MITJANS DE CULTIU: HISTÒRIA, FUNCIÓ, TIPUS, PREPARACIÓ - BIOLOGIA - 2025

Els mitjans de cultiu són preparacions nutritives especials per a la recuperació, aïllament i manteniment de microorganismes bacterians i fúngics. Aquests mitjans poden ser sòlids, líquids o semisòlids.

Louis Pasteur va ser el primer a demostrar que en un brou fet amb trossos de carn bullit servia perquè els bacteris es reproduïssin en gran quantitat, fins al punt d'enterbolir el brou. En aquest sentit, el brou de carn de Pasteur és considerat el primer mitjà de cultiu líquid utilitzat.

Mitjans de cultiu sense preparar i preparats (sòlids i líquids). Font: Flickr

Després Robert Koch, gràcies a l'ajuda dels seus col·laboradors Julius Richard Petri i Walter Hesse, va aconseguir grans avanços. El primer va dissenyar la placa de Petri, que encara es fa servir en l'actualitat; i el segon se li va ocórrer substituir la gelatina per agar-agar per preparar els mitjans de cultiu sòlids, la qual cosa va ser molt rellevant, ja que la gelatina era degradada per alguns microorganismes.

En l'actualitat hi ha moltes classes de mitjans de cultiu amb fins diferents, per tant, aquests es classifiquen segons la seva funció: entre els més importants es poden esmentar els mitjans de cultiu nutritiu, selectiu, diferencial, de transport, d'enriquiment, de recompte de colònies, manteniment i per a prova de susceptibilitat.

Alguns mitjans de cultiu són especials per a observar reaccions químiques, sent de gran utilitat per a la identificació de l'microorganisme involucrat. Entre ells es poden esmentar: el medi Kligler, MIO, LIA, citrat, entre d'altres.

història

El primer mitjà de cultiu va ser preparat per Louis Pasteur quan intentava demostrar que la vida microbiana no era producte de la generació espontània, sinó que els microorganismes es podien multiplicar i més que provenien de l'aire.

El va preparar un brou amb trossos de carn i va observar que a l'cap d'uns dies després d'haver estat exposat a l'aire, aquest es tornava tèrbol i en el brou hi havia una quantitat apreciable de microorganismes. A el mateix temps, un altre brou amb trossos de carn prèviament bullit i hermèticament tancat es va mantenir translúcid a el passar dels dies.

Això va cridar l'atenció de molts investigadors i es van adonar que aquests microorganismes eren els responsables de descompondre la carn i més de produir algunes malalties.

Per tal motiu, era indispensable crear una forma de poder reproduir a aquests microorganismes en el laboratori amb la finalitat d'estudiar-los més a fons.

En aquest sentit, Robert Koch va fer una aportació invaluable en la millora de certes tècniques de laboratori, especialment les relacionades amb l'aïllament bacterià, ja que va introduir el concepte de medi de cultiu sòlid.

A el principi va usar rodanxes de patates com a mitjà sòlid però després va afegir gelatina als brous de carn amb millors resultats. No obstant això, hi havia moments en què la gelatina es fonia i es convertia en un cultiu líquid. Avui se sap que això passa perquè alguns bacteris són capaços d'hidrolitzar a la gelatina.

Va ser llavors quan a uns dels seus col·laboradors va tenir la idea d'usar agar-agar, un compost que usava la seva esposa per espessir els seus dolços.

Aquest mitjà de cultiu rudimentari poc a poc ha anat sofisticant-, fins arribar als mitjans de cultiu que avui es coneixen.

composició

Cada mitjà té una composició diferent, però és essencial que contingui els nutrients específics per a un bon desenvolupament de l'tipus de microorganisme que es busca.

També podrà contenir substàncies químiques específiques que ajudin a revelar la via metabòlica que posseeix determinada soca, o que evidenciïn la presència de certs enzims.

Un altre element important és l'ús de substàncies amortidores. Aquests ajuden a mantenir l'equilibri osmòtic dels mitjans, així com el pH.

