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.
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.
Vetenskapligt intresse för exotiska, hög konsekvens patogener har stadigt ökat de senaste åren. Av särskilt intresse är patogener anses nya eller återkommande medel som är potentiella biovapen. När det gäller prioritet inom forskning och risk, är dessa patogener klassificeras av Centers for Disease Control and Prevention (CDC) som Bioterrorism Kategori AC ombud 1. Dessutom är hög konsekvens patogener klassificeras som Välj ombud [och gifter] när det gäller import, export, och tillträdesregler. I USA, om biosäkerhet regler och rutiner som måste följas för arbete med särskilda patogener som kräver BSL-2, BSL-3, eller BSL-4 inneslutning beskrivs i biosäkerhet i mikrobiologiska och biomedicinska laboratorier (BMBL) 2. Patogener som upplevs för att presentera den mest betydande hälsorisk för människor och / eller djur anses BSL-4 patogener. Följaktligen kräver BSL-4 forskning särskild försiktighet, highly specialiserad utbildning och en robust och redundant anläggning infrastruktur 3. För att förbättra den allmänna medvetenheten om de utmaningar som är förknippade med BSL-4 forskning, förstå kraven på hög innes verksamhet, systemhantering, och rutin validering testning av tekniska kontroller är nödvändiga. Vi strävar efter att föra denna förståelse genom att visuellt presentera de ökade normer för drift och biosäkerhet, och den resulterande ökade svårigheten av praktisk forskning i BSL-4 inneslutning.
Faciliteter bostads BSL-4 passar laboratorier måste uppfylla stränga krav, inklusive men inte begränsat till, dedicerade nonrecirculating ventilationssystem, avfallshanteringen strikt och processer 4,5, och fastighetsautomationssystem (BAS) 2,6,7. Laboratorie tilluft filtreras en gång och frånluft är dubbel filtreras genom högeffektiva partikelluft (HEPA) filter, som återcertifierade årligen. Dessutom harBMBL ställer höga krav på sanering av fast avfall och insamling och sanering av alla avlopps material före övergång till det allmänna systemet avfall. Flera uppsägningar är inbyggda i systemet för att förhindra utsläpp av någon typ av BSL-4 patogen. BAS övervaka verksamheten vid en anläggning på distans och kan precisera problemområdet. Facility stödsystem kontrolleras dagligen av personal för optimal drift och anmälan av problem i realtid. Alla system testas på en återkommande basis för att uppfylla CDC / Avdelningen för Select agens och toxiner krav på anläggningens drift.
Utöver dessa standarder för fysiska anläggningen, måste laboratoriepersonal som arbetar med Select agens och toxiner underkasta sig en säkerhets riskbedömning (SRA) av det amerikanska justitiedepartementet före arbetar med eller runt Välj ombud. Dessutom, personal som arbetar med Tier 1 Välj ombud (t.ex. Ebolavirus, Bacillus anthracis) måste vara inskriveni en personalReliAbility Program (PRP) som kontinuerligt utvärderar den fysiska och psykiska hälsan hos enskilda forskare 8. De hälsarastreringar bedöma huruvida individer är fysiskt kapabel att utföra arbetet i BSL-4 inneslutning på ett säkert sätt. Mentala hälsarastreringar bedöma allmänt välbefinnande, psykologiska välfärd och elasticitet, och säkerhetstänkande hos personalen. På NIAID, forskare som arbetar med utvalda agenter genomgå ytterligare granskning, där varje individ avslutar en Access Verket Kontroll och Förfrågningar (ANACI) säkerhetsprövning som undersöker utbildning och yrkeskompetens, kriminellt förflutet, finansiell historik, och risken för utländskt inflytande.
