производи, на пр. млечна киселина, лимонска киселина, оцетна киселина, било како состојки или како средства за дезинфекција. На пример, трупови од говедско месо често се прскаат со киселини, а потоа се исплакнуваат или се ставани на пареа, за да се намали преваленцата на ешерихија коли.
Површините од легура на бакар имаат природни суштински антимикробни својства и можат да убијат микроорганизми како што се ''E. coli'' и ''Staphylococcus''. Агенција за заштита на животната средина на Соединетите Држави одобрила регистрација на 355 такви антибактериски легури на бакар. Покрај редовното чистење, како јавна хигиенска мерка се поставуваат и антимикробни бакарни легури во некои здравствени установи и транзитни системи на подземната железница. Бакарот, во облик на наночестички, се повеќе привлекува интерес за внатрешните антимикробни однесувања. Други катјони на тешки метали како што се Hg<sup>2+</sup> и Pb<sup>2+</sup> имаат антимикробно дејство, но можат да бидат токсични. Во последниве години, била истражувана антимикробната активност на координативните соединенија.
Традиционалните билкари користеле растенија за лекување на заразни болести. Многу од овие растенија се научно истражени за антимикробна активност, а некои растителни производи се покажа дека го инхибираат растот на патогени микроорганизми. Се чини дека одреден број од овие агенси имаат структури и начини на дејствување кои се разликуваат од оние на антибиотиците во моменталната употреба, што наведува дека вкрстената отпорност со средствата што веќе се користат може да биде минимална.
2.6.1 Есенцијални масла
За многу есенцијални масла вклучени во хербалните фармакопеи се тврди дека поседуваат антимикробна активност, при што маслата од ловор, цимет, каранфилче и мајчина душица се пријавени како најмоќни во студиите со бактериски патогени од храната. Кокосовото масло е познато и по своите антимикробни својства. Активните состојки вклучуваат терпеноиди и вторични метаболити. И покрај нивната распространета употреба во алтернативната медицина, есенцијалните масла имаат ограничена употреба во признаената медицина. Додека 25 до 50% од фармацевтските соединенија се добиени од растително потекло, ниту едно не се користи како антимикробно, иако има зголемено истражување во оваа насока. Пречките за зголемена употреба во главната медицина вклучуваат слаб регулаторен надзор и контрола на квалитетот, погрешно означени или погрешно идентификувани производи и ограничени начини на испорака.
2.6.2 Антимикробни пестициди
Според Агенцијата за заштита на животната средина (АЗЖС на Соединетите Држави), а дефинирана со Сојузниот Закон за инсектициди, фунгициди и родентициди, антимикробните пестициди се користат со цел да се контролира растот на микробите преку дезинфекција, санитација или намалување на развојот и да се заштитат неживите предмети. индустриски процеси или системи, површини, вода или други хемиски супстанци од контаминација, нечистотија или влошување предизвикани од бактерии, вируси, габи, протозои, алги. АЗЖС ги следи производите, како што се средствата за дезинфекција/дезинфекција за употреба во болници или домови, со цел да се утврди ефикасноста. Затоа, производите што се наменети за јавното здравје се под овој систем за следење, вклучително и производите што се користат за вода за пиење, базени, санитација на храна и други површини на животната средина. Овие производи од пестициди се регистрирани под премисата дека, кога се користат правилно, тие не покажуваат неразумни несакани ефекти врз луѓето или животната средина. Дури и кога одредени производи ќе бидат на пазарот, АЗЖС продолжува да ги следи и оценува за да се увери дека ја одржуваат ефикасноста во заштитата на јавното здравје.
Производите за јавно здравје регулирани со АЗЖС се поделени во три категории:* Стерилизатори (спорициди): ги елиминираат сите бактерии, габи, спори и вируси.
* Средства за дезинфекција: уништуваат или смируваат микроорганизми (бактерии, габи, вируси), но не можат да дејствуваат како спорициди (бидејќи тие се најтешкиот облик за уништување). Според податоците за ефикасноста, АЗЖС ќе класифицира средство за дезинфекција како ограничен, општ/широк спектар или како болничко средство за дезинфекција.