També poden contenir carbohidrats i un indicador de pH per evidenciar la fermentació de l'sucre afegit. S'observarà un canvi de color de l'mitjà si hi ha acidificació generada per la fermentació.

Alguns mitjans de cultiu contenen substàncies inhibidores. Depenent la substància utilitzada es restringirà el creixement d'uns microorganismes i s'afavorirà el d'altres.

Tipus de mitjans de cultiu

Els mitjans de cultiu es classifiquen segons diversos criteris. Aquests són: segons la seva consistència, la seva composició i la seva funció.

- Segons la seva consistència

líquids

No contenen agar-agar. El creixement bacterià o fúngic s'evidencia per la terbolesa de l'brou, que originalment és translúcid.

sòlids

Contenen entre 1,5 i 2% d'agar-agar. La barreja solidificada posseeix una superfície que resisteix el fi desplaçament de la nansa de platí, sense que aquest es trenqui.

semisòlids

Contenen 0,5% aproximadament d'agar-agar, per tant, és un estat intermedi entre el líquid i el sòlid. Ideal a mitjans que serveixen per veure motilitat. També són recomanables per a la conservació de soques, ja que aquests mantenen per molt més temps la humitat.

bifàsics

Són mitjans que es preparen de manera que hi ha una fase sòlida i sobre aquest un mitjà líquid. Molt utilitzat per als hemocultius.

- Segons la seva composició

Mitjans de cultiu naturals

Són substàncies preses directament de la natura per a cultivar bacteris, brindant-los un ambient el més semblant a com es desenvolupen en l'ecosistema normalment. Exemple, llet, sucs, sang diluïda, sèrum, etc.

Mitjans de cultiu sintètics

Són els més utilitzats avui en dia, són els mitjans deshidratats que adquirim a les cases comercials i als quals se'ls coneix tota la seva composició química, ja que han estat dissenyats estratègicament d'acord a el tipus de microorganisme que es busca aïllar.

Mitjans de cultiu semisintètics

És la combinació d'un medi sintètic a el qual se li afegeix un element natural per enriquir el mitjà.

Mitjans de cultiu cel·lulars

Són mitjans especials per al cultiu de virus, com aquests microorganismes són incapaços de sobreviure fora de les cèl·lules, aquests han de contenir teixit o cèl·lules vives, provinents d'un animal o una planta.

Exemple: els cultius cel·lulars de ronyó de mico o els ous embrionats.

- Segons la seva utilitat

Mitjans de cultiu nutritius, selectius, diferencials, de transport, d'enriquiment, identificació, quantificació de colònies, manteniment i proves de susceptibilitat. Es descriuran més endavant.

funció

Independentment de l'tipus de medi de cultiu, tots tenen alguna cosa en comú i és que faciliten o promouen la reproducció de certs microorganismes. La diferència rau en la composició de cada un d'ells, la qual cosa és un factor determinant per a la utilitat final que tindran.

Cadascun dels mitjans de cultiu existents, està estratègicament dissenyat per a la funció específica per a la qual va ser creat, és a dir, tots compten amb un fonament que regeix les directrius de la seva funció específica.

Cal destacar que els mitjans de cultiu un cop sembrats s'han de sotmetre a condicions de temperatura i oxigen adequat a el tipus de bacteri o fong que es desitja aïllar.

Per exemple, si es vol aïllar bacteris anaerobis mesòfils, es podria usar agar sang i incubar en condicions d'anaerobiosi (sense oxigen) a 37 ° C durant 48 hores.

Ara bé, si es necessita aïllar un fong, s'usa agar Sabouraud amb antibiòtics. Es incuba en aerobiosi, a temperatura ambient per diversos dies, ja que aquests últims són de creixement lent.

Mitjans de cultiu simples nutritius

Com el seu nom indica, aquests mitjans de cultiu contenen substàncies nutritives, com a fonts de vitamines, aminoàcids, nitrogen i carboni, entre ells es poden esmentar: extracte de carn o extracte de llevat, midó de blat de moro, digerit pancreàtic, peptones, glucosa, entre d'altres.

