Chapitre 8, Manuel de biosécurité : Ventilation de laboratoire pour la biosécurité

Les hottes de laboratoire chimiques (ou fumées) traditionnelles sont conçues pour capturer et contrôler les vapeurs chimiques et les éloigner du travailleur. Bien que le flux d'air entrant protège l'utilisateur, les hottes chimiques ne protègent pas le produit (l'organisme désiré manipulé). À moins qu'un filtre à particules à haute efficacité (HEPA) ne soit ajouté, les hottes chimiques n'offrent pas de protection contre la libération d'organismes viables dans l'environnement. Le flux d'air à l'intérieur d'une hotte chimique est souvent quelque peu turbulent, ce qui peut potentiellement entraîner une exposition de l'utilisateur aux organismes utilisés. En bref, une hotte chimique n'est pas une enceinte de sécurité biologique et ne doit pas être utilisée pour la manipulation et la manipulation d'agents pathogènes.

Avec les bancs stériles à flux laminaire horizontal, l'air filtré HEPA circule horizontalement dans l'espace de travail directement vers l'utilisateur (voir schéma à la fin de ce chapitre). Ces bancs propres assurent la protection des produits et ont été conçus à l'origine pour fournir un environnement exempt de particules pour la fabrication de composants semi-conducteurs. Les bancs propres offrent une protection des produits contre la contamination microbienne, mais ils n'offrent pas de protection personnelle ni de protection de l'environnement. En effet, le flux d'air horizontal soufflera les agents biologiques directement vers l'utilisateur et dans le laboratoire. Les bancs stériles ne sont pas une enceinte de sécurité biologique et ne doivent pas être utilisés avec des matériaux (biologiques, chimiques ou radiologiques) nécessitant un confinement pour la protection du personnel ou de l'environnement. Les bancs propres sont acceptables pour les travaux de culture tissulaire uniquement avec des lignées cellulaires considérées comme présentant un faible risque (agents BSL-1) pour le personnel de laboratoire (y compris les personnes immunodéprimées qui peuvent fréquenter le laboratoire). Les lignées cellulaires humaines et les lignées cellulaires de primates non humains sont généralement considérées comme des agents BSL-2 et ne conviendraient pas à une utilisation sur un banc propre.

Il existe trois classes d'enceintes de sécurité biologique (ESB), les classes I, II et III (voir schéma ci-dessous). Tous les BSC assurent la protection du personnel et de l'environnement, les BSC de classe II et de classe III assurant également la protection des produits. La protection du personnel est assurée par un flux d'air vers l'intérieur par l'avant de l'armoire ; la protection du produit est obtenue par un flux d'air filtré HEPA vers le bas depuis le haut de l'armoire ; et la protection de l'environnement est assurée par la filtration HEPA de l'air évacué. Les BSC de classe II sont de loin les armoires les plus couramment utilisées dans les laboratoires de recherche biomédicale et il n'y a actuellement aucun BSC de classe I ou III utilisé à l'Université du Nevada, Reno.

Description du diagramme : Les enceintes de sécurité biologique appartiennent à l'une des trois classes, Classe I, Classe II ou Classe III. Au sein de la classe II, les armoires sont ensuite ventilées par type. Les armoires de type A existent en tant que type A1 ou type A2. Les armoires de type B existent en tant que type B1 ou type B2. Les armoires de type C n'existent qu'en type C1.

Les ESB de classe I sont similaires aux hottes chimiques en ce sens que l'air entrant entre par l'avant de cette armoire, traverse la zone de travail, sort à l'arrière de l'armoire et est évacué à l'extérieur. La principale différence est que les hottes chimiques n'ont généralement pas de mécanisme de filtration pour empêcher les contaminants d'être rejetés à l'extérieur (à moins qu'un filtre ou un épurateur ne soit ajouté), alors que tout l'air évacué d'un ESB de classe I doit passer à travers un filtre HEPA avant d'être épuisé à l'extérieur. L'afflux d'air dans un BSC de classe I assure la protection du personnel et la filtration HEPA de l'air évacué assure la protection de l'environnement ; cependant, les ESB de classe I n'offrent pas de protection du produit. Les BSC de classe I conviennent aux travaux impliquant des agents BSL-1, -2 ou -3 lorsque la protection du produit n'est pas requise. Les ESB de classe I ne sont généralement utilisés que pour abriter l'équipement lorsque la libération d'aérosols infectieux est possible.

