Was ist ein Biosicherheitsschrank?
A Biosicherheitsschrank(BSC)ist ein belüfteter Laborarbeitsplatz, der hocheffiziente Partikelluftfiltration (HEPA) und einen kontrollierten Luftstrom nutzt, um Menschen, Produkte und die Umwelt vor gefährlichen Mikroben zu schützen. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um einen geschlossenen Arbeitsbereich, in dem die Luft durch Filter angesaugt wird, um Krankheitserreger einzufangen, bevor sie abgesaugt wird. Alle Arbeiten mit infektiösem Material sollten innerhalb eines BSC stattfinden, um die Freisetzung von Kontaminanten zu verhindern.
In der Praxis bietet ein BSC drei Schutzschichten: Er schützt den Labormitarbeiter, er schützt die äußere Umgebung und in den meisten Klassen schützt er auch die Proben oder Produkte, die gehandhabt werden. Diese Schränke wurden in den 1950er Jahren im Handel erhältlich und gehören heute zur Standardausrüstung in mikrobiologischen und medizinischen Labors.
Ebenen der Biosicherheitswerkbank
Biosicherheitsschränke werden in folgende Kategorien eingeteiltdrei Hauptklassenbasierend auf dem Schutzniveau, das sie bieten. Diese Klassen werden von Behörden wie den US-amerikanischen Centers for Disease Control and Prevention (CDC) und Standardorganisationen definiert. Die Klassen unterscheiden sich darin, wie die Luft durch den Schrank strömt und welche Schutzarten sie bieten.
- Klasse ISchränke bieten Schutz für den Bediener und die Umgebung, nicht jedoch für das Produkt (die Proben darin). Die Luft wird in den Schrank gesaugt und vor dem Ausblasen gefiltert, um den Benutzer zu schützen. Ungefilterte Raumluft kann jedoch von oben in den Arbeitsbereich gelangen. Schränke der Klasse I verwenden einen Luftstrom ähnlich einem Abzug und können entweder entlüftet oder nach der Filterung in das Labor zurückgeführt werden.
- Klasse IISchränke sind die häufigste Art. Sie schützen den Bediener, die Umwelt und auch das Produkt. Sie haben eine offene Vorderseite mit nach innen gerichteter Luftströmung zum Schutz des Benutzers und eine nach unten gerichtete HEPA-gefilterte laminare Strömung im Inneren des Gehäuses zum Schutz der Proben. Die Abluft wird ebenfalls HEPA-gefiltert. Schränke der Klasse II gibt es in verschiedenen Typen (A1, A2, B1, B2, C1), die sich in den Luftstrommustern und Abluftmethoden unterscheiden.
- Klasse IIISchränke stellen die höchste Eindämmungsstufe dar. Hierbei handelt es sich um vollständig geschlossene, luft-dichte „Handschuhkästen“, an deren Vorderseite versiegelte Handschuhe angebracht sind. Alle Materialien gelangen über spezielle Luftschleusen ein und aus, die dekontaminiert werden können. Der Schrank steht unter Unterdruck, so dass nur Luft einströmt und die gesamte Abluft doppelt -gefiltert oder verbrannt wird. Für die gefährlichsten Krankheitserreger werden Schränke der Klasse III eingesetzt.
Jede BSC-Klasse kann sicher mit unterschiedlichen Biosicherheitsstufen (BSL) von Wirkstoffen verwendet werden. Die Klassen I und II sind für die Arbeit mit Erregern mit geringem bis mittlerem Risiko (bis BSL-3) geeignet, während Klasse III für Krankheitserreger mit dem höchsten Risiko (BSL-4) konzipiert ist.
Biosicherheitsschrank der Klasse I
A Biosicherheitsschrank der Klasse Iist das einfachste Design. Es handelt sich im Wesentlichen um ein belüftetes Gehäuse zum Schutz des Bedieners und der Umgebung. Wichtige Punkte zu Schränken der Klasse I:
Schutz:Sie schützen den Labormitarbeiter und die Umwelt vor Aerosolen, aber sie tun esnichtSchützen Sie das Produkt (die Proben) vor Verunreinigungen von außen. Da Raumluft in den Schrank strömt, können die darin befindlichen Proben Verunreinigungen ausgesetzt sein.
Luftstrom:Luft wird durch die vordere Öffnung angesaugt, strömt durch den Arbeitsbereich und durchläuft dann einen HEPA-Filter, bevor sie wieder austritt. Dadurch entsteht ein ähnliches Luftstrommuster wie bei einer chemischen Abzugshaube, jedoch mit HEPA-Filterung am Abzug. Der Luftstrom wird nicht in den Arbeitsbereich zurückgeführt, sodass die gesamte Luft aus dem Schrank gefiltert und abgesaugt wird.