A més contenen altres components que li brinden a l'mig un equilibri osmòtic, ja que la majoria dels cultius requereixen un pH proper a 7,0. Aquests elements poden ser: clorur de sodi, fosfat disòdic, entre d'altres.

El diluent és aigua destil·lada i els mitjans sòlids posseeixen agar-agar.

La finalitat d'aquests mitjans de cultiu és recuperar la microbiota bacteriana o fúngica que hi hagi en una mostra determinada. No discrimina entre microorganismes, ja que en ell és capaç de créixer una gran quantitat de bacteris, tant Gram positives com Gram negatives, així com també fongs levaduriformes i miceliales.

Es recomanen per sembrar mostres que provenen de llocs normalment estèrils. No obstant això, no serveixen per microorganismes exigents.

També són útils per al manteniment de soques, sempre que no continguin glucosa.

Mitjans de cultiu enriquits

Si se'ls afegeix sang o sang escalfada als mitjans simples nutritiu, es converteixen en mitjans enriquits (agar sang i agar xocolata respectivament).

Aquests mitjans són molt útils per sembrar mostres que normalment són estèrils, per rescatar ceps que es troben febles i per aïllar microorganismes exigents des del punt de vista nutricional.

Mitjans de cultiu selectius

Els mitjans de cultiu selectius a més de contenir nutrients essencials per al creixement de certs microorganismes d'interès, també se li afegeixen substàncies inhibidores, com ara antibiòtics, antifúngics, colorants, sals biliars, entre d'altres.

Les substàncies inhibidores tenen la finalitat de reduir la varietat de ceps que puguin créixer, afavorint el creixement d'un grup particularment especial que es vol rescatar.

Exemple: brou EC (especial per coliformes totals i fecals) o agar Sabouraud amb antibiòtics (específic per fongs).

Mitjans de cultiu diferencials

Els mitjans diferencials contenen elements nutricionals necessaris per al creixement d'un grup específic de microorganismes i més conté substàncies que en presència de certs microorganismes seran metabolitzats o degradats.

És a dir, produiran reaccions químiques que d'una o altra manera serà evidenciada en el medi de cultiu.

Algunes reaccions alcalinitzen o acidifiquen el medi i gràcies a la presència d'un indicador de pH, aquests canvis es poden evidenciar a través d'un viratge de color al medi i de la colònia.

Per tant, entre un gran grup de bacteris que poden créixer en aquest mitjà es distingiran les que metabolitzen o degraden la substància i els que no ho fan, simplement observant el color de la colònia i de l'mig.

Per exemple, l'agar sang permet distingir els bacteris que produeixen hemòlisi beta (halo transparent) de les que produeixen hemòlisi alfa (halo verdós) i de les que no produeixen hemòlisi.

Mitjans selectius i diferencials

Un exemple d'això és el que passa en l'agar MacConkey. És selectiu ja que permet únicament el creixement de bacils Gram negatius; i és diferencial, ja que en ell es poden distingir els bacteris fermentadors de lactosa (colònies color fúcsia) de les no fermentadoras (color rosat pàl·lid o incolor).

Mitjans de cultiu de transport

Com el seu nom indica, són mitjans utilitzats per a transportar mostres que han estat presa en un lloc més o menys llunyà a el laboratori que processarà la mostra. El mitjà de transport conserva la mostra en les millors condicions perquè s'obtinguin resultats fiables.

Aquests mitjans de cultiu tenen característiques molt especials, ja que no poden excedir-se en nutrients, ja que es requereix que la població bacteriana que es troba present es mantingui viable, però sense que augmentin en nombre.

En general són mitjans semisòlids, el que permet que la mostra es mantingui hidratada. No obstant això, no ha escatimar en fer arribar la mostra el més aviat possible a laboratori. Exemples de mitjans de transport: mitjà Stuart, Cary Blair i Amies.

Mitjans cultiu d'enriquiment

Aquests mitjans de cultiu són líquids. S'utilitzen per rescatar patògens específics que en un moment donat puguin estar presents en una mostra en mínima quantitat.

També és útil per rescatar una soca patògena que pugui estar feble per algun tractament previ rebut. Ex: aigua peptonada, brou tioglicolat i brou selenita.