Les armoires de classe II sont conçues pour la protection du personnel, des produits et de l'environnement. Tous les BSC de classe II sont conçus pour les travaux impliquant des organismes BSL-1, -2 et -3. Les ESB de classe II sont divisés en armoires de type A et B en fonction de la construction, du débit d'air et des systèmes d'évacuation (voir les schémas à la fin de ce chapitre).

Les armoires de type A1 ont un débit d'air entrant de 75 pieds par minute (fpm) et recirculent environ 70 % de l'air évacué à travers le filtre HEPA d'alimentation vers la zone de travail. Certaines armoires de type A1 ont des plénums d'air potentiellement contaminés qui sont sous pression positive. Toute rupture du plénum ou des conduits sous pression positive entraînerait une perte de confinement et une éventuelle libération de matériau. Tout l'air de refoulement est filtré HEPA avant d'être évacué, soit vers la pièce, soit par des conduits vers l'extérieur via une connexion auvent qui sert à minimiser l'effet des fluctuations du débit d'air de la pièce sur les performances de l'armoire. La recirculation de l'air à l'intérieur de l'armoire et l'évacuation de l'air évacué directement dans la pièce empêchent l'utilisation d'armoires de type A1 pour les produits chimiques volatils ou les radionucléides volatils. Des quantités infimes de produits chimiques toxiques volatils ou de radionucléides peuvent être utilisées dans le BSC de type A2 s'il est évacué vers l'extérieur via une connexion auvent.

Les armoires de type A2 sont similaires aux armoires de type A1 mais présentent deux différences notables. Les BSC de type A2 maintiennent une vitesse frontale moyenne de 100 pieds par minute et tous les conduits d'évacuation et les plénums sont maintenus sous pression négative. L'air du BSC est évacué par un filtre HEPA et soit dans la pièce, soit par des conduits vers l'extérieur via une connexion auvent. Ce n'est que lorsque le BSC est canalisé vers l'extérieur qu'il répond aux exigences de l'ancien BSC de classe II, type B3. Des quantités infimes de produits chimiques toxiques volatils ou de radionucléides ne peuvent être utilisées dans le BSC de type A2 que s'il s'échappe vers l'extérieur via une connexion auvent.

Les armoires de type B1 maintiennent une vitesse frontale moyenne de 100 pieds par minute et sont conçues pour que de petites quantités de substances cancérigènes et de radionucléides volatils nécessaires aux travaux microbiologiques puissent être manipulées en toute sécurité. Pour éviter l'accumulation de ces produits chimiques dans l'armoire, l'air descendant est "divisé", avec une partie dirigée vers l'avant de l'armoire et une partie dirigée vers l'arrière de l'armoire où il est évacué directement à travers un filtre HEPA et vers l'extérieur via des conduits rigides sans recirculation à l'intérieur de l'armoire. Les produits chimiques volatils doivent être manipulés dans la partie d'échappement direct (arrière) de l'armoire pour empêcher la recirculation. Environ 30 % de l'air sortant est recirculé sous forme d'air descendant filtré HEPA. Les armoires de type B1 conviennent aux agents BSL-1, -2 ou -3 traités avec des produits chimiques toxiques volatils et des radionucléides volatils utilisés dans les études microbiologiques si le travail est effectué dans la partie d'échappement direct (arrière) du BSC.

