Method Article
Although researchers are generally knowledgeable about procedures and safety precautions required for biosafety level 1 or 2 (BSL-1/2) experiments, they may not be familiar with experimental procedures in BSL-4 suit laboratories. This article provides a detailed visual demonstration of BSL-4 suit laboratory systems check, laboratory entry, movement, and exit procedures.
Biosafety level 4 (BSL-4) suit laboratories are specifically designed to study high-consequence pathogens for which neither infection prophylaxes nor treatment options exist. The hallmarks of these laboratories are: custom-designed airtight doors, dedicated supply and exhaust airflow systems, a negative-pressure environment, and mandatory use of positive-pressure (“space”) suits. The risk for laboratory specialists working with highly pathogenic agents is minimized through rigorous training and adherence to stringent safety protocols and standard operating procedures. Researchers perform the majority of their work in BSL-2 laboratories and switch to BSL-4 suit laboratories when work with a high-consequence pathogen is required. Collaborators and scientists considering BSL-4 projects should be aware of the challenges associated with BSL-4 research both in terms of experimental technical limitations in BSL-4 laboratory space and the increased duration of such experiments. Tasks such as entering and exiting the BSL-4 suit laboratories are considerably more complex and time-consuming compared to BSL-2 and BSL-3 laboratories. The focus of this particular article is to address basic biosafety concerns and describe the entrance and exit procedures for the BSL-4 laboratory at the NIH/NIAID Integrated Research Facility at Fort Detrick. Such procedures include checking external systems that support the BSL-4 laboratory, and inspecting and donning positive-pressure suits, entering the laboratory, moving through air pressure-resistant doors, and connecting to air-supply hoses. We will also discuss moving within and exiting the BSL-4 suit laboratories, including using the chemical shower and removing and storing positive-pressure suits.
עניין מדעי פתוגנים אקזוטיים, גבוהה מכך גדל בהתמדה בשנים האחרונות. עניין מיוחד הם פתוגנים נחשבים המתעוררים או מחדש המתעורר סוכנים כי הם נשק ביולוגי פוטנציאלי. מבחינת עדיפות מחקר סיכון, פתוגנים אלה מסווגים על ידי המרכז לבקרת מחלות ומניעתן (CDC) כפי קטגוריה טרור ביולוגי AC סוכני 1. בנוסף, פתוגנים גבוהה תוצאה מסווגים כסוכנים בחר [ורעלים] לגבי ייבוא, ייצוא, ותקנות גישה. בארצות הברית, את כללי הבטיחות הביולוגיים ונהלים שיש אחריו לעבודה עם פתוגנים מיוחדים הדורשים BSL-2, BSL-3, או כלת BSL-4 מפורטי בטיחות ביולוגית ב מיקרוביולוגיות ומעבדות ביו (BMBL) 2. פתוגנים הנתפסים להציג את הסיכון הבריאותי המשמעותי ביותר לבני אדם ו / או בעלי חיים נחשבים פתוגנים BSL-4. כתוצאה מכך, מחקר BSL-4 מחייב זהירות מיוחדת, highlהכשרה מיוחדת y, וכן מתקן חזק מיותר תשתית 3. כדי לשפר את המודעות כללית של האתגרים הקשורים מחקר BSL-4, הבנת דרישות פעולות בניית בלימה גבוהה, מערכות ניהול, בדיקות אימות שיגרתיות של בקרות הנדסה הכרחית. אנו שואפים לקדם את ההבנה הזו על ידי חזותית הצגת סטנדרטים מוגבר תפעול בטיחות ביולוגית, ואת הקושי גדל כתוצאה של הידיים על מחקר הבלימה BSL-4.
מתחם דיור BSL-4 חליפת מעבדות חייבות לעמוד בדרישות מחמירות כלל, אך לא רק, מערכות אוורור nonrecirculating ייעודיות, מערכת טיפול בפסולת קפדנית ומעבדת 4,5, ומערכות אוטומצית בניין (BAS) 2,6,7. אספקת אוויר מעבדה מסונן פעם ואוויר פליטה כפול-מסונן דרך בחלקיקים יעילים גבוהה (HEPA) מסננים, אשר recertified בשנה. בנוסףBMBL מטילה דרישות קפדניות טיהור בפסולת מוצקה אוסף טיהור של כל החומרים בשפכים לפני השחרור למערכת פסולת בכלל. כפילויות מרובות בנויות לתוך המערכת כדי למנוע שחרור של כל סוג של הפתוגן BSL-4. הפעילות במתקן צג BAS מרחוק והוא יכול לאתר את אזור הבעיה. מערכות תמיכת מתקן נבדקות מדי יום על ידי צוות לתפעול אופטימלי והודעה על בעיות בזמן אמת. כל המערכות שנבדקו על בסיס חוזר לציית CDC / אגף דרישות סוכני בחר ורעלים לתפעול המתקן.
