Tópico 4: Preservación de Microorganismos

preservación de microorganismos

constituye una disciplina fundamental en microbiología industrial que busca mantener cepas microbianas vivas, no contaminadas y genéticamente estables durante períodos prolongados.

La preservación efectiva debe lograr varios objetivos críticos:

• Mantenimiento de viabilidad:

• Conservación de pureza:

Estabilidad genética:

• Disponibilidad sostenida:

• Costo-efectividad:

• Mantenimiento de viabilidad:

Preservación de células vivas capaces de reproducirse cuando se requiera

• Conservación de pureza:

Prevención de contaminación cruzada durante almacenamiento

• Estabilidad genética:

Prevención de mutaciones o cambios en características productivas

• Disponibilidad sostenida:

Acceso confiable a cultivos cuando sean necesarios para procesos industriales

• Costo-efectividad:

Balance entre efectividad de preservación y recursos requeridos

Factores que Afectan la Preservación

• Tipo de microorganismo:

• Efecto del método en viabilidad:

• Frecuencia de uso

Tamaño de población:.

• Recursos disponibles:

• Tipo de microorganismo:

Diferentes grupos microbianos (bacterias, hongos, levaduras, actinomicetos) requieren enfoques específicos debido a diferencias estructurales y fisiológicas fundamentales.

• Efecto del método en viabilidad:

Algunos microorganismos son más sensibles a técnicas específicas de preservación, requiriendo optimización de protocolos.

• Frecuencia de uso

: Cultivos utilizados frecuentemente requieren métodos que permitan recuperación rápida y fácil, mientras que cultivos de archivo pueden utilizar técnicas más complejas pero estables a largo plazo.

Tamaño de población:.

El volumen de cultivo a preservar influye en la factibilidad económica de diferentes métodos

• Recursos disponibles:

Consideraciones de equipamiento, personal capacitado y costos operacionales

Clasificación de las técnicas de preservación

• Métodos de estado metabólico activo continuo

• Métodos de estado metabólico suspendido:

• Métodos de estado metabólico activo continuo

: Los microorganismos mantienen actividad metabólica reducida pero continua

• Métodos de estado metabólico suspendido:

La actividad metabólica se detiene completamente mediante deshidratación o temperaturas ultrabajas

Métodos de Estado Metabólico Activo Continuo

Transferencia Periódica a Medios Frescos (Subcultivo)

Cultivos en Pendiente con Aceite Mineral (Método de Parafina)

Almacenamiento en Suelo Estéril

Suspensión Salina

Principios/Procedimiento de Transferencia Periódica a Medios Frescos (Subcultivo)

Selección de medios de crecimiento lento; almacenamiento a 0-4°C; intervalos según microorganismo; condiciones asépticas

Ventajas de Transferencia Periódica a Medios Frescos (Subcultivo)

No requiere equipamiento especializado; cultivos listos para uso inmediato; bajo costo inicial

Desventajas/Limitaciones de Transferencia Periódica a Medios Frescos (Subcultivo)

Intensivo en mano de obra; riesgo de contaminación; inestabilidad genética; efectivo solo para períodos cortos

Duración de Transferencia Periódica a Medios Frescos (Subcultivo)

2-3 semanas para bacterias, 3-4 meses para hongos

Principios/Procedimiento de cultivos en Pendiente con Aceite Mineral (Método de Parafina)

Inoculación de pendientes de agar; incubación; adición de aceite mineral estéril; almacenamiento vertical

Ventajas de cultivos en Pendiente con Aceite Mineral (Método de Parafina)

Remoción de organismos sin contaminar; regulación de intercambio de agua y gases; preservación 15-20 años; costo reducido

Desventajas/Limitaciones de cultivos en Pendiente con Aceite Mineral (Método de Parafina)

Pérdida de esporulación; posibles cambios bioquímicos

Duración de cultivos en Pendiente con Aceite Mineral (Método de Parafina)

15-20 años

Principios/Procedimiento de Almacenamiento en Suelo Estéril

Esterilización de suelo; adición de suspensión de esporas; secado; almacenamiento en refrigerador

Ventajas de Almacenamiento en Suelo Estéril

Preservación de bacterias formadoras de esporas y hongos; técnica duradera

Duración de Almacenamiento en Suelo Estéril

70-80 años

Principios/Procedimiento de Suspensión Salina

Suspensión en solución salina al 1%; almacenamiento en tubos con tapa rosca; temperatura ambiente; transferencia a agar inclinado

Ventajas de Suspensión Salina

Inhibe crecimiento sin causar muerte celular

Métodos de Estado Metabólico Suspendido

Refrigeración

Secado al Vacío

Criopreservación

Liofilización

Gel de Sílice

Parámetros/Proceso de Refrigeración

Temperatura: 0-4°C; Duración efectiva: 2-3 semanas (bacterias), 3-4 meses (hongos)

