Capítulo 8, Manual de bioseguridad: Ventilación de laboratorio para bioseguridad

Las campanas tradicionales de laboratorio para productos químicos (o humos) están diseñadas para capturar y controlar los vapores químicos y alejarlos del trabajador. Aunque el flujo de aire hacia adentro brinda protección al usuario, las campanas químicas no brindan protección al producto (el organismo deseado que se manipula). A menos que se agregue un filtro de aire de partículas de alta eficiencia (HEPA), las campanas químicas no brindan protección contra la liberación de organismos viables al medio ambiente. El flujo de aire dentro de una campana química a menudo es algo turbulento, lo que potencialmente puede resultar en la exposición del usuario a los organismos que se utilizan. En definitiva, una campana química no es una cabina de seguridad biológica y no debe utilizarse para el manejo y manipulación de agentes patógenos.

Con los bancos limpios de flujo laminar horizontal, el aire filtrado por HEPA fluye horizontalmente a través del espacio de trabajo directamente hacia el usuario (consulte el diagrama al final de este capítulo). Estos bancos limpios brindan protección al producto y se diseñaron originalmente para proporcionar un entorno libre de partículas para la fabricación de componentes semiconductores. Los bancos limpios brindan protección al producto contra la contaminación microbiana, pero no brindan protección personal ni protección ambiental. De hecho, el flujo horizontal de aire soplará agentes biológicos directamente hacia el usuario y hacia el laboratorio. Los bancos limpios no son un gabinete de seguridad biológica y no deben usarse con ningún material (biológico, químico o radiológico) que requiera contención para la protección del personal o del medio ambiente. Los bancos limpios son aceptables para el trabajo de cultivo de tejidos solo con líneas celulares consideradas de bajo riesgo (agentes BSL-1) para los trabajadores de laboratorio (incluidas las personas inmunodeprimidas que pueden frecuentar el laboratorio). Las líneas celulares humanas y las líneas celulares de primates no humanos generalmente se consideran agentes BSL-2 y no serían adecuadas para su uso en un banco limpio.

Hay tres clases de gabinetes de seguridad biológica (BSC), clase I, II y III (consulte el esquema a continuación). Todos los BSC brindan protección al personal y al medio ambiente, y los BSC Clase II y Clase III también brindan protección al producto. La protección del personal se logra mediante el flujo de aire hacia adentro a través del frente del gabinete; la protección del producto se logra mediante el flujo de aire filtrado HEPA hacia abajo desde la parte superior del gabinete; y la protección del medio ambiente se logra mediante la filtración HEPA del aire de escape. Los BSC de clase II son, con mucho, el gabinete más común utilizado en los laboratorios de investigación biomédica y actualmente no hay BSC de clase I o III en uso en la Universidad de Nevada, Reno.

Descripción del diagrama: Los gabinetes de bioseguridad pertenecen a una de tres clases, Clase I, Clase II o Clase III. Dentro de la Clase II, los gabinetes se desglosan por tipo. Los gabinetes tipo A existen como tipo A1 o tipo A2. Los gabinetes Tipo B existen como Tipo B1 o Tipo B2. Los gabinetes tipo C solo existen como tipo C1.

Las BSC de Clase I son similares a las campanas químicas en el sentido de que el aire que entra entra por la parte delantera de ese gabinete, fluye a través del área de trabajo, sale por la parte trasera del gabinete y sale al exterior. La principal diferencia es que las campanas químicas por lo general no tienen ningún mecanismo de filtración para evitar que los contaminantes se liberen al exterior (a menos que se agregue un filtro o depurador), mientras que todo el aire extraído de una BSC Clase I debe pasar por un filtro HEPA antes de ser expulsado. agotado al aire libre. La entrada de aire en un BSC Clase I brinda protección al personal, y la filtración HEPA del aire de escape brinda protección ambiental; sin embargo, las BSC Clase I no brindan protección al producto. Las BSC de clase I son adecuadas para trabajos con agentes BSL-1, -2 o -3 cuando no se requiere protección del producto. Las BSC de clase I generalmente solo se usan para albergar equipos cuando es posible la liberación de aerosoles infecciosos.