Aquests mitjans tenen substàncies inhibidores que eviten el creixement de la microbiota acompanyant, i nutrients específics que afavoreixen el desenvolupament de l'microorganisme d'interès.

Mitjans de cultiu amb fins d'identificació

Aquests mitjans posseeixen substàncies que poden ser metabolitzades químicament per certs bacteris, produint reaccions químiques que evidencien la presència d'enzims o vies metabòliques específiques.

Per tant, són usades com a proves bioquímiques que ajuden a el reconeixement de l'gènere i de l'espècie d'un grup de soques en particular. Ex: El medi Kligler evidència si el microorganisme és capaç de fermentar la glucosa i la lactosa, si produeix sulfur d'hidrogen i gas.

Aquest mitjà conté substàncies reveladores que permeten observar la reacció, tal com l'indicador de pH, i els ions de ferro.

Aquesta simple prova pot diferenciar dos grans grups de microorganismes bacterians, com són els bacteris pertanyents a la família Enterobacteriaceae dels bacteris anomenades no fermentadors.

Mitjans per explicar colònies

Aquests són mitjans simples, no selectius que serveixen per a la quantificació d'una població microbiana, com ara el mitjà compte estàndard. El tipus de microorganisme que creixerà en aquest mitjà dependrà de les condicions de temperatura i d'oxigen que s'estableixin.

Mitjans de cultiu per a prova de susceptibilitat

El mitjà estandarditzat per a tal fi és l'agar Müeller Hinton, aquest mitjà és ideal per avaluar el comportament dels diferents antibiòtics enfront d'un microorganisme patogen aïllat.

És especialment útil en bacteris poc exigent, mentre que en bacteris exigents només es pot utilitzar si aquest és suplementat amb sang.

Mitjans de cultiu per a manteniment

Aquests mitjans tenen com a finalitat reproduir a l'microorganisme ia més mantenir en un major temps possible la viabilitat del bacteri o fong ia més que es preservin les seves funcions fisiològiques.

Una característica important és que aquest tipus de mitjà no ha de contenir glucosa, ja que si bé és un element que proporciona un creixement ràpid, també la seva fermentació produeix àcids que disminueixen la vida de l'microorganisme.

Alguns laboratoris necessiten mantenir viables a certs microorganismes per ser utilitzats posteriorment en estudis d'investigació, controls interns o per a fins docents.

preparació

En l'actualitat hi ha moltes marques comercials que distribueixen els diferents mitjans de cultiu. Els mitjans vénen en forma liofilitzada o deshidratada, continguts en flascons hermètics i protegits de la llum.

Cada mitjà porta una etiqueta on s'especifica el nom de l'mig, els seus components, nombre de lot i quant cal pesar per preparar un litre de medi de cultiu.

Com diluent s'utilitza aigua destil·lada. La quantitat pesada es dissol en un litre d'aigua destil·lada fins que la barreja quedi homogeneïtzada. La majoria dels mitjans es duen a l'autoclau, a 15 lliures de pressió, 121 ° C de temperatura, per 15 minuts de temps.

Els mitjans líquids es autoclavan ja distribuïts en els seus respectius tubs de treball, mentre que els mitjans sòlids es autoclavan en matrassos Erlenmeyer.

Aquests últims es deixen reposar fins que assoleixin una temperatura de 55 ° C i es serveix en les plaques de Petri dins d'una campana de flux laminar o prop de l'encenedor de Bunsen. Es deixen solidificar i es guarden a la nevera de forma invertida.

També hi ha mitjans de cultiu sòlids que es distribueixen en tubs, deixant-se solidificar bé sigui en tacs (rectes) o en pic de flauta (inclinats).

Abans d'utilitzar qualsevol mitjà de cultiu preparat, bé sigui sòlid o líquid, aquest ha de temperar abans de sembrar la mostra.

importància

Els mitjans de cultiu sense cap mena de dubte són una eina de treball molt valuosa per als microbiòlegs, doncs aquests fan possible la recuperació de l'agent infecciós que en un determinat moment pugui estar afectant a un individu o contaminant un aliment, un ambient o una superfície.

