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 entrante 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 partículas de aire 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 suele ser algo turbulento, lo que potencialmente puede resultar en la exposición del usuario a los organismos que se utilizan. En resumen, 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 de limpieza de flujo laminar horizontal, el aire filtrado 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 fueron diseñados originalmente para proporcionar un entorno libre de partículas para la fabricación de componentes semiconductores. Las mesas limpias brindan protección al producto contra la contaminación microbiana, pero no brindan protección personal ni 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. Las mesas limpias son aceptables para el trabajo de cultivo de tejidos solo con líneas celulares que se consideran de bajo riesgo (agentes BSL-1) para los trabajadores del laboratorio (incluidas las personas inmunocomprometidas 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 cabinas 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 de Clase II y Clase III también brindan protección al producto. La protección del personal se logra mediante el flujo de aire entrante a través del frente del gabinete; la protección del producto se logra mediante un flujo de aire filtrado HEPA descendente 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: Las cabinas 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.

Los BSC de Clase I son similares a las campanas químicas en que el aire entrante ingresa por el frente del gabinete, fluye a través del área de trabajo, sale por la parte posterior del gabinete y se expulsa al exterior. La principal diferencia es que las campanas químicas generalmente 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 un BSC Clase I debe pasar a través de un filtro HEPA antes de ser exhausto 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, los BSC de Clase I no brindan protección al producto. Los BSC de Clase I son adecuados para trabajos que involucran agentes BSL-1, -2 o -3 cuando no se requiere protección del producto. Los 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, los productos y el medio ambiente. Todos los BSC de clase II están diseñados para trabajar con organismos BSL-1, -2 y -3. Los BSC de Clase II se dividen en gabinetes de 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 interno 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 del pleno o conducto con presión positiva daría como resultado una pérdida de contención y una posible liberación de material. Todo el aire de descarga se filtra con HEPA antes de salir, ya sea a la habitación o a través de conductos hacia el exterior a través de una conexión de dosel que sirve para minimizar el efecto de las fluctuaciones en el flujo de aire de la habitación en el rendimiento del gabinete. La recirculación de aire dentro del gabinete y la descarga del aire de escape directamente a la habitación impiden el uso de gabinetes Tipo A1 para productos químicos volátiles o radionucleidos volátiles. Se pueden utilizar cantidades mínimas de productos químicos tóxicos volátiles o radionucleidos 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. Los 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 hacia la habitación o a través de conductos hacia el exterior a través de una conexión de dosel. Sólo cuando el BSC tiene un conducto hacia el exterior cumple con los requisitos del antiguo BSC Clase II, Tipo B3. Se pueden utilizar cantidades mínimas de productos químicos tóxicos volátiles o radionúclidos en el BSC Tipo A2 si su escape al exterior se realiza 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 pequeñas cantidades de carcinógenos y radionúclidos volátiles necesarios para el trabajo microbiológico puedan manipularse de manera segura. Para evitar la acumulación de estos químicos dentro del gabinete, el aire de flujo descendente se “divide”, con una porción dirigida al frente del gabinete y una porción dirigida a la parte posterior del gabinete, donde sale directamente a través de un filtro HEPA y hacia el exterior. a través de conductos duros sin recirculación dentro del gabinete. Los productos químicos volátiles deben manipularse en la parte trasera del gabinete de escape directo para evitar la recirculación. Aproximadamente el 30% del aire saliente se recircula como aire descendente filtrado con 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 porción de escape directo (trasera) del BSC.

Los gabinetes tipo B2 mantienen una velocidad frontal promedio de 100 pies por minuto. Estos gabinetes se conocen como “gabinetes de escape total” porque todo el aire de entrada y descendente pasa a través del gabinete solo una vez (sin recirculación) y luego se expulsa directamente a través de un filtro HEPA y hacia el exterior a través de conductos duros. Debido a que no hay recirculación de aire dentro del gabinete, se debe extraer aire descendente de la habitación (en la parte superior del gabinete) y luego filtrarlo HEPA antes de ingresar al gabinete. Los gabinetes tipo B2 son adecuados para agentes BSL-1, -2 o -3 tratados con productos químicos tóxicos volátiles y radionucleidos 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 sólo cuando sea necesario para el uso de químicos tóxicos volátiles y radionucleidos volátiles. Los gabinetes tipo B2 no brindan protección de bioseguridad adicional sobre otros BSC de Clase II.