בנוסף התקנים על המתקן הפיזי, צוות המעבדה לעבוד עם סוכנים בחרו ורעלים חייב להגיש הערכת סיכוני אבטחה (SRA) על ידי משרד המשפטים לפני העבודה עם או סביב סוכנים בחרו. בנוסף, הצוות עובד עם 1 Tier סוכני בחר (למשל, נגיף האבולה, anthracis Bacillus) חייב להיות רשוםבתוכנית אמינות צוות (PRP) כי הרף מעריך את הבריאות הגופנית והנפשית של חוקרים פרטיים 8. הקרנות הבריאות להעריך אם אנשים מסוגלים פיזי של ביצוע העבודה ב בלימת BSL-4 בצורה בטוחה. הקרנות בריאות נפש להעריך הרגשה כללית, רווחה פסיכולוגית ויכולת התאוששות ואת מודעות לבטיחות של צוות. באותו NIAID, מדענים עובדים עם סוכנים בחרו לעבור בדיקה נוספת שבה כל פרט המשלים בדוק ופניות סוכנות הלאומית גישה (ANACI) בדיקת רקע בוחן אישורים חינוכיים ומקצועיים, עבר פלילי, היסטוריה הפיננסית, וסיכון של השפעה זרה.
בהשוואת כניסת מעבדת BSL-2, כניסה אטימה מרבית דורשת השקעה משמעותית יותר של משאבים, זמן, והדרכה. לאחר אישור SRA ורישום עם אגף הסוכנים בחרו ורעלים, צוות חייב לעבור על ידות מחמירות רכבתing לפני הגישה במעבדות חליפת BSL-4. צוות המעבדה מקבל הכשרה על הפעלת המתקן, כולל בדיקות יומיות של פונקציות קריטיות ונהלי כניסה / יציאה 9. צוות מיומן גם על בטיחות ביולוגית מעבדה לטיפול ולשימוש חליפות בלחץ חיובי. חליפות לבנות מבד פוליאסטר עם ציפוי פולי ויניל כלוריד משמשים במתקן למחקר משולב NIH / NIAID בפורט דטריק. מתחם המשתמש סוגים אחרים / מותגים מסחריים של חליפות בלחץ חיובי עשוי לדרוש תהליכים תפעוליים שונים עבור נכנסים ויוצאים במעבדת BSL-4 מאלה המפורטים כאן. חוקר במתקנים באמצעות מאמר זה צריך להסביר את ההבדלים הללו לפני אימון. אימון Suit במתקן למחקר משולב NIH / NIAID בפורט דטריק כולל נהלים מסודרים עוטה את החליפה, הבטחת התביעה מתפקדת כראוי, לתקן ולתחזק חליפות (בתוך ומחוץ למעבדה), וההעברה בתוך המעבדה. עַלce הכשרה זו הושלמה, חבר צוות המעבדה יכול להתחיל לעבוד בתוך מעבדות חליפת BSL-4. בתחילה, אחר חונך חבר צוות מנוסה אחד-על-אחד חבר צוות המאומן החדש בחמשת הביקורים הראשונים במעבדות חליפת BSL-4. כדי לעבוד באופן עצמאי במתקן למחקר משולב NIH / NIAID בפורט דטריק, חבר הצוות החדש מאומן משלים מינימום של 40 ביקורים בפיקוח לתוך מעבדות חליפה BSL-4 עם לפחות 100 שעות של זמן עבודה מעשית בתוך מעבדות.
1. Checklist חיצוני יומי
2. נהלי כניסת המעבדה
3. תנועה בתוך מעבדות Suit BSL-4
4. הליכי יציאת מעבדת ממעבדות Suit BSL-4
5. BSL-4 נהלים מקלחים כימיים
6. נהלי חדר Suit לאחר היציאה מקלחת הכימי
7. מקלחת אישית ונהלי יציאת חדר השינוי החיצוני
צוות שהאומן בקפידה וביסודיות בטכניקות אלה על מנת להבטיח נהלים בטוחים ועקביים בתוך מתקן BSL-4. אתה מוודא כי המתקן מתפקד כראוי, כפי שמצוין על checklist היומי (איור 1), אנו מסוגלים להבטיח כי כל אמצעי הבקרה הניהולי והנדסה הנדרשת קיימים ומתפקדים לשמור על תפקוד בטוח כראוי בסביבה. התביעה בלחץ חיובי מספקת שכבה נוספת של הגנה על חבר צוות. תחזוקה ושימוש נכון של חליפות אלה היא חלק בלתי נפרד מיגון אישי עבור חבר צוות. באמצעות הקפדה על נהלים אלה, אין זיהומים רכשה מעבדה הוקלטו במתקן למחקר משולב NIH / NIAID בפורט דטריק.