Les armoires de type B2 maintiennent une vitesse frontale moyenne de 100 pieds par minute. Ces armoires sont appelées «armoires à évacuation totale» car tout l'air entrant et descendant ne traverse l'armoire qu'une seule fois (sans aucune recirculation), puis est directement évacué à travers un filtre HEPA et vers l'extérieur via des conduits durs. Puisqu'il n'y a pas de recirculation d'air dans l'armoire, l'air descendant doit être aspiré depuis la pièce (en haut de l'armoire) puis filtré HEPA avant d'entrer dans l'armoire. Les armoires de type B2 conviennent aux agents BSL-1, -2 ou -3 traités avec des produits chimiques toxiques volatils et des radionucléides volatils utilisés dans les études microbiologiques. Parce qu'il n'y a pas de recirculation d'air dans l'armoire, les armoires de type B2 sont coûteuses à exploiter et ne doivent être spécifiées que lorsqu'elles sont requises pour l'utilisation de produits chimiques toxiques volatils et de radionucléides volatils. Les armoires de type B2 n'offrent pas de protection supplémentaire en matière de biosécurité par rapport aux autres ESB de classe II.

Les ESB de classe III sont d'une conception de boîte à gants (confinement étanche aux gaz) qui offre le plus haut niveau de protection du personnel, ainsi que de protection des produits et de l'environnement. L'air d'alimentation et d'évacuation est filtré HEPA. Ces armoires doivent être maintenues sous une pression négative minimale de 0,5" wg L'air évacué est évacué vers l'extérieur par des filtres doubles HEPA (ou HEPA et incinération d'air). Le passage des matériaux dans et hors des ESB de classe III nécessite le passage à travers un réservoir d'immersion ou boîte de passage à double porte pouvant être décontaminée (par exemple, un autoclave) Les armoires de classe III offrent le niveau de confinement le plus élevé et peuvent être utilisées pour les travaux impliquant n'importe quel agent infectieux, cependant, elles sont plus appropriées pour les travaux impliquant des agents BSL-4 .

Les BSC commerciaux sont testés par le fabricant de l'armoire conformément aux critères de la National Sanitation Foundation (NSF). Les armoires qui répondent aux critères NSF pour les caractéristiques de performance, y compris le confinement biologique, la ventilation, les fuites de l'armoire et les fuites du filtre HEPA sont certifiées NSF. La certification sur le terrain des BSC est également requise pour s'assurer que l'armoire fonctionne toujours comme elle l'a fait lorsqu'elle a obtenu la certification NSF à l'usine. La certification sur le terrain est requise par le CDC et le NIH dans les circonstances suivantes : 1) lors de l'installation d'un nouveau BSC, 2) chaque année par la suite, 3) après la réparation ou l'entretien, et 4) après le déplacement du BSC.

La norme NSF 49 fournit des critères pour la construction des BSC, les tests par les fabricants (y compris les tests de confinement biologique) et la certification sur le terrain. NSF a également établi un programme de certification pour les certificateurs de terrain afin d'assurer un niveau minimum de compétence et de professionnalisme. Il est recommandé d'utiliser des certificateurs de terrain NSF pour la certification de terrain des BSC. Les tests de certification sur le terrain comprennent :

L'université a conclu un accord de certification BSC unique avec un certificateur BSC agréé afin de garantir les prix les plus compétitifs pour la certification des BSC sur le campus de l'université. Grâce à cet accord, une certification annuelle d'un BSC est réalisée et prise en charge par la Direction de la Recherche et de l'Innovation et la Direction EH&S. Le paiement des réparations et de l'entretien des BSC au-delà de la certification annuelle relève de la responsabilité du laboratoire ou du service concerné. Ce programme est coordonné par Cheston Carpenter en EH&S et les questions ou problèmes concernant la certification des BSC doivent lui être adressés à [email protected] ou au (775)-784-4342.

L'installation et l'utilisation d'un ESB indiquent que des pratiques de travail sécuritaires sont nécessaires pour prévenir la contamination et l'infection. Les BSC modernes sont largement conçus et offrent un excellent confinement des micro-organismes ; cependant, ils ne remplacent pas les bonnes pratiques de travail et ne peuvent servir qu'à compléter un travailleur en toute sécurité. Voici les recommandations générales pour l'utilisation du BSC.

Une disposition typique pour travailler du propre au sale (de gauche à droite) dans un BSC

Description du schéma : L'air ambiant se déplace vers le haut du banc propre et dans le filtre HEPA d'alimentation. L'air filtré HEPA entre ensuite dans la zone de travail du banc propre et sort par l'ouverture du châssis à l'avant de l'équipement. Certains bancs propres à flux vertical ont recirculé l'air à travers les grilles avant et/ou arrière.