Duración de conservación de Refrigeración

2-3 semanas (bacterias), 3-4 meses (hongos)

Ventajas de conservación de Refrigeración

Reducción de actividad metabólica

Limitaciones de conservación de Refrigeración

La actividad metabólica se reduce pero no se detiene completamente

Parámetros/Proceso Secado al Vacío

Exposición a CaCl₂ en vacío, almacenamiento en refrigerador

Duración de Secado al Vacío

Supervivencia prolongada comparada con secado al aire

ventajas de Secado al Vacío

Viabilidad preservada por períodos significativamente más largos

Parámetros/Proceso de Criopreservación

Congelación rápida, agentes crioprotectores (glicerol/DMSO), - 196°C o -150°C

Duración de conservación de Criopreservación

10-30 años

ventajas de Criopreservación

Longevidad extrema, estabilidad genética, versatilidad, espacio eficiente

Limitaciones de Criopreservación

Costo inicial alto, mantenimiento costoso, riesgos de seguridad

Parámetros/Proceso de Liofilización

Congelación rápida a -78°C, secado al vacío, sellado de ampolletas

Duración de conservación de Liofilización

Décadas; enterobacterias >50 años, anaeróbicos ~20 años

ventajas de Liofilización

Estabilidad excepcional, transporte facilitado, pureza mantenida, espacio eficiente

Limitaciones de Liofilización

Recuperación variable, equipamiento especializado, proceso complejo

Parámetros/Proceso de Gel de Sílice

Mezcla de polvo de sílice estéril con suspensión celular, baja temperatura

Duración de conservación de Gel de Sílice

1-2 años

ventajas de de Gel de Sílice

Alternativa económica para preservación a mediano plazo

Microencapsulación mediante Electrospinning y Electrospray

Tecnologías emergentes que utilizan campos eléctricos de alto voltaje para crear fibras nanométricas o partículas que encapsulan microorganismos.

Ventajas innovadoras de Microencapsulación mediante Electrospinning y Electrospray

Control ambiental: Protección contra estrés térmico, de pH y osmótico; No requiere control de temperatura: Evita efectos detrimales de congelación; Liberación controlada: Diseño de sistemas de liberación gradual; Biocompatibilidad: Uso de polímeros biodegradables

Limitaciones actuales de Microencapsulación mediante Electrospinning y Electrospray

Complejidad técnica: Requerimiento de equipamiento especializado; Escalamiento: Dificultades para procesamiento de grandes volúmenes; Optimización específica: Desarrollo requerido para cada tipo de microorganismo

Almacenamiento y Empaquetado de Cultivos Preservados

constituye un componente crítico que determina el éxito de la preservación a largo plazo.

Consideraciones de Almacenamiento por Temperatura

Temperatura ambiente

Refrigerado (0-4°C)

Criogénico - Nitrógeno líquido (-196°C)

Criogénico -Ultracongeladores (-80°C)

Temperatura ambiente Uso apropiado

Cultivos cubiertos con aceite mineral, muestras liofilizadas

Temperatura ambiente Requerimientos/Protecciones

Protección contra fluctuaciones de humedad, exposición a luz, contaminación

Temperatura ambiente Equipamiento/Sistemas

Contenedores con control de intercambio de vapor de agua, prevención de degradación fotoquímica, sellado hermético

Refrigerado (0-4°C) Uso apropiado

Muestras liofilizadas y cultivos a corto plazo

Refrigerado (0-4°C)Requerimientos/Protecciones

Control de temperatura constante, protección contra condensación, organización sistemática

Refrigerado (0-4°C) Equipamiento/Sistemas

Sistema de catalogación, minimización de fluctuaciones térmicas, prevención de formación de humedad

Criogénico - Nitrógeno líquido (-196°C) Equipamiento/Sistemas

Contenedores con aislamiento de vacío, monitoreo de nivel de nitrógeno, prevención de pérdida por falla de equipamiento

Criogénico - Ultracongeladores (-80°C) Requerimientos/Protecciones

Monitoreo continuo de temperatura, alarmas por variación

Criogénico - Ultracongeladores (-80°C) Equipamiento/Sistemas

Equipamiento eléctrico con sistemas de respaldo, distribución eficiente de espacio

Mantenimiento de Cultivos para Larga Duración

requiere implementación de protocolos sistemáticos que aseguren viabilidad continuada, pureza genética y estabilidad fenotípica. • Esta disciplina trasciende el simple almacenamiento para incluir monitoreo activo, verificación periódica y gestión estratégica de inventarios microbianos