איור 1: רשימה חזותית יומיתעבור מערכות תמיכה וגיבוי עבור BSL-4. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
הגדרנו את נהלי כניסה ויציאת BSL-4 בשימוש במתקן למחקר משולב NIH / NIAID בפורט דטריק לעבודה עם פתוגנים מסוכנים מאוד (סיכוני קבוצה 4). מטרה אחת לדמיין את נהלי BSL-4 כניסה ויציאה על מנת להדגיש את החשיבות של בטיחות של צוות המעבדה במהלך עבודה עם פתוגנים כאלה כדי למנוע זיהומים רכשו מעבדה. בלחץ שלילי, מעבדות BSL-4 לשמור על זרימת אוויר כיוונית פנימה על מנת להבטיח כי פתוגנים יהיה כלול בו במעבדה. חליפות בלחץ חיובי עם מערכות אוויר לנשימה ייעודית שלבשו קשר למתן צוות המעבדה של פתוגנים מוטסים עם צוות המעבדה. אחרי צוות המעבדה לעזוב את מעבדת BSL-4, מקלחת כימית מחטאת את פני השטח של החליפה המזוהמת ולכן מונעת אפשרות של זיהום שאר הבניין והאדם משתנה מתוך הבגד.
ככל שלמות positiחליפת ve בלחץ היא אחד מכמה מחסומים עיקריים חשובים להימנע מחשיפת הפתוגן פוטנציאל, צוות נדרש לבדוק אם קיימים דליפת חליפה לפני הכניסה ואחרי יציאה ממעבדות BSL-4. במקרה של דליפה, צוות מזהה את המיקום של ניהול מתקן דליפות והתראות. שיטות אלה מבטיחים תגובה מהירה לכל חשיפה לפתוגנים תוצאה גבוהה. למרות כל מאמץ נלקח לנטרל את סיכון לצוות המעבדה, פרות של החליפה עשויות להתרחש באמצעות כלי זכוכית, חדים, תוקפנות מן החי, או שימוש רצוף.
בעוד את שיטות העבודה שהוצגו כאן בדרך כלל בהתאם למפרטי BMBL שהתוו CDC 2, נהלים אלה הם ספציפיים IRF-פרידריך. מתקן BSL-4 לכל אחד יש מפרטי עיצוב בנייה שונים המשפיעים על שיטות המדויקות של פעולת מעבדה. הליכים חלופיים עבור הנכנסים והיוצאים מעבדות BSL-4 תלויה, בין השאר על התכנון וההפעלה של אלה laboratories. בנוסף, תקנות ממשלתיות במדינות שונות עשויות להיות גם השפעה על נהלי מעבדת BSL-4 בכל מדינה. אף על פי כן, הבנה כללית של נהלי BSL-4 ובניין ניטור מערכות התומכות הבטיחות של צוות המעבדה תעזור למנהלי בריאות אשר שוקלים את העיצוב של מבנים דומים ומשתפי פעולה מחוץ מעורבים במחקרים של פתוגנים בסיכון גבוהים.
פרודוקטיביות תגדל צוות מעבדה יותר מאומן כניסה ונהלי יציאת מעבדה BSL-4 ו בעריכת ניסויים בתנאי BSL-4. עם זאת, בעת תכנון פרוטוקולים עם משתפי פעולה בחוץ, מספיק זמן צריך להיות מוקצב לבצע אפילו פעולות מעבדה בסיסיות, וציפיות של מסגרות זמן ומספק תוצאות צריכות להיות מותאמות על ידי קבלת הקשיים כרוכים בעבודה במעבדות BSL-4. נחת כללית היא שכל ניסוי מבוצע ב BSL-2 (למשל, 2 שעות)ידרוש פעמיים את משך הזמן לבצע BSL-4 (למשל, 4 שעות).
The authors have nothing to disclose.
The content of this publication does not necessarily reflect the views or policies of the US Department of Health and Human Services or of the institutions and companies affiliated with the authors. KJ, MRH, and LB performed this work as employees of Battelle Government Services, Inc.; JHK as an employee of Tunnell Government Services, Inc.; and MGL as an employee of Lovelace Respiratory Research Institute, Inc. Tunnell Government Services and Lovelace Respiratory Research Institute are subcontractors of Battelle Memorial Institute under its prime contract with NIAID, under Contract No. HHSN272200700016I.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Micro-Chem Plus | National Chemical Laboratories | 255 | |
Windex | Grainger | 3U560 | |
Sperian aluminum pressure test cap | Honeywell Sperian | CC0199649 | |
Sperian suit repair kit | Honeywell Sperian | CC0199621 | |
Sperian Protection Suit Integrity Test Log | NA | NA | Created by individual lab |
Sperian positive pressure suit | Honeywell Safety Products | BSL 4-2 | |
Soapy water | NA | NA | Created by individual lab |
Outer suit gloves (canners) | Fisher | 19-019-601 | |
Outer suit gloves (MAPA) | Fisher | 2MYU1 | |
Inner nitrile suit gloves | Fisher | 19-050-592 | |
Zip Lube | Amazon | B000GKBEJA | |
Scrubs | Cintas | 60975/60976 | |
Socks | Cintas | 944 | |
Duct Tape | Pack-N-Tape | 51131069695 | |
Towels | Cintas | 2720 | |
O-rings | O-ring warehouse | AS568-343 | |
Overshoes | Amazon | B0034KZE22 | |
Plastic dunk tanks | Fisher | 14-831-113 | |
Entry and exit logbook | NA | NA | Created by individual lab |
Baby powder | Amazon | 44230 | |
Ethanol | Fisher | BP2818500 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved