I laboratori di ingegneria della biotecnologia sono ambienti dinamici in cui la scoperta scientifica e l'innovazione industriale convergono. Tuttavia, la gestione degli agenti biologici, dai microrganismi patogeni agli organismi geneticamente modificati (OGM), introduce pericoli significativi che richiedono una gestione meticolosa.

Comprendere gli Hazard Biologici

I rischi biologici comprendono un ampio spettro di agenti in grado di causare infezioni, reazioni allergiche o effetti tossici. Nei laboratori biotecnici, questi rischi includono batteri, virus, funghi, parassiti, prugne, costrutti del DNA ricombinante, linee cellulari di origine umana o animale e tossine biologiche. Il rischio posto da ogni agente dipende dalla sua patogenicità, modalità di trasmissione, dose infettiva e disponibilità di trattamenti profilassi.

Il lavoro con organismi geneticamente modificati introduce considerazioni aggiuntive perché i tratti nuovi possono causare inaspettati impatti ambientali o sanitari. Le fonti comuni di esposizione includono aghi accidentali, generazione di aerosol durante la pipettatura o vortice, fuoriuscite sulle superfici di lavoro e smaltimento improprio dei materiali contaminati.

Valutazione completa del rischio

Prima di iniziare il lavoro, i supervisori di laboratorio devono valutare i compiti specifici, il volume e la concentrazione di materiale biologico, il potenziale per la generazione di aerosol e lo stato di salute del personale. Una matrice formale di valutazione del rischio può aiutare a priori i controlli, mappando la probabilità di un'esposizione contro la gravità delle sue conseguenze.

Elementi chiave di una valutazione del rischio

  • Caratterizzazione intelligente:[ Patogenia, gamma di host, stabilità nell'ambiente e trattamenti disponibili.
  • Valutazione dell'attivitá:[] Procedure che aumentano il rischio (ad esempio, centrifugazione, sonicazione, rettifica, gestione di borse aperte).
  • Fattori personali:[ Immunocompromesso individui, lavoratori incinte, o quelli con condizioni sottostanti richiedono un'ulteriore considerazione.
  • Fattori ambientali:[ Progettazione del sistema di ventilazione, prossimità agli spazi pubblici, infrastrutture di smaltimento dei rifiuti.

Il controllo del rischio nel manuale di sicurezza del laboratorio fornisce un riferimento per nuovi progetti e consente una revisione periodica. Qualsiasi cambiamento nell’agente biologico, nella procedura o nel personale dovrebbe innescare una rivalutazione. Per il lavoro che coinvolge molecole di acido nucleico ricombinante o sintetico, il NIH Le linee guida per la valutazione del rischio di riduzione dei rischi di ricerca che coinvolgono il Ricombinante o le molecole di acido nucleico sinte[FLT1]

Controlli ingegneristici e progettazione di strutture

I controlli ingegneristici sono la prima linea di difesa, separando fisicamente i lavoratori dai pericoli. Nei laboratori di biotecnologia, i controlli di ingegneria più critici includono dispositivi di contenimento primario, sistemi di ventilazione e configurazioni di impianti specializzati che corrispondono al livello di biosicurezza assegnato.

Governi di biosicurezza (BSC)

I BSC forniscono un'area di lavoro contenuta con scarico filtrato HEPA che protegge l'operatore, l'ambiente e l'esperimento. La selezione dipende dal gruppo di rischio: i cabinet di tipo A2 sono adatti per il lavoro BSL-2 e BSL-3 con sostanze chimiche volatili in quantità di tracce, mentre i cabinet di tipo B2 sono necessari per carichi chimici più elevati. La certificazione annuale da parte di un tecnico qualificato assicura che i movimenti di flusso e filtro adeguati soddisfino i NSFANSSC.

Progettazione di strutture per laboratori BSL-2 e BSL-3

I laboratori BSL-2 richiedono superfici pulite, lavabi senza mani e autoclavi all'interno dello stesso edificio. Le strutture BSL-3 richiedono caratteristiche aggiuntive come finestre sigillate, flusso d'aria verso l'interno, antistagni con porte interbloccanti, e un sistema di scarico dedicato che non è ricircolo. La pressione negativa rispetto ai corridoi adiacenti impedisce ai contaminanti di sfuggire alle prestazioni.

Controlli amministrativi e protocolli di sicurezza

I controlli amministrativi completano le misure di ingegneria definendo come si svolge il lavoro e chi è permesso di eseguirlo. Le procedure operative standard (SOP) per ogni attività pericolosa - dal ricevimento di campioni biologici allo smaltimento dei rifiuti finali - devono essere scritte in lingua normale, esaminate annualmente, e facilmente accessibili al banco di lavoro. Buone pratiche di laboratorio (GLP) per la biotecnologia includono l'etichettatura di tutti i contenitori con il nome delle superfici, avvisi di rischio e la data di preparazione.

