Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Bezpieczeństwo biologiczne w laboratorium

Narażenie na szkodliwe czynniki biologiczne dotyczy głównie pracowników w laboratoriach kontroli jakości i jednostkach badawczych z obszaru służby zdrowia, mikrobiologii, biologii oraz biotechnologii. W sumie kwestie bezpieczeństwa biologicznego dotykają ponad 150 grup zawodowych. Ograniczenie ryzyka związanego z pracą z czynnikami biologicznymi obejmuje kilka kluczowych aspektów, w tym m.in. ocenę ryzyka zawodowego, przystosowanie infrastruktury laboratoryjnej oraz dbałość o odpowiednie kwalifikacje personelu. Zapewnienie bezpieczeństwa biologicznego jest fundamentalne i należy pamiętać, że zwykle nie zależy od pojedynczego czynnika, a od kooperacji szeregu składowych.

 

Zagrożenia biologiczne w laboratorium

Podstawowym krokiem w ochronie zdrowia i bezpieczeństwa pracowników jest rozpoznanie zagrożeń występujących w miejscu pracy. W jednostkach badawczych, w których pracownicy mają kontakt z drobnoustrojami i patogenami, obok zagrożeń chemicznych i fizycznych największe znaczenie mają zagrożenia biologiczne. Obejmują one potencjalne narażenie na alergeny, zakaźne choroby (w tym odzwierzęce) oraz czynniki doświadczalne, takie jak np. wektory wirusowe. Badanymi materiałami zwykle są próbki pobrane od pacjentów, surowce i półprodukty, produkty spożywcze, kosmetyki, próbki biologiczne. Nieprzestrzeganie podstawowych zasad podczas pracy z nimi stwarza nie tylko poważne zagrożenie dla pracowników, ale również konsumentów i środowiska naturalnego.

Zapewnienie bezpieczeństwa biologicznego w laboratorium wymaga przestrzegania szeregu wytycznych i zaleceń, a swój początek ma już w momencie tworzenia funkcjonalnej jednostki laboratoryjnej. Kluczową rolę odgrywają tu właściwe rozplanowanie pomieszczeń uwzględniających przepływ strumieni, minimalizację miejsc trudnodostępnych czy stworzenie powierzchni roboczych oraz komunikacyjnych. Bezpieczna praca z czynnikami biologicznymi to także odpowiednio wykwalifikowany personel, który będzie świadomy występujących zagrożeń i będzie znał obowiązujące procedury, w tym tzw. Dobrą Praktykę Laboratoryjną. Istotnym zagadnieniem jest również zapewnienie wszystkich wymaganych środków ochrony osobistej (fartuchów, kombinezonów, masek, rękawic itp.). O stopniu bezpieczeństwa biologicznego w laboratorium świadczą także nowoczesne rozwiązania techniczne, w tym m.in. wysoce wydajne filtry powietrza lub nowoczesne metody sterylizacji i dekontaminacji.

Poziomy bezpieczeństwa biologicznego

Poziomy bezpieczeństwa biologicznego (z ang. biological safety level, BSL) określają stopień dostosowania laboratorium do pracy z zagrożeniami biologicznymi. Wyróżnia się cztery, podstawowe poziomy bezpieczeństwa biologicznego:

1) Laboratoria klasy BSL-1

Do tej kategorii zaliczają się wszystkie jednostki, które mają kontakt z czynnikami biologicznymi sklasyfikowanymi w pierwszej kategorii wg rozporządzenia ministra zdrowia w sprawie szkodliwych czynników biologicznych dla zdrowia w środowisku pracy oraz ochrony zdrowia pracowników zawodowo narażonych na te czynniki (niechorobotwórcze szczepy organizmów, szczepy środowiskowe). Do takiego laboratorium dostęp powinny mieć tylko osoby upoważnione. Podczas pracy należy przestrzegać podstawowych zasad higieny i bezpieczeństwa, a wszystkie czynności wykonywać zgodnie z procedurami. Opcjonalnym wyborem, jeśli chodzi o wyposażenie, jest stosowanie komór laminarnych I klasy bezpieczeństwa.

2) Laboratoria klasy BSL-2

W tego typu laboratoriach pracuje się ze szczepami mogącymi wywołać choroby u ludzi, ale jednocześnie ich profilaktyka i leczenie są dobrze rozpoznane (substancje zaliczane do drugiej klasy bezpieczeństwa wg rozporządzenia). Wszystkie miejsca i pojemniki mające kontakt z patogenami muszą być widocznie oznakowane. Personel stosuje podstawowe środki ochrony indywidualnej, a gdy sytuacja tego wymaga – również dodatkowe elementy ochronne. Do podstawowego wyposażenia zalicza się komory laminarne II klasy bezpieczeństwa, umywalki i autoklawy.