* Средства за дезинфекција: го намалуваат бројот на микроорганизми, но не може да ги убијат или елиминираат сите.
2.6.2.1 Безбедност на антимикробни пестициди
Антимикробните пестициди имаат потенцијал да бидат главен фактор за отпорност на лекови. Организациите како што е Светската здравствена организација повикуваат на значително намалување на нивната употреба на глобално ниво за борба против ова. Според извештајот на Центрите за контрола и превенција на болести од 2010 година, здравствените работници можат да преземат чекори за да ги подобрат своите безбедносни мерки против изложување на антимикробни пестициди. На работниците им се препорачува да ја минимизираат изложеноста на овие агенси со носење лична заштитна опрема како што се ракавици и заштитни очила. Дополнително, важно е правилно да се следат упатствата за ракување, бидејќи на тој начин АЗЖС на Соединетите Држави ги смета за безбедни за употреба. Вработените треба да се едуцираат за здравствените опасности и да се охрабруваат да бараат медицинска нега доколку се појави изложеност.
2.7 Озон
Озонот може да убие микроорганизми во воздухот, водата и опремата за обработка и се користи во поставки како што се издувната вентилација на кујната, простории за ѓубре, замки за маснотии, постројки за биогас, постројки за третман на отпадни води, производство на текстил, пиварници, млекарници, производство на храна и хигиена, фармацевтска индустрија, постројки за флаширање, зоолошки градини, општински системи за вода за пиење, базени и бањи, и во перење облека и третман на мувла и мириси во куќата.
2.8 Антимикробни медицинска облека
Антимикробната медицинска облека може да го намалат таложењето на мириси и дамки врз облеката, што пак ја подобрува нивната долговечност. Оваа униформа исто така доаѓаат во различни бои и стилови. Бидејќи антимикробната технологија се развива со брзо темпо, оваа облека е лесно достапна, а секоја година на пазарот се појавуваат понапредни верзии. Овие бактерии потоа може да се шират на канцелариски клупи, соби за одмор, сметачи и друга заедничка технологија. Ова може да доведе до епидемии и инфекции како MRSA, третмани за кои здравствената индустрија ја чинат 20 милијарди долари годишно.
2.9 Халогени
Елементите како што се хлорот, јодот, флуорот и бромот се неметални по природа и го сочинуваат семејството на халогени. Секој од овие халогени има различен антимикробен ефект врз кој влијаат различни фактори како што се pH вредност, температура, време на допир и вид на микроорганизам. Хлорот и јодот се двата најчесто користени антимикробни средства. Хлорот интензивно се користи како средство за дезинфекција во постројките за третман на вода, лековите и прехранбената индустрија. Во постројките за третман на отпадни води, хлорот широко се користи како средство за дезинфекција. Ги оксидира растворливите загадувачи и ги убива бактериите и вирусите. Исто така е многу ефикасен против бактериски спори. Начинот на дејствување е со кршење на врските присутни во овие микроорганизми. Кога бактерискиот ензим ќе дојде во допир со соединение што содржи хлор, атомот на водород во таа молекула се поместува и се заменува со хлор. Ова на тој начин ја менува функцијата на ензимот што пак доведува до смрт на бактеријата. Јодот најчесто се користи за стерилизација и чистење на рани. Трите главни антимикробни соединенија кои содржат јод се раствор на алкохол-јод, воден раствор на јод и јодофори. Јодофорите се повеќе бактерицидни и се користат како антисептици бидејќи се помалку иритирачки кога се нанесуваат на кожата. Бактериските спори од друга страна не можат да бидат убиени со јод, но тие можат да бидат инхибирани од јодофорите. Растот на микроорганизмите се инхибира кога јодот продира во клетките и ги оксидира белковините, генетскиот материјал и масни киселини. Бромот е исто така ефикасен антимикробен лек кој се користи во постројки за третман на вода. Кога се меша со хлор, тој е многу ефикасен против бактериски спори како што е ''S. faecalis.''