Il controllo dell'accesso è un altro pilastro amministrativo: solo il personale qualificato e autorizzato deve entrare in aree dove sono presenti rischi biologici. I controlli di laboratorio devono mantenere un elenco di utenti autorizzati e registrare tutti gli incidenti, anche vicino ai licenziamenti.

Attrezzature di protezione individuale

L'attrezzatura di protezione individuale (PPE) è la barriera finale tra il lavoratore e il biohazard. Nessun singolo oggetto di PPE è adeguato per tutti gli scenari; la selezione deve essere basata sulla valutazione del rischio, sulla via dell'esposizione e sul compito che viene svolto.

PPE essenziale per i laboratori di biotecnologia

  • Custoncini:[] Fissati chiusi, a lungo slittati, e realizzati in materiale resistente ai fluidi (ad esempio, miscele di poliestere/cotone con finitura repellente).
  • Gloves:[ Il nitrile è standard per la maggior parte dei biohazards; il lattice dovrebbe essere evitato a causa dei rischi di allergia. La doppia-lucidatura è consigliata per le procedure con alto rischio di puntura o quando si tratta di agenti concentrati.
  • Protezione del viso e del corpo:[] Gli occhiali di sicurezza con gli scudi laterali sono obbligatori; per i pericoli di schizzi, sono indicati scudi o occhiali a faccia piena.
  • Protezione respiratoria:[] I respiratori N95 vengono utilizzati quando lavorano con agenti che rappresentano il rischio di trasmissione dell’aerosol (ad esempio TB, SARS-CoV-2). Per gli agenti che richiedono il contenimento BSL-4, i respiratori alimentati (PAPR) con i filtri HEPA sono standard. Tutti gli utenti del respiratore devono essere testati e addestrati in conformità con il sistema operativo CHA29.

Il PPE deve essere rimosso in una sequenza che minimizza l'autocontaminazione, prima di tutto, poi la protezione degli occhi, poi il camice da laboratorio, e smaltito o inviato per la decontaminazione. I PPE riutilizzabili come occhiali e scudi facciali devono essere puliti con un disinfettante dopo ogni uso. Il laboratorio dovrebbe avere un'area designata per donare e doffare, idealmente separata dalla zona di lavoro, e tutto il personale di aggiornamento annuale deve dimostrare la competenza.

Gestione dei rifiuti corretta

I rifiuti biologici, compresi i taglienti, le culture liquide, i materiali monouso contaminati e le carcasse animali, devono essere maneggiati in modo da evitare l'esposizione durante lo stoccaggio, il trasporto e lo smaltimento. Il primo passo è la segregazione: diversi flussi di rifiuti richiedono metodi di trattamento diversi.

Metodi di decontaminazione

  • Autoclaving:[ Il metodo più comune per i rifiuti solidi e liquidi. La convalida con indicatori biologici (ad esempio, spore Geobacillus stearothermophilus) è necessaria per garantire l'efficacia del ciclo. Temperatura, pressione e tempo di esposizione devono essere registrati per ogni carico.
  • Disinfezione chimica:[] Per liquidi che non possono essere autoclavati, come grandi volumi di supernante culturale, il trattamento con candeggina (concentrazione finale 10% v/v per almeno 30 minuti) è ampiamente usato, seguito da neutralizzazione e smaltimento alla fogna sanitaria.
  • Incinerazione:[] Per i rifiuti patologici (ad esempio, i tessuti animali) e alcuni materiali ricombinanti, l'incenerimento ad alte temperature fornisce la distruzione completa.

Tutti i contenitori di rifiuti devono essere etichettati con la data, il tipo di rifiuti e le informazioni sui generatori. Un metodo di monitoraggio del volume e del trattamento dei rifiuti aiuta a dimostrare la conformità durante le ispezioni e gli audit. I laboratori dovrebbero anche avere un piano di contingenza per le fuoriuscite di rifiuti durante il trasporto all'interno della struttura, compresi i kit di spillatura e una chiara catena di notifica.

Preparazione di emergenza e risposta a spill

Un laboratorio ben preparato ha scritto procedure di emergenza per fuoriuscite biologiche, esposizioni personali e malfunzionamenti delle attrezzature. I kit di spill sono forniti di materiali assorbenti, disinfettanti, forceps e sacchetti di rifiuti devono essere collocati in ogni sala di laboratorio. Il personale deve sapere come contenere una fuoriuscita, a partire dal perimetro e lavorare verso l'interno, e come disporre correttamente dei materiali di pulizia.

