Veiligheidsmaatregelen en operationele procedures in een (A) BSL-4 Laboratory: 1. Biosafety Level 4 Suit Laboratory Suite Entry en Exit Procedures
Summary
Although researchers are generally knowledgeable about procedures and safety precautions required for biosafety level 1 or 2 (BSL-1/2) experiments, they may not be familiar with experimental procedures in BSL-4 suit laboratories. This article provides a detailed visual demonstration of BSL-4 suit laboratory systems check, laboratory entry, movement, and exit procedures.
Abstract
Biosafety level 4 (BSL-4) suit laboratories are specifically designed to study high-consequence pathogens for which neither infection prophylaxes nor treatment options exist. The hallmarks of these laboratories are: custom-designed airtight doors, dedicated supply and exhaust airflow systems, a negative-pressure environment, and mandatory use of positive-pressure (“space”) suits. The risk for laboratory specialists working with highly pathogenic agents is minimized through rigorous training and adherence to stringent safety protocols and standard operating procedures. Researchers perform the majority of their work in BSL-2 laboratories and switch to BSL-4 suit laboratories when work with a high-consequence pathogen is required. Collaborators and scientists considering BSL-4 projects should be aware of the challenges associated with BSL-4 research both in terms of experimental technical limitations in BSL-4 laboratory space and the increased duration of such experiments. Tasks such as entering and exiting the BSL-4 suit laboratories are considerably more complex and time-consuming compared to BSL-2 and BSL-3 laboratories. The focus of this particular article is to address basic biosafety concerns and describe the entrance and exit procedures for the BSL-4 laboratory at the NIH/NIAID Integrated Research Facility at Fort Detrick. Such procedures include checking external systems that support the BSL-4 laboratory, and inspecting and donning positive-pressure suits, entering the laboratory, moving through air pressure-resistant doors, and connecting to air-supply hoses. We will also discuss moving within and exiting the BSL-4 suit laboratories, including using the chemical shower and removing and storing positive-pressure suits.
Introduction
Wetenschappelijke interesse in exotische, high-gevolg pathogenen is gestaag toegenomen in de afgelopen jaren. Van bijzonder belang zijn ziekteverwekkers als opkomende of opnieuw opkomende agenten dat potentiële biologische wapens zijn. Op het gebied van onderzoek prioriteit en risico's, worden deze pathogenen geclassificeerd door de Centers for Disease Control and Prevention (CDC) als Bioterrorisme Categorie AC Agents 1. Daarnaast worden high-gevolg pathogenen geclassificeerd als Select Agenten [en toxines] met betrekking tot de import, export, en toegang regels. In de VS, de bioveiligheid regels en procedures die moeten worden gevolgd voor het werken met speciale ziekteverwekkers die BSL-2, BSL-3, of BSL-4 containment nodig zijn uiteengezet in Bioveiligheid in Microbiologische en Biomedische Laboratories (BMBL) 2. Ziekteverwekkers die worden gezien als de meest significante gezondheidsrisico voor de mens en / of dier aanwezig geacht BSL-4 pathogenen. Bijgevolg BSL-4 onderzoek vergt bijzondere voorzichtigheid, highly gespecialiseerde opleiding, en een robuuste en redundante faciliteiteninfrastructuur 3. De algemene bewustwording van de uitdagingen in verband met BSL-4 onderzoek, het begrijpen van de eisen voor high containment operaties, systeembeheer en routine validatie testen van de technische controles te verbeteren is noodzakelijk. Wij streven ernaar om dit inzicht te bevorderen door een visuele presentatie van de hogere normen van de werking en bioveiligheid, en de daaruit voortvloeiende verhoogde moeilijkheidsgraad van hands-on onderzoek in BSL-4 containment.
Faciliteiten behuizing BSL-4 pak laboratoria moeten voldoen aan strenge eisen met inbegrip van, maar niet beperkt tot, gewijd nonrecirculating ventilatiesystemen, rigoureus afvalverwerking systeem en verwerkt 4,5, en het bouwen van automatiseringssystemen (BAS) 2,6,7. toevoer laboratorium lucht wordt eenmaal gefilterd en afvoerlucht is dubbel gefilterd door een hoog rendement deeltjes lucht (HEPA) filters, die jaarlijks worden opnieuw gecertificeerd. tevens deBMBL stelt strenge eisen voor ontsmetting van vast afval en het verzamelen en ontsmetting van alle effluent materialen voor de release in de algemene afvalsysteem. Meerdere ontslagen zijn ingebouwd in het systeem om vrijlating van elk type van BSL-4 pathogeen voorkomen. De BAS-monitor werking van de installatie op afstand en kan het probleemgebied lokaliseren. Facility ondersteunende systemen worden dagelijks gecontroleerd door het personeel voor een optimale werking en de melding van problemen in real time. Alle systemen zijn getest op recurring basis om te voldoen aan CDC / afdeling van Select agentia en toxines voor inrichting operatie.