Anwendungen:Schränke der Klasse I werden für biologische Arbeitsstoffe mit geringem bis mittlerem Risiko (Biosicherheitsstufe 1–3) verwendet. Sie werden üblicherweise zum Umschließen von Geräten oder Verfahren verwendet, die Aerosole erzeugen, wie z. B. Zentrifugen. Sie sind jedoch nicht geeignet, wenn Produktsterilität erforderlich ist. In modernen Laboren gelten Schränke der Klasse I als relativ einfach und sind weniger verbreitet als Schränke der Klasse II.
Biosicherheitsschrank der Klasse II
A Biosicherheitsschrank der Klasse IIist darauf ausgelegt, den Benutzer, die Proben und die Umwelt gleichzeitig zu schützen. Schränke der Klasse II verfügen über eine vordere Öffnung mit nach innen gerichtetem Luftstrom und einem nach unten gerichteten laminaren Strom gefilterter Luft über der Arbeitsfläche. Sie bieten:
- Personenschutz:Der nach innen gerichtete Luftstrom an der vorderen Öffnung verhindert, dass Verunreinigungen aus dem Arbeitsbereich entweichen.
- Produktschutz:Der nach unten gerichtete HEPA-gefilterte laminare Luftstrom über der Arbeitsfläche schützt die Proben im Inneren des Schranks vor Kontamination durch den Benutzer oder die äußere Umgebung.
- Umweltschutz:Die gesamte Abluft wird HEPA-gefiltert.
Schränke der Klasse II werden für die Arbeit mit Krankheitserregern an BSL-1, BSL-2 und BSL-3 verwendet. Es gibtfünf Typenvon Schränken der Klasse II (Typ A1, A2, B1, B2 und C1). Die Typen unterscheiden sich in den Luftströmungsmustern, der Umwälzung und der Handhabung der Abgase.
| Schranktyp | Luftstrom | Auspuff | Verwendungsmöglichkeiten |
|---|---|---|---|
| Klasse II Typ A1 | Zufluss von vorne bei ~75 fpm; nach unten gerichteter HEPA-gefilterter Luftstrom; ~70 % werden im Inneren umgewälzt | HEPA-gefilterte Luft kann über ein Vordach zurück in den Raum oder nach draußen geleitet werden |
Nur für biologische Arbeitsstoffe; nicht für flüchtige Stoffe geeignet Chemikalien oder Radionuklide aufgrund der Luftrezirkulation |
| Klasse II Typ A2 | Ähnlich wie A1, aber mit höherem Zufluss (~100 fpm); ~70 % rezirkuliert | Kann durch ein Vordach in den Raum oder nach draußen abgeführt werden | Sicherer als A1; Bewältigt bei ordnungsgemäßer Entlüftung kleine Mengen nicht-flüchtiger Chemikalien; nicht für große Mengen giftiger Gase |
| Klasse II Typ B1 | Zufluss ~100 fpm; Der Abwärtsstrom wird größtenteils umgewälzt, der hintere Luftstrom wird jedoch abgesaugt | Etwa 30 % der Luft (hinterer Abwärtsstrom) werden HEPA-gefiltert und hart-abgeführt | Geeignet für Spuren giftiger Chemikalien oder Radionuklide im hinteren Arbeitsbereich; Der Produktschutz bleibt erhalten |
| Klasse II Typ B2 | Zufluss ~100 fpm; überhaupt keine Rezirkulation; 100 % HEPA-gefilterter Downflow | Gesamtabluft über Hartkanal; keine Rückkehr ins Zimmer | Ideal für gefährliche Chemikalien oder Radionuklide; Bietet maximale Eindämmung und Sterilität |
| Klasse II Typ C1 | Dual-Modus: kann als Umluftbetrieb (wie A2) oder als externer Abluftbetrieb (wie B1) betrieben werden; markierte Zonen für jeden | ~60 % des Luftstroms erschöpft; Der Modus kann durch Kanalanpassung und Neuzertifizierung geändert werden | Flexibler Einsatz; umschaltbar zwischen A2-Modus (allgemeine Arbeiten) und B1-Modus (Handhabung kleinerer Chemikalien); Geeignet für vielseitige Laboranforderungen |
Biosicherheitsschrank der Klasse III
A Biosicherheitsschrank der Klasse IIIist der höchste-Aufbewahrungsschrank, der oft als „Handschuhfach“ bezeichnet wird. Zu den Hauptmerkmalen gehören:
- Vollständig versiegeltes Gehäuse:Der Schrank ist gasdicht-und vollständig geschlossen. Die Bediener greifen mit schweren Gummihandschuhen hinein, die an den Anschlüssen an der Vorderseite des Schranks befestigt sind. Dadurch ist es unmöglich, dass Luft oder Mikroben in den Raum gelangen.
- Materialtransfer:Es gibt spezielle Durchgangskammern (manchmal mit einem Tauchtank oder einem Doppeltür-Autoklaven), damit Materialien beim Betreten oder Verlassen des Schranks sterilisiert werden können.