2.10 Алкохоли
Алкохолите најчесто се користат како средства за дезинфекција и антисептици. Алкохолите убиваат вегетативни бактерии, повеќето вируси и габи. Етил алкохол, n-пропанол и изопропил алкохол се најчесто користените антимикробни агенси. Метанолот е исто така средство за дезинфекција, но главно не се користи бидејќи е многу отровен. ''Escherichia coli'', ''Salmonella'' и ''Staphylococcus aureus'' се неколку бактерии чиј раст може да биде инхибиран од алкохолот. Алкохолите имаат висока ефикасност против вирусите со обвивка (60-70% етил алкохол) 70% изопропил алкохол или етанол се високо ефикасни како антимикробно средство. Во присуство на вода, 70% алкохол предизвикува коагулација на белковините со што го инхибира растот на микробите. Алкохолите не се баш ефикасни кога станува збор за спори. Начинот на дејство е со денатурирање на белковините. Алкохолите се мешаат со водородните врски присутни во структурата на белковините. Алкохолите, исто така, ги раствораат липидните мембрани кои се присутни во микроорганизмите. Нарушувањето на клеточната мембрана е уште едно својство на алкохолот кое помага во клеточната смрт. Алкохолите се евтини и ефективни антимикробни средства. Тие се широко користени во фармацевтската индустрија. Алкохолите најчесто се користат во средства за дезинфекција на раце, антисептици и средства за дезинфекција.
2.11 Фенол и фенолни соединенија
Фенолот познат и како карболна киселина била една од првите хемикалии што биле користени како антимикробно средство. Има високи антисептички својства. Тој е бактериостатски во концентрации од 0,1%-1% и е бактерициден/фунгициден на 1%-2%. 5% раствор ги убива антраксните спорите за 48 часа. Фенолите најчесто се користат во миење на устата и во средствата за чистење во домаќинството. Тие се активни против широк спектар на бактерии, габи и вируси. Денес се користат деривати на фенол како тимол и крезол бидејќи се помалку токсични во споредба со фенолот. Овие фенолни соединенија имаат бензенски прстен заедно со групата –OH вклучена во нивните структури. Имаат поголема антимикробна активност. Овие соединенија го инхибираат растот на микробите со таложење на белковини кои доведуваат до нивна денатурација и со навлегување во клеточната мембрана на микроорганизмите и нејзино нарушување. Фенолните соединенија исто така можат да ги деактивираат ензимите и да ги оштетат аминокиселините во микробните клетки. Како устен третман за габични инфекции се користат феноли како фентихлор, антибактериско и антигабично средство. Тришлосан е високо ефикасен против грам-позитивни и грам-негативни бактерии. Хексахлорофен (бисфенол) се користи како сурфактант. Широко се користи во сапуни, миење раце и производи за кожа поради неговите антисептички својства. Се користи и како средство за стерилизирање. Крезол е ефикасен антимикробен лек и широко се користи во миење уста и капки за кашлица. Фенолите имаат висока антимикробна активност против бактерии како што се ''Staphylococcus epidermidis'' и ''Pseudomonas aeruginosa.'' Водните раствори на 2-фенилфенол се користат во третманите со потопување на овошје за пакување (меѓутоа, не се користи на материјалите за пакување). Илоф и Калицки во 1961 година пронашле мала, но мерлива количина остатоци во кората на плодовите обработени на овој начин.
2.12 Алдехиди
Тие се многу ефикасни против бактерии, габи и вируси. Алдехидите го инхибираат растот на бактериите со нарушување на надворешната мембрана. Тие се користат за дезинфекција и стерилизација на хируршки инструменти. Бидејќи се многу токсични, тие не се користат во антисептиците. Во моментов, само три алдехидни соединенија имаат широка практична употреба како биоциди за дезинфекција, имено глутаралдехид, формалдехид и орто-фталалдехид (OPA) и покрај демонстрациите дека многу други алдехиди поседуваат добра антимикробна активност. Сепак, поради долгото време на контакт, најчесто се претпочитаат други средства за дезинфекција.