3) Laboratoria klasy BSL-3

W laboratoriach BSL-3 wykonywane są czynności z mikroorganizmami wywołującymi poważne choroby u ludzi oraz mającymi zdolność do rozprzestrzeniania się w populacji. Prace z tego rodzaju materiałem wykonywane są jedynie w komorach laminarnych II lub III klasy bezpieczeństwa biologicznego. Personel powinien być przeszkolony w tym zakresie. Należy stosować dodatkowo środki ochrony indywidualnej, inne niż w BSL-1 i BSL-2. Przestrzegane powinny być procedury dotyczące transportu, przechowywania i utylizacji materiału biologicznego. Laboratorium powinno być odizolowane od środowiska zewnętrznego, a jego wyposażenie i układ pomieszczeń powinny możliwie w jak największym stopniu zminimalizować ryzyko biologiczne.

4) Laboratoria klasy BSL-4

Laboratoria klasy BSL-4 to takie, które pracują z patogenami niebezpiecznymi dla człowieka, o dużym prawdopodobieństwie rozprzestrzeniania się w populacji i w stosunku do których nie są znane skuteczne metody profilaktyki i leczenia. Przykładem może być wirus Ebola. Pracownicy są zobowiązani do przestrzegania restrykcyjnych zasad bezpiecznej i higienicznej pracy, w tym np. skorzystania z prysznica dekontaminacyjnego po zakończeniu pracy. Używają także specjalnie przystosowanych środków ochrony osobistej, np. kombinezonu nadciśnieniowego z doprowadzonym powietrzem. Cała infrastruktura laboratorium i jego wyposażenie muszą być dostosowane do pracy z groźnymi mikroorganizmami. W Polsce nie ma laboratorium klasy BSL-4. Kilka takich jednostek znajduje się w Europie.

Rozwiązania technologiczne dla zapewnienia bezpieczeństwa biologicznego

Stosowanie odpowiedniego wyposażenia i rozwiązań technicznych jest kluczową barierą uniemożliwiającą rozprzestrzenianie się czynników wysokiego ryzyka wewnątrz laboratorium i poza nim. Aby praca z mikroorganizmami była bezpieczna, niezbędne jest przestrzeganie szeregu wytycznych, w tym zapewnienia funkcjonalności pomieszczeń, utworzenia stref pracy, właściwego oznakowania, zagwarantowania wymaganych środków ochrony indywidualnej, wprowadzenia nowoczesnych systemów komunikacji (np. telefonów niewymagających użycia rąk), systemów dekontaminacji i sterylizacji czy procedury dezaktywacji oraz bezpiecznego usuwania odpadów. Poniżej przedstawiono przykładowe rozwiązania i urządzenia wspierające bezpieczeństwo biologiczne w laboratorium.

Zautomatyzowane szafki bezpieczeństwa biologicznego

Jednym z kluczowych elementów zapewnienia bezpieczeństwa biologicznego w laboratorium jest szafa bezpieczeństwa biologicznego (BSC). Te tradycyjne zostały zmodernizowane o elementy automatyki, zawierają zaawansowane technologie i funkcje oparte na czujnikach. Takie układy monitorują przepływ powietrza, temperaturę czy różnice ciśnień w czasie rzeczywistym. Celem jest opracowanie skutecznych systemów samooczyszczania i odkażania.

Systemy filtracji powietrza

Transmisja zanieczyszczeń biologicznych drogą powietrzną jest poważnym problemem w laboratoriach BSL-2, BSL-3 i BSL-4. Innowacje w technologii filtracji powietrza doprowadziły do opracowania wysokowydajnych filtrów cząstek stałych (HEPA) i ultraniskiej penetracji. Te zaawansowane filtry wychwytują i eliminują mikroskopijne cząsteczki, w tym bakterie i wirusy. Przeprowadzana jest także dezynfekcja in situ urządzeń filtrujących poprzez zastosowanie cyrkulacji wewnątrz pomieszczeń gazu dezynfekującego. Ponadto w laboratoriach wprowadzane są systemy oceniające stopień przeprowadzonej dekontaminacji i niedopuszczające do przedostania się zanieczyszczonego powietrza na zewnątrz w przypadku niekontrolowanego wycieku.