- Luftstrom:Der Schrank steht unter Unterdruck. Die gesamte einströmende Luft durchläuft HEPA-Filter und die gesamte Abluft wird vor der Freisetzung doppelt -gefiltert oder verbrannt. Sogar darin untergebrachte Geräte müssen speziell dafür konstruiert sein, durch die abgedichtete Umgebung zu passen.
- Verwendung:Schränke der Klasse III bieten maximalen Schutz für den Bediener, die Probe und die Umgebung. Sie werden gegen die gefährlichsten Krankheitserreger eingesetzt (Biosicherheitsstufe 4). Jegliche Arbeit mit hochinfektiösen oder tödlichen Stoffen wird in Schränken der Klasse III durchgeführt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass BSCs der Klasse III die Arbeit in einer versiegelten Box isolieren, während BSCs der Klassen I und II einen offenen Arbeitsbereich (mit gefiltertem Luftstrom) ermöglichen. Klasse III ist der einzige Typ, der jeglichen direkten Kontakt zwischen dem Benutzer und dem Material ohne spezielle Handschuhe und Transfers vollständig verhindert.
Was sind die Unterschiede zwischen den drei Klassen?
Hier sind die wichtigsten Unterschiede zwischen Biosicherheitsschränken der Klassen I, II und III:
- Gewährleisteter Schutz:Schränke der Klasse I schützen den Benutzer und die LaborumgebungSchützen Sie das Produkt nicht. Schränke der Klasse II schützen den Benutzer, das Produkt (Proben) und die Umwelt zugleich. Schränke der Klasse III schützen alles im Schrank, da sie vollständig geschlossen sind.
- Luftstrom und Gehäuse:Modelle der Klasse I und die meisten Modelle der Klasse II verfügen über einevorne offenmit nach innen gerichteter Luftströmung am Flügel. Sie verwenden HEPA-Filter am Auspuff. Schränke der Klasse III sindmit angebrachten Handschuhen abgedichtet, ohne offenen Zugang; Sie verwenden doppelte HEPA-Filter und eine Abgasverbrennung.
- Luftumwälzung:In Klasse I gibt es keine Umwälzung (die gesamte Luft wird HEPA-gefiltert und abgesaugt). In der Klasse II zirkulieren einige Typen (A1/A2/B1/C1 im A--Modus) einen Teil der Luft nach der Filterung um. Typ B2 und Klasse III führen keine Luftumwälzung durch.
- Chemische Kompatibilität:Klasse I und Standardklasse II A1/A2 sindnichtGeeignet für flüchtige Chemikalien, da ein Teil oder die gesamte Luft rezirkuliert wird. Die Klassen II B1, B2 und C1 können kleine Mengen Chemikalien verarbeiten, da sie kontaminierte Luft nach draußen abgeben. Klasse III kann bei entsprechender Abgasbehandlung auch mit Chemikalien umgehen (in einem eigenen geschlossenen System).
- Verwendung der Biosicherheitsstufe (BSL):Schränke der Klassen I und II werden typischerweise für Arbeiten verwendet, die eine BSL-1-, BSL-2- oder BSL-3-Eindämmung erfordern. Für BSL-4-Arbeiten mit den gefährlichsten Krankheitserregern sind Schränke der Klasse III erforderlich.
Abschluss
Biosicherheitsschränke sind in Laboren unverzichtbare Hilfsmittel zum Schutz von Mensch und Umwelt beim Umgang mit Infektionserregern. Derdrei KlassenDie Anzahl der Schränke-Klasse I, Klasse II und Klasse III-unterscheidet sich im Design und im Schutzniveau, das sie bieten. Klasse I ist der einfachste Typ und bietet Benutzer- und Umweltsicherheit, jedoch keine Sterilität der Probe. Klasse II ist die gebräuchlichste Art und vereint Schutz für den Benutzer, das Produkt und die Umwelt; Es ist in mehreren Ausführungen (A1, A2, B1, B2, C1) erhältlich, um verschiedenen Anwendungen gerecht zu werden. Klasse III bietet die höchste Eindämmung und isoliert die Arbeit in einer versiegelten, mit Handschuhen zugänglichen Kammer für maximale Sicherheit.
Bei der Auswahl eines Schranks sollte man das Risikoniveau der biologischen Arbeitsstoffe berücksichtigen und prüfen, ob gefährliche Chemikalien im Einsatz sind. Für die routinemäßige Mikrobiologie (bis BSL-3) ist normalerweise ein BSC der Klasse II (häufig Typ A2) geeignet. Für Arbeiten mit hochgefährlichen Krankheitserregern oder großen Mengen giftiger Chemikalien ist möglicherweise ein Schrank der Klasse III oder ein spezieller Schrank der Klasse II (B2/C1) erforderlich. Durch die Auswahl der richtigen Klasse von Biosicherheitsschränken und die Einhaltung von Sicherheitsverfahren können Labore die Exposition gegenüber biologischen Gefahren wirksam verhindern und eine sichere Forschung gewährleisten.