Protocolli di risposta a spirale di BSL

Per le fuoriuscite BSL-2 che non coinvolgono gli aerosol, l'area immediata deve essere evacuata, la fuoriuscita coperta di materiale assorbente e disinfettante applicato. Dopo un tempo di contatto di 30 minuti (o come convalidato), i materiali sono raccolti e la superficie ripulita di nuovo. Per le fuoriuscite BSL-3, la stanza deve essere sigillata e la ventilazione chiusa se la riguarda un agente patogeno ad alta frequenza.

Gli eventi di esposizione personale (needlesticks, splashes to eyes orth, incidenti di inalazione) richiedono un primo soccorso immediato e una valutazione medica.Il laboratorio dovrebbe avere un piano di controllo dell'esposizione scritta che identifica un fornitore di assistenza sanitaria designato familiare all'esposizione professionale agli agenti biologici.

Livelli di conformità e biosicurezza regolamentari

I laboratori di biotecnologia operano sotto un complesso web di normative che variano per paese e negli Stati Uniti per agenzia. Il CDC e NIH pubblicano congiuntamente il BMBL, che descrive i quattro livelli di biosicurezza e le pratiche corrispondenti, attrezzature e requisiti di struttura. OSHA applica il Bloodborne Pathogens Standard (29 CFR 1910.1030) nei luoghi di lavoro dove vengono gestiti materiali derivati dall'uomo e incorporano gli acidi di laboratorio standard (29 CFR 1910

Livelli di biosicurezza a un solco

  • BSL-1:[] Adatto per il lavoro con agenti ben caratterizzati da non causare malattie in adulti immunocompetenti (ad esempio, Bacillus subtilis, E. coli K12 non patogeno). Precauzioni di base: lavamani, scarpe a punta chiusa, camice da laboratorio e decontaminazione delle superfici di lavoro.
  • BSL-2:[] Riguarda gli agenti associati alla malattia umana (ad esempio, Staphylococcus aureus, Hepatitis B virus, HIV). Aggiunge l'uso di BSC per le procedure con spruzzi o aerosol, accesso limitato e segnaletica biohazard.
  • BSL-3:[ Per gli agenti indigeni o esotici che possono causare gravi o letali infezioni (ad esempio, tubercolosi di Mycobacterium, Yersinia pestis). Richiede accesso controllato, pressione negativa, tutti i lavori in BSC o in un completo corpo, e protocolli di decontaminazione esaustivi.
  • BSL-4:[] Riservato per agenti pericolosi ed esotici ad alto rischio di trasmissione dell'aerosol e nessun vaccino o terapia (ad esempio, virus Ebola, virus variola). Opera in una Classe III BSC o in una tuta a pressione positiva a corpo intero in una struttura dedicata ermeticamente sigillata con più airlock e decontaminatori in tutto il mondo.

Le risorse esterne che forniscono una guida autorevole includono il BMBL di CDC (disponibile online), Stato patogeno di sangue di OsHA], e Manuale di biosicurezza di laboratorio di WHO.

Formazione e formazione continua

Un programma di biosicurezza è forte solo come le persone che lo eseguono. La formazione obbligatoria deve includere l'orientamento iniziale che copre i principi di biosicurezza, i rischi specifici del laboratorio, l'uso del PPE, lo smaltimento dei rifiuti e la risposta di emergenza. Dopo la sessione iniziale, la formazione annuale di aggiornamento è richiesta da molti enti normativi, e qualsiasi nuova procedura, agente, o pezzo di attrezzature innesca formazione supplementare.

I dati relativi alla sicurezza devono essere mantenuti almeno per la durata del processo di adempimento dei dipendenti e spesso più lunghi per i fini di conformità. In un ambiente BSL-3, ogni persona che entra in laboratorio deve dimostrare la competenza nel donare e doffare il DPI designato, operare il BSC, e eseguire una risposta di fuoriuscite prima di essere concesso l’accesso ai laboratori.

Conclusioni

La gestione dei rischi biologici nei laboratori di ingegneria biotecnologia è un'impresa multiforme che richiede conoscenze tecniche, esecuzione disciplinata e impegno organizzativo. Dalla comprensione degli agenti e dalla conduzione di valutazioni approfondite del rischio all'attuazione dei controlli di ingegneria, delle garanzie amministrative e dei PPE appropriati, ogni livello di protezione contribuisce ad un ambiente di lavoro sicuro.