1、生物安全柜的選擇
生物安全柜的選擇最基本取決于生物實驗中所使用的試驗品類型,根據所涉及微生物試驗品或產品的致命性、傳播媒介等因素,判斷并劃分生物安全水平(BSL),在此基礎上,決定所需要的生物安全柜類型,生物安全水平的劃分見下表。
生物安全水平確定因素
(1)由于被分類為生物安全水平一級和二級的微生物試驗品或產品不會產生氣溶膠,因此在開放的實驗臺面上開展工作,可以使用基本類型的生物安全柜。
(2)如果生物試驗中設計微生物樣品和微量化學試劑(非腐蝕性),可能設計或者產生有害生物物質,使用裝備外排管道的生物安全柜內進行是必要的。因為HEPA過濾器并不能用有效過濾清除化學氣體,如果不能外排,將對實驗室內工作人員和環境造成危害;在這些條件下最好使用II級生物安全柜。二級生物安全水平的試驗品或產品是可以通過液體傳播,所以操作人員必須對于污染的銳器要特別注意。在選購安全柜時,也因注意確保沒有銳角,在使用時也需要每天清理工作臺面。
(3)在三級生物安全水平的生物實驗室中,所有與傳染操作有關的步驟,都在II級或者III級生物安全柜中進行,并由穿戴合適防護服的實驗人員進行;如果生物試驗中涉及細胞毒素類藥物,例如各類癌癥治療藥物,必須使用細胞毒素安全柜。
(4)對于四級生物安全水平,所有工作應限制在III級生物安全柜中;假若在II級生物安全柜中進行,必須使用裝備生命支持系統的一體正壓防護服。
值得特別注意的是,當出現新型不明微生物時,必須在四級生物安全防護實驗室中進行。待有充分數據后再決定此種微生物或毒素應在四級生物安全水平還是在較低級別的生物安全水平實驗室中處理。
2、生物安全柜的分類和基本工作原理
生物安全柜為滿足不同的生物研究和防疫要求而分為I級、II級和III級三大類。
生物安全柜與生物安全等級之間的相互關系見下表。
(1)I級生物安全柜
可保護工作人員和環境而不保護樣品。氣流原理和實驗室通風櫥一樣,不同之處在于排氣口安裝有HEPA過濾器。所有類型的生物安全柜都在排氣口和進氣口使用HEPA過濾器。I級生物安全柜本身無風機,依賴外接通風管中的風機帶動氣流,由于不能對試驗品或產品提供保護,目前已較少使用。
(2)II級生物安全柜
II級生物安全柜是目前應用最為廣泛的柜型。與I級生物安全柜一樣,II級生物安全柜也有氣流流入前窗開口,被稱作“進氣流”,用來防止在微生物操作時可能生成的氣溶膠從前窗逃逸。與I級生物安全柜不同的是,未經過濾的進氣流會在到達工作區域前被進風格柵俘獲,因此試驗品不會受到外界空氣的污染。II級生物安全柜的一個獨特之處在于經過HEPA過濾器過濾的垂直層流氣流從安全柜頂部吹下,被稱作“下沉氣流”。下沉氣流不斷吹過安全柜工作區域,以保護柜中的試驗品不被外界塵?;蚣毦廴?。
按照NSF49的中等規定,II級生物安全柜依照入口氣流風速、排氣方式和循環方式可分為4個級別:A1型、A2型(原B3型)、B1型、B2型。所有的II級生物安全柜都可提供對工作人員、環境和產品的保護。
A1型安全柜前窗氣流速度最小量或測量平均值應至少為0.38m/s。70%氣體通過HEPA過濾器再循環至工作區,30%的氣體通過排氣口過濾排除。
A2型安全柜前窗氣流速度最小量或測量平均值應至少為0.5m/s。70%氣體通過HEPA過濾器再循環至工作區,30%的氣體通過排氣口過濾排除。A2型安全柜的負壓環繞污染區域的設計,阻止了柜內物質的泄漏。
II級B型生物安全柜均為連接排氣系統的安全柜。連接安全柜排氣導管的風機連接緊急供應電源,目的在斷電下仍可保持安全柜負壓,以免危險氣體泄漏到實驗室。其前窗氣流速度最小量或測量平均值應至少為0.5m/s(100fpm)。B1型70%氣體通過排氣口HEPA過濾器排除,30%的氣體通過供氣口HEPA過濾器再循環至工作區。B2型為100%全排型安全柜,無內部循環氣流,可同時提供生物性和化學性的安全控制。
II級生物安全柜各柜體類型性能比較見下表。
(3)III級生物安全柜
III級生物安全柜是為四級實驗室生物安全等級而設計的,是目前世界上最高安全防護等級的安全柜。柜體完全氣密,100%全排放式,所有氣體不參與循環,工作人員通過連接在柜體的手套進行操作,俗稱手套箱(golve box),試驗品通過雙門的傳遞箱進出安全柜以確保不受污染,適用于高風險的生物試驗。
在允許循環化學氣體的操作條件下,可以使用外界排放管道蓋(exhaust collar)的A2型II級生物安全柜。排放管道蓋與一般硬管不同的是有可吸入空氣的進氣孔可以從室內吸入空氣,而不會影響安全柜內的氣流平衡。此條件只適用于微量有毒化學物質。如果不允許循環化學氣體,則必須使用裝備管道的B2型II級生物安全柜。由于B型安全柜不是獨立平衡系統,它的內置風機智能制造下沉氣流,安全柜依賴外排風機制造進氣流。這種型號的安全柜在安裝和維護時較為復雜,因為外排風機必須與內置風機保持平衡,否則將導致對操作人員或產品的安全性能的失效。
(4)細胞毒素安全柜
如果生物試驗中設計細胞毒素類藥物,例如一些化學療法藥物,這些細胞毒素類藥物有極高的毒性;與微生物產品不同的是,他們不可以被福爾馬林或過氧化氫中和。細胞毒素安全柜是專門高毒性的細胞毒素類藥物試驗與生產設計的,主要特點之一是可以在風機運行時更換HEPA過濾器,這樣可以保持負壓,確保了維修人員的安全。
3、生物安全柜與通風柜/超凈工作臺的區別
通風柜和超凈工作臺不屬于生物安全柜,不可使用在涉及微生物材料的實驗或生產過程中。
通風柜(通風櫥)是為在化學實驗過程中清除腐蝕性化學氣體和有毒煙霧而設計的。由于沒有裝備HEPA過濾器,通風柜不能有效清除微生物介質。放置在通風柜內微生物樣品會散播到柜外,污染實驗室環境。
超凈工作臺(超凈臺)是為了保護試驗品或產品而設計的,通過吹過工作區域的垂直或水平層流空氣防止試驗品或產品受到工作區域外粉塵或細菌的污染。一旦微生物樣品放置于工作區域,層流空氣將把帶有微生物介質的空氣吹向前臺工作人員而產生危險。
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