Los 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 de protección del producto y del medio ambiente. Tanto el aire de suministro como el de salida están filtrados con 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 dentro y fuera de los 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 Clase III brindan el nivel más alto de contención y se pueden usar para trabajos que involucran cualquier agente infeccioso; sin embargo, son más apropiados para trabajos que involucran agentes BSL-4. .

El fabricante del gabinete prueba los BSC comerciales de acuerdo con los criterios de la National Sanitation Foundation (NSF). Los gabinetes que cumplen con los criterios de la NSF en cuanto a 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 exigen la certificación de campo en las siguientes circunstancias: 1) tras la instalación de un nuevo BSC, 2) anualmente a partir de entonces, 3) después de realizar la reparación o el mantenimiento y 4) después de reubicar el BSC.

El estándar 49 de NSF proporciona criterios para la construcción de BSC, pruebas realizadas por los fabricantes (incluidas pruebas de contención biológica) y 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 NSF para la certificación de campo de BSC. Las pruebas de certificación de campo incluyen:

La universidad tiene un acuerdo de certificación BSC exclusivo con un certificador BSC aprobado para garantizar el precio más competitivo para la certificación de BSC en el campus universitario. 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 por la reparación y el mantenimiento de los 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 al (775)-784-4342.

La instalación y el uso de un BSC es una indicación de que se necesitan prácticas laborales seguras para prevenir la contaminación y la infección. Los BSC modernos están ampliamente diseñados y proporcionan una excelente contención de microorganismos; sin embargo, no sustituyen las buenas prácticas laborales y sólo pueden servir para complementar 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 pasa a la parte superior del banco limpio y al filtro HEPA de suministro. El aire filtrado por HEPA ingresa al área de trabajo del banco limpio y sale por la abertura de la hoja en la parte delantera del equipo. Algunos bancos de limpieza de flujo vertical tienen aire recirculado a través de rejillas delanteras y/o traseras.

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

Puede extraerse a la habitación o al exterior a través de una conexión de dosel. Descripción del diagrama: El aire de la habitación ingresa a la abertura frontal del gabinete de bioseguridad, debajo de la hoja. Luego, el aire viaja a través de las rejillas en la parte inferior delantera y trasera de la superficie de trabajo, donde sube por el pleno común hacia el ventilador de escape. 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 ser expulsada 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 rígido hacia el exterior. Descripción del diagrama: El aire ambiente ingresa al frente del gabinete de bioseguridad Clase II Tipo B1 a través de la abertura frontal, debajo de la hoja. Parte del aire viaja a través de una cámara de escape dedicada a presión negativa en la parte trasera del equipo, donde luego viaja a través de un filtro HEPA de escape; Luego, el aire filtrado HEPA sale del gabinete a través de una conexión directa al sistema de escape del edificio. El resto del 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 suministro de aire, de modo que el aire que ingresa al área de trabajo del BSC esté filtrado con HEPA.

Conducto duro hacia el exterior. Descripción del diagrama: El aire de la habitación ingresa al frente del gabinete de bioseguridad Clase II, Tipo B2 a través de la abertura frontal, debajo de la hoja. El aire ambiente 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 pasar al área de trabajo del gabinete de bioseguridad. Luego, el aire en el BSC 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 del gabinete de bioseguridad Clase II, Tipo C1 a través de la abertura frontal, debajo de la hoja. Luego, el aire en el área de trabajo del BSC se divide, parte regresa a un ventilador de suministro y un filtro de suministro, y otra parte viaja a través de un ventilador de escape y un filtro HEPA de escape. El aire filtrado con HEPA sale directamente a la habitación.

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

Todos los diagramas fueron adaptados de BMBL, sexta edición de 2020, Centros para el Control de Enfermedades.

Capítulo 9: Cultivo de células y tejidos humanos