Los gabinetes Clase II están diseñados para la protección del personal, del producto y del medio ambiente. Todos los BSC de clase II están diseñados para trabajar con organismos BSL-1, -2 y -3. Los BSC Clase II se dividen en gabinetes tipo A y B según la construcción, el flujo de aire y los sistemas de escape (consulte los diagramas al final de este capítulo).

Los gabinetes tipo A1 tienen un flujo de aire hacia adentro de 75 pies por minuto (fpm) y recirculan aproximadamente el 70 % del aire de descarga a través del filtro HEPA de suministro de regreso a la zona de trabajo. Algunos gabinetes Tipo A1 tienen cámaras de aire potencialmente contaminadas que tienen presión positiva. Cualquier ruptura de la cámara de presión positiva o de los conductos daría como resultado la pérdida de contención y la posible liberación de material. Todo el aire de descarga se filtra con HEPA antes de que se escape, ya sea a la habitación o a través de conductos hacia el exterior a través de una conexión de techo que sirve para minimizar el efecto de las fluctuaciones en el flujo de aire de la habitación en el rendimiento del gabinete. La recirculación del aire dentro de la cabina y la descarga del aire de escape directamente a la habitación impiden el uso de cabinas Tipo A1 para productos químicos volátiles o radionúclidos volátiles. Se pueden utilizar cantidades diminutas de productos químicos tóxicos volátiles o radionúclidos en el BSC Tipo A2 si se expulsa al exterior a través de una conexión de cubierta.

Los gabinetes tipo A2 son similares a los gabinetes tipo A1 pero tienen dos diferencias notables. Las BSC tipo A2 mantienen una velocidad frontal promedio de 100 pies por minuto y todos los conductos de escape y cámaras se mantienen bajo presión negativa. El aire del BSC se expulsa a través de un filtro HEPA y ya sea hacia la habitación o mediante un conducto hacia el exterior a través de una conexión de dosel. Solo cuando el BSC se canaliza hacia el exterior cumple con los requisitos del antiguo BSC Clase II, Tipo B3. Se pueden utilizar cantidades diminutas de productos químicos tóxicos volátiles o radionúclidos en el BSC tipo A2 solo si sale al exterior a través de una conexión de cubierta.

Los gabinetes tipo B1 mantienen una velocidad frontal promedio de 100 pies por minuto y están diseñados para que las pequeñas cantidades de carcinógenos y radionúclidos volátiles necesarios para el trabajo microbiológico se puedan manipular de manera segura. Para evitar la acumulación de estos productos químicos dentro del gabinete, el flujo de aire descendente se "divide", con una porción dirigida al frente del gabinete y una porción dirigida a la parte posterior del gabinete donde se expulsa directamente a través de un filtro HEPA y al exterior. a través de conductos rígidos sin recirculación dentro del gabinete. Los productos químicos volátiles deben manipularse en la parte de escape directo (trasera) del gabinete para evitar la recirculación. Aproximadamente el 30 % del aire saliente se recircula como aire de flujo descendente filtrado por HEPA. Los gabinetes tipo B1 son adecuados para agentes BSL-1, -2 o -3 tratados con químicos tóxicos volátiles y radionúclidos volátiles utilizados en estudios microbiológicos si el trabajo se realiza en la parte de escape directo (posterior) del BSC.

Los gabinetes tipo B2 mantienen una velocidad frontal promedio de 100 pies por minuto. Estos gabinetes se denominan "gabinetes de escape total" porque todo el aire de entrada y salida pasa a través del gabinete solo una vez (sin recirculación) y luego se expulsa directamente a través de un filtro HEPA y al exterior a través de conductos rígidos. Debido a que no hay recirculación de aire dentro del gabinete, el aire de flujo descendente debe aspirarse desde la habitación (en la parte superior del gabinete) y luego filtrarse con HEPA antes de ingresar al gabinete. Los gabinetes tipo B2 son adecuados para agentes BSL-1, -2 o -3 tratados con químicos tóxicos volátiles y radionúclidos volátiles utilizados en estudios microbiológicos. Debido a que no hay recirculación de aire dentro del gabinete, los gabinetes Tipo B2 son costosos de operar y deben especificarse solo cuando se requieran para el uso de químicos tóxicos volátiles y radionúclidos volátiles. Los gabinetes tipo B2 no brindan protección de bioseguridad adicional en comparación con otros BSC de Clase II.