En aquest sentit, es pot dir que la microbiologia té diversos camps, entre ells està la microbiologia clínica, industrial, ambiental, d'aliment, entre altres i en totes s'utilitzen els mitjans de cultiu.

Per descomptat, el tipus de mitjà utilitzat en cada cas pot variar d'acord a les necessitats i a el tipus de mostra processada. També influeix el grup de microorganisme buscat.

L'aïllament de l'microorganisme patogen o causant d'alguna contaminació és indispensable per poder col·locar un tractament efectiu o adoptar procediments que ajudin a eliminar el contaminant en qüestió.

En el cas de la microbiologia clínica, no només és important aïllar el microorganisme i identificar-lo (conèixer gènere i espècie), sinó que a més s'ha de realitzar l'antibiograma.

Aquest estudi que també utilitza un mitjà de cultiu, permetrà dir què antimicrobià és sensible i quin és resistent o en poques paraules, quin es pot utilitzar com a tractament i quina no.

Per tant, els mitjans de cultiu en general no poden faltar en un laboratori de microbiologia, sigui quin sigui l'àrea.

Finalment, es pot dir que els mitjans de cultiu han permès investigar diversos aspectes, tant dels bacteris com dels fongs.

Control de qualitat dels mitjans de cultiu

La preparació i ús dels mitjans de cultiu no s'ha de fer a la lleugera. A cada laboratori ha d'haver un departament que apliqui protocols de control de qualitat als mitjans, cada vegada que es preparen lots nous, i així garantir que estan degudament preparats, estèrils i funcionals.

Per avaluar la seva esterilitat, es prenen a l'atzar un o dos mitjans de cada lot i s'incuba a 37 ° C per diversos dies (no ha d'existir creixement). Per comprovar la seva funció s'utilitzen soques de referència ATCC (American Type Culture Collection) degudament conreades i viables.

Rebuig dels mitjans de cultiu

Després d'usar els mitjans de cultiu, aquests han de ser descartats de manera que no contamini a el medi ambient.

Per a això, el material s'esterilitza en autoclau abans que sigui rebutjat. Posteriorment, es retira el material de la cristalleria. Aquesta última passa a ser rentada, assecada, esterilitzada i guardada per al seu posterior ús. En cas d'usar plaques sol ús aquestes s'esterilitzen i posteriorment es rebutgen en bosses especials.

referències

1. Borrego La Microbiologia en segells VIII. Robert Koch: El triomf de la perseverança (I). Notícia SEM 2018, 117 (1): 1-18 Universitat de Màlaga. Disponible a: jornades.uab.cat/
2. Volcy C. Gènesi i evolució dels postulats de Koch i la seva relació amb la fitopatologia. Una revisió Colomb. 2008; 26 (1): 107-115. Disponible a: scielo.org.co/
3. Burguet Llac Nancy, Castell Abraham Lourdes. Control de qualitat dels mitjans de cultiu utilitzats en el monitoratge ambiental de les àrees classificades de producció. Rev Cubana Hig Epidemiol 2013; 51 (2): 155-160. Disponible a: Scielo.
4. Bonilla M, Pajares S, Vigueras J, Sigala J, Le Borgne S. Material didàctic manual de pràctiques de microbiologia bàsica. Universitat autònoma metropolitana. Divisió de Ciències Naturals i Enginyeria. Unitat Cuajimalpa. 2016. Disponible a: cua.uam.mx/
5. Carbajal A. Mitjans de cultiu cel·lular: una revisió. Labome The world of Laboratories. University of Pittsburgh Medical Center, United States. 2013 disponible a: és /
6. Köneman I, Allen S, Janda W, Schreckenberger P, Winn W. (2004). Diagnòstic Microbiològic. 5ta ed. Editorial Panamericana SA Argentina.
7. Forbes B, Sahm D, Weissfeld A. (2009). Diagnòstic Microbiològic de Bailey & Scott. 12 ed. Editorial Panamericana SA Argentina.