Description du schéma : L'air ambiant pénètre à l'avant de l'enceinte de sécurité biologique par l'ouverture frontale, sous le châssis. L'air se déplace ensuite vers l'arrière de l'armoire à travers le plénum d'évacuation, tandis qu'une partie de l'air recircule dans la zone de travail de l'équipement. L'air se déplace finalement à travers un filtre HEPA d'échappement en haut de l'armoire, qui évacue ensuite l'air filtré HEPA dans la pièce.

Peut être évacué vers la pièce ou vers l'extérieur via une connexion auvent. L'air passe ensuite à travers les grilles en bas à l'avant et en bas à l'arrière de la surface de travail, où il remonte le plénum commun vers le ventilateur d'extraction. L'air est ensuite divisé, une partie voyageant à travers un filtre HEPA d'alimentation dans la zone de travail de l'armoire, et une partie voyageant à travers le filtre HEPA d'échappement avant d'être évacuée dans la pièce. Depuis 2010, il y a une différence minime entre la Classe II, Type A1 et la Classe II, Type A2, à l'exception de la vitesse d'entrée.

Conduit dur vers l'extérieur.Description du schéma : L'air ambiant pénètre à l'avant de l'enceinte de sécurité biologique de classe II de type B1 par l'ouverture avant, sous le châssis. Une partie de l'air passe par un plénum d'échappement dédié à la pression négative à l'arrière de l'équipement, où il passe ensuite par un filtre HEPA d'échappement ; L'air filtré HEPA est ensuite évacué de l'armoire par une connexion directe au système d'évacuation du bâtiment. Le reste de l'air dans la zone de travail de l'enceinte de sécurité biologique passe à travers un filtre HEPA d'alimentation, où il est positivement pressurisé par le ventilateur. Une filtration HEPA supplémentaire pour l'air d'alimentation est fournie afin que l'air se déplaçant dans la zone de travail du BSC soit filtré par HEPA.

Conduit dur vers l'extérieur.Description du schéma : L'air ambiant pénètre à l'avant de l'enceinte de sécurité biologique de classe II, type B2 par l'ouverture avant, sous le châssis. L'air ambiant pénètre également dans l'équipement par une ouverture située sur le dessus de l'équipement, où il passe à travers un filtre HEPA d'alimentation avant de se déplacer dans la zone de travail de l'enceinte de sécurité biologique. L'air dans le BSC sort ensuite de l'équipement par un plénum d'échappement à pression négative, où il passe à travers un filtre HEPA d'échappement avant de passer par une connexion directe au système d'échappement du bâtiment.

Non connecté au système d'évacuation du bâtiment.Description du schéma : L'air ambiant pénètre à l'avant de l'enceinte de sécurité biologique de classe II, type C1 par l'ouverture avant, sous le châssis. L'air dans la zone de travail du BSC est ensuite divisé, une partie retournant vers un ventilateur d'alimentation et un filtre d'alimentation, et l'autre air traversant un ventilateur d'échappement et un filtre HEPA d'échappement. L'air filtré HEPA est évacué directement dans la pièce.

Connecté au système d'évacuation du bâtiment.Description du schéma : L'air de la pièce pénètre à l'avant de l'enceinte de sécurité biologique de classe II, type C1 par l'ouverture avant, sous le châssis. L'air dans la zone de travail du BSC est ensuite divisé, une partie retournant vers un ventilateur d'alimentation et un filtre d'alimentation, et l'autre air traversant un ventilateur d'échappement et un filtre HEPA d'échappement. L'air filtré HEPA est évacué directement dans la pièce. Une ouverture/un espace d'auvent en haut à l'avant du BSC permet à l'air ambiant de circuler dans les conduits d'évacuation du bâtiment sans avoir à traverser le BSC. Un conduit flexible en option relie le conduit d'évacuation au système d'évacuation de l'installation.

Tous les diagrammes sont adaptés du BMBL, 6e édition 2020, Centers for Disease Control.

Chapitre 9 : Culture de tissus humains et de cellules