Las BSC de clase III tienen un diseño de caja de guantes (contención hermética a los gases) que proporciona el más alto nivel de protección del personal, así como del producto y del medio ambiente. Tanto el aire de suministro como el de escape tienen filtrado HEPA. Estos gabinetes deben mantenerse bajo una presión negativa mínima de 0,5" wg El aire de escape se descarga al exterior a través de filtros HEPA dobles (o HEPA e incineración de aire). El paso de materiales hacia y desde BSC Clase III requiere el paso a través de un tanque de inmersión o caja de paso de doble puerta que se puede descontaminar (p. ej., un autoclave).Los gabinetes de clase III brindan el más alto nivel de contención y se pueden usar para trabajos que involucren cualquier agente infeccioso; sin embargo, son más apropiados para trabajos que involucren agentes BSL-4 .

Los BSC comerciales son probados por el fabricante del gabinete de acuerdo con los criterios de la National Sanitation Foundation (NSF). Los gabinetes que cumplen con los criterios de la NSF para las características de rendimiento, incluida la contención biológica, la ventilación, las fugas del gabinete y las fugas del filtro HEPA, están certificados por la NSF. También se requiere la certificación de campo de los BSC para garantizar que el gabinete siga funcionando como cuando obtuvo la certificación NSF en la fábrica. Los CDC y los NIH requieren la certificación de campo en las siguientes circunstancias: 1) al instalar un nuevo BSC, 2) anualmente a partir de entonces, 3) después de que se realice la reparación o el mantenimiento, y 4) después de que se reubique el BSC.

El estándar NSF 49 proporciona criterios para la construcción de BSC, las pruebas realizadas por los fabricantes (incluidas las pruebas de contención biológica) y la certificación de campo. NSF también ha establecido un programa de certificación para certificadores de campo para garantizar un nivel mínimo de competencia y profesionalismo. Se recomienda que se utilicen certificadores de campo de la NSF para la certificación de campo de los BSC. Las pruebas de certificación de campo incluyen:

La universidad tiene un único acuerdo de certificación BSC con un certificador BSC aprobado para garantizar el precio más competitivo para la certificación de BSC en el campus de la Universidad. A través de este acuerdo, la Oficina de Investigación e Innovación y el Departamento de EH&S realizan y pagan una certificación anual de un BSC. El pago de la reparación y el mantenimiento de las BSC más allá de la certificación anual es responsabilidad del laboratorio o departamento individual. Este programa está coordinado por Cheston Carpenter en EH&S y las preguntas o problemas relacionados con la certificación de BSC deben dirigirse a él a [email protected] o (775)-784-4342.

La instalación y el uso de un BSC es una indicación de que se necesitan prácticas de trabajo seguras para prevenir la contaminación y la infección. Los BSC modernos están ampliamente diseñados y proporcionan una excelente contención de microorganismos; sin embargo, no son sustitutos de las buenas prácticas de trabajo y solo pueden servir para complementar a un trabajador seguro. Las siguientes son recomendaciones generales para el uso de BSC.

Un diseño típico para trabajar de limpio a sucio (de izquierda a derecha) en un BSC

Descripción del diagrama: El aire de la habitación se mueve hacia la parte superior del banco limpio y hacia el filtro HEPA de suministro. El aire filtrado con HEPA se mueve hacia el área de trabajo del banco limpio y sale por la abertura de guillotina en la parte delantera del equipo. Algunos bancos limpios de flujo vertical tienen aire recirculado a través de rejillas delanteras y/o traseras.