Jämfört med BSL-2 laboratorium inträde kräver maximal inneslutning inträde betydligt större investering av resurser, tid och utbildning. Efter SRA godkännande och registrering med Avdelningen för Select agens och toxiner, måste personal genomgå stränga praktisk tåging innan åtkomst till BSL-4 passar laboratorier. Laboratoriepersonal får utbildning om driften av anläggningen, inklusive dagliga kontroller av kritiska funktioner och inträde / utträde förfaranden 9. Personalen är också utbildad på laboratorie biosäkerhet och skötsel och användning av positiv tryckdräkter. Vita kostymer gjorda av polyesterväv med polyvinylklorid beläggning används vid NIH / NIAID Integrated Research Facility vid Fort Detrick. Anläggningar som använder andra typer / kommersiella märken av positiv tryckdräkter kan kräva olika operativa förfaranden för ingående och uppsägning av BSL-4 laboratorium än de som beskrivs här. Forskare i anläggningar som använder den här artikeln skall redovisa dessa skillnader före träning. Suit utbildning på NIH / NIAID Integrated Research Facility vid Fort Detrick innehåller lämpliga förfaranden för påtagning dräkten, se dräkten fungerar, reparera och underhålla kostymer (inom och utanför laboratoriet), och flyttar inom laboratoriet. Påce denna utbildning är klar, kan laboratoriet anställde börja arbeta inom BSL-4 passar laboratorier. Inledningsvis en annan erfaren personal mentorer en-mot-en i nyutbildad anställd under de fem första besök på BSL-4 passar laboratorier. Att arbeta självständigt på NIH / NIAID Integrated Research Facility vid Fort Detrick, avslutar nyutbildad anställd minst 40 övervakade besök i BSL-4 passar laboratorier med minst 100 timmar av praktisk arbetstiden i laboratorierna.
Vi redogjorde för BSL-4 ingångs- och utgångs förfaranden som används vid NIH / NIAID Integrated Research Facility vid Fort Detrick för att arbeta med mycket farliga (riskgrupp 4) patogener. Ett syfte med att visualisera de BSL-4 ingångs- och utgångsförfaranden är att betona vikten av säkerhet laboratoriepersonal under arbetet med sådana patogener att undvika laboratorieförvärvade infektioner. Undertryck, BSL-4 laboratorier upprätthålla en inåt riktat luftflöde för att säkerställa att patogener kommer att ingå i laboratoriet. Positiv tryckdräkter med dedikerade andnings luftsystem bärs av laboratoriepersonal mildra kontakt av luftburna patogener med laboratoriepersonalen. Efter laboratoriepersonal lämnar BSL-4 laboratorium, desinficerar en kemisk dusch ytan av potentiellt förorenade kostym och förhindrar därför att sprida sig i resten av byggnaden och den person förändras ur dräkten.
Som integriteten av positive-tryck kostym är en av flera viktiga primära barriärer för att förhindra potentiell patogen exponering, är personal som krävs för att kontrollera kostym läckor före ingången och efter att ha lämnat från BSL-4 laboratorier. Om en läcka uppstår, personal identifierar platsen för läckage och varningar facility management. Dessa metoder garanterar en snabb reaktion på en eventuell exponering för höga konsekvens patogener. Trots att alla ansträngningar vidtas för att undanröja risken för laboratoriepersonal, kan brott mot dräkten ske genom användning av glas, vassa föremål, djur aggression eller kontinuerlig användning.
Medan de förfaranden som presenteras här följer i allmänhet BMBL specifikationer som anges av CDC 2, dessa förfaranden är specifika för IRF-Fredrik. Varje BSL-4 Anläggningen har olika byggkonstruktionsspecifikationer som påverkar metoderna för laboratorieverksamheten. Alternativa förfaranden för ingående och uppsägning BSL-4 laboratorier beror delvis på konstruktionen och driften av dessa Laboratories. Dessutom kan statliga regleringar i olika länder också ha en effekt på BSL-4 laboratorieprocedurer i varje land. Ändå en allmän förståelse för BSL-4 förfaranden och byggnaden övervakningssystem som stöder säkerheten för laboratoriepersonalen hjälper hälsa administratörer som överväger utformningen av liknande byggnader och utanför medarbetare som är involverade i studier av högrisk patogener.
Produktiviteten ökar eftersom fler laboratoriepersonal är utbildad i BSL-4 laboratorium ingångs- och utgångsförfaranden och genomföra experiment i BSL-4 villkor. Men när man utformar protokoll med externa samarbetspartners, tillräckligt med tid bör tilldelas för att utföra ens grundläggande laboratorieverksamheten, och förväntningar om tidsramar för att leverera resultat måste justeras genom att acceptera de inneboende svårigheterna med arbete i BSL-4 laboratorier. En generaliserad antagande är att något experiment utförs vid BSL-2 (t.ex., 2 tim)kommer att kräva dubbelt så mycket tid att utföra i BSL-4 (t ex, 4 h).
The authors have nothing to disclose.
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.
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 |