Cobre bactericida
La condición de “antimicrobiano” es
la habilidad de una sustancia para inactivar microbios tales
como las bacterias, hongos (incluyendo los mohos) y virus.
Se ha demostrado claramente que algunas de las especies
más tóxicas de bacterias, hongos y virus no
pueden sobrevivir al estar en contacto con el cobre.
Se han realizado estudios comparativos de la eficacia antimicrobiana
en el cobre con aluminio, acero inoxidable, PVC y polietileno,
en los que se ha establecido que no hay evidencias que indiquen
que estos materiales posean propiedades antimicrobianas.
La literatura científica cita la eficacia del cobre
para inactivar muchos tipos distintos de microbios, incluyendo
a Actinomucor elegans, Aspergillus niger, Bacterium linens,
Bacillus megaterium, Bacillus subtilis, Brevibacterium erythrogenes,
Candida utilis, Candida albicans, Penicillium chrysogenum,
Rhizopus niveus, Saccharomyces mandshuricus, Saccharomyces
cerevisiae, Torulopsis utilis, Tubercle bacillus, Achromobacter
fischeri, Photobacterium phosphoreum, Paramecium caudatum,
Poliovirus, Proteus, Escherichia coli, Staphylococcus aureus,
Streptococcus grupo D, y Pseudomonas aeruginosa.
Durante los últimos años, los estudios de
eficacia antimicrobiana en distintas superficies de contacto
han demostrado claramente que el cobre y ciertas aleaciones
de cobre inactivan fácilmente varios de los tipos
más potentes de microbios, incluyendo a Escherichia
coli O157:H7, Listeria monocytogenes, Campylobacter jejuni
(1), Salmonella enteriditis (1), Legionella pneumophilia,
Enterobacter aureus, Staphylococcus aureus resistente a
la Meticilina (MRSA) e Influenza A.
Los mecanismos antimicrobianos del cobre son complejos
y ocurren en distintas formas, tanto dentro de las células
como en los espacios intersticiales entre las células.
Un factor crítico responsable de las propiedades
antimicrobianas del cobre es la habilidad de este metal
de aceptar o donar fácilmente sus electrones (es
decir, el cobre tiene una alta oxidación catalítica
y alto potencial de reducción). Esta propiedad química
permite que los iones de cobre alteren las proteínas
dentro de las células de los microbios para que las
proteínas ya no puedan realizar sus funciones normales.
Los científicos también han observado que
el cobre es responsable de inhibir el transporte electrónico
en las interacciones de la pared celular, ligando el ADN
y desordenando las estructuras helicoidales. A través
de estos mecanismos y otros, el cobre inactiva muchos tipos
de bacterias, hongos y virus.
Bajo condiciones específicas, el cobre puede eliminar
microbios o evitar su crecimiento adicional. Su eficacia
y tasa de inactivación microbiana dependen de la
temperatura, de la humedad, de la concentración de
iones de cobre y del tipo de microorganismo con el cual
está en contacto. Bajo condiciones óptimas,
cuando han estado en contacto con el cobre, se han logrado
tasas de sobreviva de 0% en algunos microbios.
Dado lo anterior, el cobre es un ingrediente activo en muchos
distintos tipos de productos antimicrobianos. En la agricultura,
el sulfato de cobre, el cobre-8-quinolato, el octoato de
cobre, el óxido de nanocobre y el arsenato de cobre
amoniacal se utilizan para luchar contra los hongos en cultivos,
en los textiles y en las maderas. En los ambientes marinos,
las pinturas basadas en cobre y el revestimiento de cobre
en los botes tienen potentes propiedades anti-incrustaciones.
En ambientes de atención de salud, las incubadoras
de cobre resisten el crecimiento microbiano y las soluciones
de cloruro de cobre tienen eficacias antimicrobianas similares
a los desinfectantes y a los productos químicos esterilizantes
que se utilizan en la industria de los equipos médicos.
Para los consumidores, el cobre es un ingrediente activo
en enjuagatorios bucales, pastas de dientes y medicamentos.
Estudios experimentales extensivos realizados durante los
últimos años han confirmado que el cobre y
ciertas aleaciones de cobre inactivan los microbios patogénicos
al contacto, tanto a temperatura ambiente como a temperaturas
de enfriamiento.
Por ejemplo, en un experimento, a 20¼ C (temperatura ambiente),
todas las bacterias de E. coli O157:H7 murieron sólo
después de 4 horas de estar en contacto con el cobre.
En el acero inoxidable, estas bacterias tóxicas aún
eran viables después de 34 días. Por otro
lado, a 4¼ C (temperatura de enfriamiento), todas las bacterias
de E. coli O157 murieron al contactar el cobre en solo 14
horas, Sin embargo, en el acero inoxidable, las bacterias
aun eran viables después de varios meses.
La eficacia antimicrobiana y la tasa de inactivación
de los microbios por contacto con las aleaciones de cobre
generalmente aumentan con el contenido de cobre de la aleación.
Por ejemplo, a temperatura ambiente, se logró que
murieran todas la bacterias MRSA 1 _ hora después
en una aleación de cobre de 99%. Hubo reducciones
significativas a las 3 horas en una aleación de cobre
de 80% y a las 4 _ horas en una aleación de cobre
de 55%. Sin embargo, en acero inoxidable, las bacterias
MRSA pudieron persistir y permanecer viables en depósitos
secos hasta por 3 días (duración del estudio).
Las tasas de sobrevida de Listeria monocytogenes en cobre,
bronce, bronce de aluminio y bronce con alto contenido de
silicio se limitaron a 60 minutos a temperatura ambiente.