Descripción del diagrama: El aire de la habitación ingresa al frente de la cabina de bioseguridad a través de la abertura frontal, debajo del marco. Luego, el aire se mueve hacia la parte posterior del gabinete a través de la cámara de escape, mientras que algo de aire recircula dentro del área de trabajo del equipo. El aire finalmente se mueve a través de un filtro HEPA de escape en la parte superior del gabinete, que luego expulsa el aire filtrado HEPA a la habitación.

Se puede descargar a la habitación o al exterior a través de la conexión del dosel. Descripción del diagrama: El aire de la habitación se mueve hacia la abertura frontal de la cabina de bioseguridad, debajo de la guillotina. Luego, el aire viaja a través de las rejillas en la parte inferior delantera y trasera de la superficie de trabajo, donde sube por la cámara de aire común hacia el extractor de aire. Luego, el aire se divide, una parte viaja a través de un filtro HEPA de suministro hacia el área de trabajo del gabinete y otra parte viaja a través del filtro HEPA de escape antes de salir a la habitación. Desde 2010, existe una diferencia mínima entre la Clase II, Tipo A1 y la Clase II, Tipo A2, excepto por la velocidad de entrada.

Conducto duro hacia el exterior. Descripción del diagrama: El aire de la habitación se mueve hacia el frente de la cabina de bioseguridad Clase II Tipo B1 a través de la abertura frontal, debajo del marco. Parte del aire viaja a través de una cámara de escape exclusiva de presión negativa en la parte trasera del equipo, donde luego viaja a través de un filtro HEPA de escape; Luego, el aire filtrado con HEPA sale del gabinete a través de una conexión directa al sistema de escape del edificio. Otro aire en el área de trabajo del gabinete de bioseguridad viaja a través de un filtro HEPA de suministro, donde el soplador lo presuriza positivamente. Se proporciona filtración HEPA adicional para el aire de suministro para que el aire que se mueve hacia el área de trabajo del BSC se filtre con HEPA.

Conducto duro hacia el exterior. Descripción del diagrama: El aire de la habitación se mueve hacia el frente de la cabina de bioseguridad Clase II, Tipo B2 a través de la abertura frontal, debajo del marco. El aire de la habitación también ingresa al equipo a través de una abertura en la parte superior del equipo, donde viaja a través de un filtro HEPA de suministro antes de moverse al área de trabajo del gabinete de bioseguridad. El aire en el BSC luego sale del equipo a través de una cámara de escape de presión negativa, donde pasa a través de un filtro HEPA de escape antes de viajar a través de una conexión directa al sistema de escape del edificio.

No conectado al sistema de escape del edificio. Descripción del diagrama: El aire de la habitación ingresa al frente de la cabina de bioseguridad Clase II, Tipo C1 a través de la abertura frontal, debajo del marco. Luego, el aire en el área de trabajo del BSC se divide, y parte regresa a un ventilador de suministro y un filtro de suministro, y otro aire viaja a través de un ventilador de escape y un filtro HEPA de escape. El aire filtrado con HEPA se expulsa directamente a la habitación.

Conectado al sistema de escape del edificio. Descripción del diagrama: El aire de la habitación ingresa al frente de la cabina de bioseguridad Clase II, Tipo C1 a través de la abertura frontal, debajo del marco. Luego, el aire en el área de trabajo del BSC se divide, y parte regresa a un ventilador de suministro y un filtro de suministro, y otro aire viaja a través de un ventilador de escape y un filtro HEPA de escape. El aire filtrado con HEPA se expulsa directamente a la habitación. Una abertura/brecha de dosel en la parte frontal superior del BSC permite que el aire de la habitación viaje hacia el conducto de escape del edificio sin tener que viajar a través del BSC. Los conductos flexibles opcionales conectan el conducto de escape al sistema de escape de la instalación.

Todos los diagramas están adaptados de BMBL, 6.ª edición 2020, Centros para el Control de Enfermedades.

Capítulo 9: Cultivo de células y tejidos humanos