Środki ochrony indywidualnej

Oprócz podstawowych środków ochrony indywidualnej, w zależności od stopnia zagrożenia biologicznego, konieczne jest stosowanie także zaawansowanych rozwiązań. Są nimi np. kombinezony. Dostępne, nowoczesne rozwiązania posiadają elastyczną i przejrzystą strukturę, innowacyjny, nadmuchiwany płaszcz uszczelniający wokół szyi oraz niezbędne systemy komunikacji bezdotykowej. Kombinezony nowej generacji posiadają również system rozprowadzania powietrza, uszczelnienia strukturalne oraz zintegrowany system redukcji hałasu.

Sterylizacja

Jednym z najważniejszych aspektów bezpiecznego działania w laboratoriach o dużym stopniu zagrożenia biologicznego jest skuteczna inaktywacja biologicznie wybranych czynników w odpadach wytwarzanych w tym środowisku i wykorzystywanych narzędziach. Zazwyczaj wszystkie odpady są odkażane przez sterylizację parową przy użyciu autoklawu. Na rynku coraz popularniejsze są nowsze rozwiązania, w tym sterylizacja promieniowaniem jonizującym, nadtlenkiem wodoru w obecności promieniowania UV-C lub plazmą. Ciekawym rozwiązaniem jest wykorzystanie w tym celu nadkrytycznego CO2. Jego działanie jest mniej agresywne w porównaniu do konwencjonalnych metod, dzięki czemu może być odpowiedni w przypadku wielu próbek biologicznych.

Systemy komunikacji

Gwarancja bezpieczeństwa biologicznego to także zapewnienie skutecznej i bezproblemowej komunikacji między pracownikami. Szczególnie kluczowe jest to w laboratoriach o poziomie BSL-3 oraz BSL-4, gdzie porozumiewanie werbalne często jest utrudnione. Systemy połączeń w takich jednostkach obejmują szereg popularnych narzędzi, takich jak systemy komunikacji bliskiego zasięgu, Bluetooth, przetwarzanie w chmurze itp. Dodatkowo można monitorować temperaturę, zawartość dwutlenku węgla, tlenu, poziom wilgotności, wibrację czy masowy przepływ powietrza poprzez podłączenie modułów Wi-Fi do zewnętrznego czujnika. Istotne są też implementowane systemy zarządzania informacją laboratoryjną, będące ważnym czynnikiem w bieżącym monitorowania pracy urządzeń laboratoryjnych oraz stałym przepływie danych.

 

Źródła

1. Zhang, Z.; Wu, J.; Hao, L.; Yi, Y.; Qi, J. Development of biosafety equipment for high containment laboratory and for personal protection in China. Biosaf. Heal. 2020, 2, 12-17, doi:10.1016/j.bsheal.2019.12.008.

2. Mccall, J.; Hardcastle, K. Communication and computing technology in biocontainment laboratories using the NEIDL as a model. Pathog. Dis. 2014, 71, 94-99, doi:10.1111/2049-632X.12159.

3. Noor-Ul-huda; Munir, N.; Shahid, F.; Iftikhar, I.; Rehman, H.M.; Javaid, S.; Fatima, M.; Rehman, I.; Babar, M. Biosecurity and Biosafety concerns of Research and diagnostic Laboratory under International Guidelines. Adv. Life Sci. 2022, 9, 151-156.

4. Mubarak, M.T.; Ozsahin, I.; Ozsahin, Di.U. Evaluation of Sterilization Methods for Medical Devices. 2019 Adv. Sci. Eng. Technol. Int. Conf. ASET 2019 2019, 1-4, doi:10.1109/ICASET.2019.8714223.

5.  Gołofit-Szymczak, M.; Górny, R. Bezpieczna praca w laboratorium mikrobiologicznym. Occup. Saf. – Sci. Pract. 2023, 618, 16-22, doi:10.54215/bp.2023.03.5.golofit-szymczak.

6. Casagrande, R. Innovations and Best Practices in Biosafety: A Workshop. Appl. Biosaf. 2022, 27, 199-200, doi:10.1089/apb.2022.0030.

7. Nowak, R.; Wityk, P.; Wierzbicka-Woś, A.; Gos, W.; Kostrzewa-Nowak, D. The novel sterilization device: the prototype testing. Sci. Rep. 2023, 13, 1-11, doi:10.1038/s41598-023-44483-y.

Fot. https://unsplash.com/photos/man-in-white-karate-gi-standing-on-white-floor-DsC24AEuYjc

KOMENTARZE
Newsletter