Sikkerhedsforanstaltninger og driftsprocedurer i et (A) BSL-4 Laboratorieundersøgelser: 3. Aerobiology

Immunology and Infection

Your institution must subscribe to JoVE's Immunology and Infection section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Bohannon, J. K., Janosko, K., Holbrook, M. R., Barr, J., Pusl, D., Bollinger, L., Coe, L., Hensley, L. E., Jahrling, P. B., Wada, J., Kuhn, J. H., Lackemeyer, M. G. Safety Precautions and Operating Procedures in an (A)BSL-4 Laboratory: 3. Aerobiology. J. Vis. Exp. (116), e53602, doi:10.3791/53602 (2016).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Introduction

Overførsel af virus generelt sker ved direkte eller fysisk kontakt, men mange vigtige virussygdomme (fx mæslinger, skoldkopper, influenza) er forårsaget af patogener, der sendes af aerosol eller dråber fra luftvejene. Sådanne patogener har potentiale til at forårsage en pandemi med konsekvenser spænder fra udbredt mild sygdom forbundet med tab af arbejde (f.eks almindelig forkølelse) til sjældnere alvorlig sygdom med høj dødelighed (fx kopper). Høj konsekvens patogener, der spredes naturligt ved aerosol eller ved forsætlig aerosoler (biologiske våben) er af særlig interesse for aerobiology en. Mennesker kan blive hurtigt inficeret med nogle af disse patogener af store dråber fra luftvejene eller små-partikel kerner og let spredes disse patogener til andre gennem spyt sekreter, hoste og nysen 2. I USA biodefense samfund, høj konsekvens patogener (f.eks filovirus eller andre NIAID Catiseret AC Prioriterede patogener og CDC Bioterrorisme befuldmægtigede) er i fokus for aerosol forskningsprogrammer på grund af høj dødelighed af infektioner 3,4. Væsentlige videnskabelige fremskridt inden for aerobiology felt er foretaget inden for det seneste årti på grund af teknologiske fremskridt i aerosol-udstyr og høje indeslutningsfaciliteter 5,6. Forskning på National Institutes of Health, National Institute of Allergy og Infectious Diseases (NIH / NIAID), Integreret Research Facility ved Fort Detrick ligger i Frederick, MD, USA (IRF-Frederick) fokuserer på high-konsekvens nye patogener, der kræver dyr biosikkerhed niveau 4 (ABSL-4) indeslutning. Den overordnede mission IRF-Frederik er at vurdere og fremme udviklingen af ​​potentielle vacciner og terapeutiske (medicinske modforanstaltninger).

Forskning med høj konsekvens patogener på IRF-Frederik er underlagt strenge biosikkerhed og pasning af dyr og brug krav. Disse requirements er skitseret i biosikkerhed i Mikrobiologisk og Biomedical Laboratories (BMBL) manual 7 og de føderale dyrevelfærd regler. Disse nødvendige krav kan begrænse den type forskning, der kan udføres, og påvirke overordnede studiedesign. Som vi tidligere beskrevet i dette tidsskrift, al forskning udføres i et ABSL-4 miljø kræver særlig forsigtighed, højt specialiseret uddannelse, og en robust og redundant facilitet infrastruktur 8,9.

Indrejse i IRF-Frederick ABSL-4 suit laboratorium kræver iklædt et positivt tryk indkapsler trop 8. Positivt tryk indkapsling dragter er ikke påkrævet for at komme ind på ABSL-4 kabinet laboratorium. Ifører et krat jakkesæt, gummi- eller nitrilhandsker, og tæt-tåede sko er passende, når manipulere Risk Group 4 infektiøst materiale inden en certificeret klasse III biosikkerhed kabinet (BSC) i en ABSL-4 kabinet laboratorium 7.

På IRF-Frederick, er aerosol udstyr manipuleret, samlet, og den løber i to hermetisk lukkede, rustfrit stål, lufttæt, negativt tryk klasse III BSC, figur 1. IRF-Frederick Aerobiology Core beskæftiger en automatiseret aerosol management platform ( AAMP) til at styre og overvåge aerosol eksperimenter inden for disse BSC, figur 2. en tidligere offentliggørelse skitserede specifikke funktioner i klasse III BSC på IRF-Frederik og forbindelsen til dragten laboratoriet via en pass-through port 5. Fremgangsmåden til fremstilling af klasse III BSC før eksperimenteren er specifikke for IRF. Andre Klasse III BSC anvendes på andre institutioner fungerer på samme måde som klasse III BSC i brug på IRF, men kan have forskellige mekanismer for transport, adgang, eller docking.