3 Физички
3.1 Топлина
Микроорганизмите имаат минимална температура, оптимална и максимална температура за раст. Високите и ниските температури се користат како физички средства за контрола. Различни организми покажуваат различни степени на отпорност или подложност на топлина или температура, некои организми како бактериската ендоспора се поотпорни додека вегетативните клетки се помалку отпорни и лесно се убиваат на пониски температури. Друг метод кој вклучува употреба на топлина за убивање на микроорганизми е фракционата стерилизација. Оваа постапка вклучува изложеност на температура од 100 степени Целзиусови за еден час, на секој во текот на неколку дена. Дробната стерилизација се нарекува и тиндализација. Бактериските ендоспори може да се уништат со овој метод. И сувата и влажната топлина се ефикасни во елиминирање на микробниот живот. На пример, теглите што се користат за складирање на конзерви како џем може да се стерилизираат со загревање во обична рерна. Топлината се користи и во пастеризацијата, метод за забавување на расипувањето на храната како што се млекото, сирењето, соковите, вината и оцетот. Таквите производи се загреваат на одредена температура одреден временски период, што во голема мера го намалува бројот на штетни микроорганизми. Ниската температура исто така се користи за инхибирање на микробната активност со забавување на микробниот метаболизам.
3.2 Зрачење
Храната често се озрачува за да се убијат штетните патогени. Постојат два вида на зрачења кои се користат за инхибирање на растот на микроорганизмите - јонизирачко и нејонизирачко зрачење. Вообичаени извори на зрачење што се користат при стерилизација на храната вклучуваат кобалт-60 (гама емитер), електронски зраци и рендгенски зраци. Ултравиолетовата светлина е користена и за дезинфекција на водата за пиење, како во малите системи за лична употреба, така и во поголемите системи за прочистување на водата во големи населени места.
3.3 Сушење
Сушењето е познато и како дехидратација. Тоа е состојба на екстремна сувост или постапка на екстремно сушење. Некои микроорганизми како бактерии, квасци и мувла бараат вода за нивниот раст. Сушењето ја суши содржината на вода и на тој начин го инхибира растот на микробите. Поради достапноста на вода, бактериите го продолжуваат својот раст, така што сушењето не го инхибира целосно бактерискиот раст. Инструментот што се користи за спроведување на овој процес се нарекува десикатор. Оваа постапка е широко користена во прехранбената индустрија и е ефикасен метод за зачувување на храната. Сушењето исто така во голема мера се користи во фармацевтската индустрија со цел да се складираат вакцини и други производи.
3.4 Антимикробни површини
Антимикробните површини се дизајнирани или да ја инхибираат способноста на микроорганизмите да растат или да ги оштетат со хемиски (бакарна токсичност) или физички постапки (микро/нано-столбови за кинење на клеточните ѕидови). Овие површини се особено важни за здравствената индустрија. Дизајнирањето на ефективни антимикробни површини бара длабинско разбирање на почетните механизми за адхезија на микробната површина. Симулацијата на молекуларната динамика и снимањето со временско пропуштање обично се користат за истражување на овие механизми.
3.5 Осмотски притисок
Осмотски притисок е притисокот потребен за да се спречи растворувачот да помине од регион со висока концентрација во регион со мала концентрација низ полупропустлива мембрана. Кога концентрацијата на растворени материјали или растворени материи е поголема внатре во клетката отколку што е надвор, се вели дека клетката е во хипотонична средина и водата ќе тече во клетката. Кога бактеријата се става во хипертоничен раствор, предизвикува плазмолиза или собирање на клетките, слично во хипотоничен раствор, бактериите се подложени на плазмотиза или тургидна состојба. Оваа плазмолиза и плазмотиза ги убива бактериите бидејќи предизвикува промена во осмотскиот притисок.
4 Поврзано
* Биоцид