In aanvulling op deze normen voor de fysieke inrichting, moet het laboratorium personeel dat werkzaam is met een Select agentia en toxines naar een Security Risk Assessment (SRA) van het Ministerie van Justitie in te dienen voorafgaand aan het werken met of in de buurt van Select Agenten. Bovendien, het personeel het werken met Tier 1 Selecteer Agents (bijvoorbeeld Ebola-virus, Bacillus anthracis) moet worden ingeschrevenin een Personnel Betrouwbaarheid Program (PRP) die voortdurend evalueert de lichamelijke en geestelijke gezondheid van individuele onderzoekers 8. De gezondheid screenings beoordelen of individuen fysiek in staat zijn van het uitvoeren van de werkzaamheden in BSL-4 containment op een veilige manier. Geestelijke gezondheid screenings beoordelen algemeen welzijn, psychologisch welzijn en veerkracht en veiligheidsbewustzijn van de medewerkers. Aan het NIAID, wetenschappers werken met een Select Agenten ondergaan aanvullend onderzoek, waarin elk individu een Access Nationaal Agentschap Controle en Vragen (ANACI) antecedentenonderzoek dat educatieve en professionele geloofsbrieven, criminele geschiedenis, financiële geschiedenis, en het risico van buitenlandse invloed onderzoekt voltooid.
Vergeleken met BSL-2 laboratorium binnenkomst, maximum containment ingang vereist een aanzienlijk grotere investering van middelen, tijd en training. Na SRA goedkeuring en de inschrijving bij de afdeling van Select agentia en toxines, moeten medewerkers strenge hands-on ondergaan treining voor de toegang tot de BSL-4 pak laboratoria. Laboratorium personeel krijgt training over exploitatie van de voorziening, met inbegrip van de dagelijkse controles van de kritieke functies en entry / exit procedures 9. Het personeel is ook getraind in het laboratorium bioveiligheid en de verzorging en het gebruik van positieve druk pakken. Witte pakken gemaakt van polyester stof met polyvinylchloride coating worden gebruikt op het NIH / NIAID Integrated Research Facility in Fort Detrick. Faciliteiten dat andere types / commerciële merken van de positieve druk suits gebruiken, kunnen verschillende operationele procedures voor het betreden en verlaten van de BSL-4 laboratorium dan de hier geschetste vereisen. Onderzoekers in faciliteiten gebruik van dit artikel moet rekening te houden met deze verschillen voor de training. Suit opleiding aan de NIH / NIAID Integrated Research Facility in Fort Detrick omvat juiste procedures voor het aantrekken van het pak, zodat het pak goed functioneert, repareren en onderhouden van kostuums (binnen en buiten het laboratorium), en die zich binnen het laboratorium. Opce deze training is voltooid, kan het laboratorium medewerker begint te werken binnen de BSL-4 pak laboratoria. In eerste instantie een ander ervaren medewerker mentoren one-on-one de nieuw opgeleide medewerker gedurende de eerste vijf bezoeken aan de BSL-4 pak laboratoria. Om zelfstandig te werken aan de NIH / NIAID Integrated Research Facility in Fort Detrick, de nieuw opgeleide medewerker een minimum van 40 begeleide bezoeken in BSL-4 pak laboratoria met ten minste 100 uur van praktische werktijd in de laboratoria is voltooid.
Protocol
Representative Results
Discussion
We schetste de BSL-4 in- en uitgang procedures die worden gebruikt bij de NIH / NIAID Integrated Research Facility in Fort Detrick voor het werken met zeer gevaarlijke (Risk Group 4) ziekteverwekkers. Een doel van het visualiseren van de BSL-4 ingang en uitgang procedures is om het belang van de veiligheid van het personeel van het laboratorium te benadrukken tijdens het werk met dergelijke pathogenen laboratorium verworven infecties te voorkomen. Negatieve druk, BSL-4 laboratoria onderhouden van een naar binnen gerichte luchtstroom om ervoor te zorgen dat ziektekiemen zullen worden opgenomen in het laboratorium. Positieve druk pakken met dedicated ademlucht systemen gedragen door laboratoriumpersoneel verzachten contact van de lucht pathogenen met het laboratorium personeel. Na het laboratorium personeel verlaat de BSL-4 laboratorium, een chemische stof douche desinfecteert het oppervlak van de potentieel verontreinigde pak en voorkomt daardoor mogelijke besmetting van de rest van het gebouw en de persoon te veranderen uit het pak.
De integriteit van de positive druk pak is een van de belangrijkste primaire barrières voor het voorkomen van mogelijke blootstelling pathogeen, is personeel nodig om te controleren op lekkages pak voor de entree en na het verlaten van BSL-4 laboratoria. Als er een lek, het personeel identificeert de locatie van de lekken en waarschuwingen facility management. Deze praktijken zorgen voor een snelle reactie op een blootstelling aan hoge gevolg ziekteverwekkers. Hoewel alles in het werk wordt genomen om de risico's voor het laboratorium personeel te elimineren, kunnen inbreuken op het pak ontstaan door het gebruik van glaswerk, slijpsel, dier agressie, of continu gebruik.