Las aleaciones de bajo contenido de cobre tales como las
de cobre-níquel y níquel-plata (cobre+aluminio+cinc)
pudieron inactivar a las bacterias Listeria monocytogenesen
70 – 85 minutos. Sin embargo, en acero inoxidable,
las bacterias Listeria monocytogenes continuaron sobreviviendo
por varios días.
Las poblaciones de Salmonella enterica y de Campylobacter
jejuni también se inactivaron al entrar en contacto
con el cobre. Las poblaciones de ambos microbios se redujeron
significativamente en más de tres valores logarítmicos
a las cuatro horas de estar en contacto a 25¼ C.
En los edificios modernos de hoy, la preocupación
de la exposición a microorganismos tóxicos
ha creado una gran necesidad de mejorar las condiciones
higiénicas de los sistemas de aire acondicionado,
ventilación y calefacción, los cuales se cree
que son causantes de más del 60% de las enfermedades
en los edificios (por ejemplo, se ha demostrado que los
alabes de aluminio en los sistemas de aire acondicionado,
ventilación y calefacción son una fuente importante
de poblaciones microbianas).
En las personas inmunocomprometidas, la exposición
a potentes microorganismos provenientes de los sistemas
de aire acondicionado, ventilación y calefacción
puede causar infecciones severas, posiblemente causando
la muerte. El uso del cobre antimicrobiano en vez de materiales
biológicamente inertes en los tubos del intercambiador
de calor, en los alabes, en los filtros y en los ductos,
es un medio viable y efectivo en cuanto a costos para ayudar
a controlar el crecimiento de bacterias y hongos que se
desarrollan en estos sistemas.
Por otra parte, la cantidad de infecciones que surgen a
través de la comida sugiere que los programas de
higiene gubernamentales y el auto-monitoreo de la industria
son insuficientes para proteger la calidad de los insumos
alimenticios del mundo. Las superficies de contacto higiénicas,
como el cobre y las aleaciones de cobre, pueden ayudar a
reducir la incidencia de contaminación cruzada de
los patógenos peligrosos en la comida, tales como
E. coli O157:H7, Campylobacter jejuni, Listeria monocytogenes,
Salmonella enteriditis, y MRSA, en las operaciones de procesamiento
de alimentos. El cobre tiene la capacidad intrínseca
para inactivar estos microbios peligrosos rápidamente
a temperaturas de refrigeración (4¼ C) y a temperatura
ambiente (20¼ C).
El cobre puro es sólo de valor limitado para la industria
de procesamiento de alimentos porque reacciona con agentes
ácidos y oxidantes, no es tan durable como el acero
inoxidable y forma una pátina que podría percibirse
como indeseable. El desafío en este momento es comprometer
a las autoridades sanitarias, a los fabricantes de equipos,
a los reguladores y otros interesados para investigar las
aleaciones de cobre más compatibles para las superficies
de contacto en las instalaciones de procesamiento de alimentos.
Esto requerirá equilibrar la eficacia antimicrobiana
de aleaciones de cobre específicas con otros atributos
necesarios, como la deformabilidad, durabilidad, facilidad
de fabricación, atractivo estético, acabados
superficiales, resistencia a la corrosión, resistencia
a las manchas, y reactividad con alimentos, desinfectantes
y soluciones de limpieza.
Se debería hacer notar que el cobre y las aleaciones
de cobre se han utilizado por muchos años en varias
aplicaciones de procesamiento de alimentos, tales como el
destilado de cerveza, destilado de licores, fabricación
de papas fritas y pasta, y la fabricación de dulces
y galletas, entre otros.
Se especula que el cobre – níquel y el cobre
– níquel – cinc (níquel –
plata) podrían probar ser las aleaciones más
útiles para combatir la Listeria monocytogenes y
E. coli O157:H7 en ambientes de procesamiento de alimentos
debido a la combinación de sus tremendas características
antimicrobianas, de anticorrosión y de anti manchas.
Estas y otras aleaciones prometedoras necesitan probarse
en una amplia gama de escenarios de la vida real.
En el caso de los Hospitales, prácticas de higiene
inadecuadas en las instalaciones relacionadas con la salud
han causado un tremendo aumento en la incidencia de infecciones
surgidas en los hospitales durante los últimos 20
años, a pesar de los enormes avances de cómo
los microbios patogénicos causan enfermedades y muertes.
La habilidad intrínseca del cobre para inactivar
las bacterias E. coli O157:H7, Legionella pneumophilia,
Staphylococcus aureus, Streptococcus grupo D, Pseudomonas
aeruginosa y el reciente descubrimiento de su habilidad
para inactivar a la bacteria MRSA (el mortal patógeno
que ha llegado a ser una preocupación mayor de los
administradores de salud en todo el mundo), abre la posibilidad
de que el reemplazo de las superficies de contacto con aleaciones
de cobre en las instalaciones de salud, en conjunto con
buenas prácticas higiénicas, puedan ayudar
a reducir la incidencia de las infecciones microbianas debido
a las superficies contaminadas.
Los ejemplos de productos sanitarios que se beneficiarían
de las superficies de contacto de aleaciones de cobre higiénicas
incluyen las manillas, perillas de puerta, rieles de cama,
pasamanos, placas de empuje, llaves de agua, toalleros,
sillas de visita y textiles (uniformes, sábanas,
pijamas de pacientes). Los ejemplos de insumos médicos
que se beneficiarían de las superficies de contacto
de aleaciones de cobre higiénicas incluyen manillas
de instrumentos, carros para equipos, postes para infusiones
endovenosas, y equipos de ejercicios y rehabilitación.