Terwijl de hier gepresenteerde procedures algemeen de BMBL vermelde specificaties door CDC 2, deze procedures zijn specifiek voor de IRF-Frederick. Elke BSL-4 faciliteit heeft ander gebouw specificaties van het ontwerp dat de exacte methoden van het laboratorium werking beïnvloeden. Alternatieve procedures voor het betreden en verlaten van BSL-4 laboratoria is mede afhankelijk van de opzet en werking van deze Laboratories. Daarnaast kunnen regelgeving van de overheid in verschillende landen ook een effect hebben op BSL-4 laboratorium procedures in elk land. Niettemin is een algemeen begrip van BSL-4 procedures en het gebouw het toezicht op systemen die de veiligheid van het personeel van het laboratorium zal helpen de gezondheid beheerders die overwegen het ontwerpen van soortgelijke gebouwen en buiten de medewerkers die betrokken zijn bij studies met een hoog risico ziekteverwekkers te ondersteunen.
De productiviteit zal toenemen naarmate er meer laboratorium personeel is getraind in BSL-4 laboratorium ingang en uitgang procedures en het uitvoeren van experimenten in het kader van BSL-4 voorwaarden. Echter, bij het ontwerpen van protocollen met externe medewerkers, voldoende tijd moet worden toegewezen aan zelfs elementaire laboratorium uit te voeren, en de verwachtingen van de termijnen voor het leveren van resultaten moeten worden aangepast door de moeilijkheden die inherent zijn aan het werk in BSL-4 laboratoria te accepteren. Een algemene aanname is dat een experiment uitgevoerd bij BSL-2 (bijvoorbeeld 2 uur)tweemaal de hoeveelheid tijd vereist voor de uitvoering in BSL-4 (bijvoorbeeld 4 uur).
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The content of this publication does not necessarily reflect the views or policies of the US Department of Health and Human Services or of the institutions and companies affiliated with the authors. KJ, MRH, and LB performed this work as employees of Battelle Government Services, Inc.; JHK as an employee of Tunnell Government Services, Inc.; and MGL as an employee of Lovelace Respiratory Research Institute, Inc. Tunnell Government Services and Lovelace Respiratory Research Institute are subcontractors of Battelle Memorial Institute under its prime contract with NIAID, under Contract No. HHSN272200700016I.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Micro-Chem Plus | National Chemical Laboratories | 255 | |
| Windex | Grainger | 3U560 | |
| Sperian aluminum pressure test cap | Honeywell Sperian | CC0199649 | |
| Sperian suit repair kit | Honeywell Sperian | CC0199621 | |
| Sperian Protection Suit Integrity Test Log | NA | NA | Created by individual lab |
| Sperian positive pressure suit | Honeywell Safety Products | BSL 4-2 | |
| Soapy water | NA | NA | Created by individual lab |
| Outer suit gloves (canners) | Fisher | 19-019-601 | |
| Outer suit gloves (MAPA) | Fisher | 2MYU1 | |
| Inner nitrile suit gloves | Fisher | 19-050-592 | |
| Zip Lube | Amazon | B000GKBEJA | |
| Scrubs | Cintas | 60975/60976 | |
| Socks | Cintas | 944 | |
| Duct Tape | Pack-N-Tape | 51131069695 | |
| Towels | Cintas | 2720 | |
| O-rings | O-ring warehouse | AS568-343 | |
| Overshoes | Amazon | B0034KZE22 | |
| Plastic dunk tanks | Fisher | 14-831-113 | |
| Entry and exit logbook | NA | NA | Created by individual lab |
| Baby powder | Amazon | 44230 | |
| Ethanol | Fisher | BP2818500 |
References
- . of Allergy and Infectious Diseases. NIAID Category A, B, and C Priority Pathogens. National Institute of Allergy and Infectious Diseases. , (2013).
- Chosewood, L. C., Wilson, D. E. . Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories. , (2009).
- Shurtleff, A. C., et al. The impact of regulations, safety considerations and physical limitations on research progress at maximum biocontainment. Viruses. 4, 3932-3951 (2012).
- Walker, J., Stern, L. . A Guide to the Biosolids Risk Assessments for the EPA Part 503 rule. , (1995).
- Salkin, I. F., Krisiunas, E., Turnberg, W. L. Medical and infectious waste management. Appl. Biosaf. 5 (2), 54-69 (2000).
- de Kok-Mercado, F., Kutlak, F., Jahrling, P. B. The NIAID integrated research facility at Fort Detrick. Appl. Biosaf. 16 (2), 58-66 (2011).
- Jahrling, P. B., et al. The NIAID Integrated Research Facility at Frederick, Maryland: a unique international resource to facilitate medical countermeasure development for BSL-4 pathogens. Pathog. Dis. , (2014).
- Skvorc, C., Wilson, D. E. Developing a behavioral health screening program for BSL-4 laboratory workers at the National Institutes of Health. Biosecur. Bioterror. 9, 23-29 (2011).
- Le Duc, J. W., et al. Framework for leadership and training of Biosafety Level 4 laboratory workers. Emerg. Infect. Dis. 14 (11), 1685-1688 (2008).