For yderligere at forstå, hvordan høj konsekvens patogener tilbage smitsom og spredes via aerosol transmission, sikker aerobiological eksperimenter skal udføres i disse klasse III BSC'er efter en bestemt arbejdsgang procedure. Forskere har været omhyggeligt og grundigt uddannet til at sikre denne arbejdsgang følges på en sikker og konsekvent måde. Forud for human primat (NHP) aerosol udfordring, flere aerosol karakterisering eller fingeret aerosol kørsler udføres for at teste stabilitet og levedygtighed af et middel, når i aerosolform. Aerosolen karakterisering, efterligner den faktiske aerosol udfordring, og forskeren evaluerer de variabler, der er forbundet med aerosol undersøgelser.

En anden del af arbejdsgangen er at registrere fysiske manipulationer, administration eller anæstetika eller andre midler, eller rutinemæssige procedurer på diagrammer for hver NHP. Disse underlagt diagrammer analyseres grundigt for at sikre proceduremæssig ensartethed og standardisering. Fag bedøves før aerosoludsættelsen. Eksempel anæstetika omfatter tiletamin / zolazepam, ketamin / acepromazin, og ketamine. Bedøvelsesmidler er valgt baseret på minimering af respiratorisk undertrykkelse og fremme af styret, steady state vejrtrækning. Yderligere anæstesi forsyninger holdes i dyret procedure værelser og transporteres om overførsel vogn med NHP til aerobiology ABSL-4 kabinet laboratorium.

Inden for ABSL-4 suit laboratorium, menneskelige primater undergår plethysmografi via en af to metoder (dvs. hoved-out plethysmografi, respiratorisk induktiv plethysmografi [RIP]) for at bestemme inspiratorisk tidalvolumen og vejrtrækning ændrer 10-12. Disse afledte parametre anvendes til nøjagtig beregning af den estimerede inhalerede dosis af patogenet umiddelbart før eller under en aerosol eksponering. Head-out plethysmografi bruger en lang, cylindrisk kammer, der huser NHP 13. Trykfaldet oprettes, når et dyr er i cylinderen er fanget af en pneumotachograf, videresendes til forstærkeren, behandles af vekselstrømmen / direkte current-konverter, og integreret i softwaren til at udlede de ovennævnte pulmonale parametre. RIP bruger sensorer lavet af induktive coiled kobbertråde, der er indlejret i elastik rundt om emnet bryst og mave 11,12. En induktiv-kondensator frembringer et magnetfelt i sensoren. Vejrtrækning ændrer magnetfeltet, og de resulterende spændingsændringer er viderebragt fra en sender ud for det elastiske bånd til en modtager i computeren via korte bølgelængde ultrahøj frekvens radiobølger. Dedikeret software bestemmer vejrtrækning og tidalvolumen fra total thorax forskydning.

Minutvolumen (MV) opnået ved plethysmografi anvendes til beregning af den estimerede inhalerede dosis (D). Ved generering og prøveudtagning en aerosol, er aerosolkoncentrationen (AC) beregnes ved at multiplicere biosampler fusion (BC) med volumenet af mediet (V) og dividere med resultatet af at multiplicere strømningshastigheden af ​​biosampler (FL) afbehandlingstid (T). Den forenklede formel er repræsenteret som AC = BC x V ÷ FL x T. Til gengæld for den faktiske aerosol udfordring NHP-indhold, D beregnes ved at gange AC af MV og varighed eksponeringen (tid = T). Den forenklede formel er repræsenteret som D = AC x MV x T.

Formålet med denne artikel er at visuelt vise hele aerosol udfordring under anvendelse NHP'er fra to synsvinkler, den ABSL-4 suit laboratorium side og ABSL-4 kabinet laboratorium side. Selv om disse procedurer kan være generel karakter i flere praksis nævnt, de er specifikke for IRF-Frederick Aerobiology Core og repræsenterer den faktiske praksis anvendes på denne institution. Denne artikel fokuserer på de biosikkerhed procedurer, der er nødvendige for sikkert at udføre en aerosol udfordring, ikke den faktiske aerosol udfordring selv. I disse procedurer, bruger vi en dummy emne at vise biosikkerhed praksis, på grund af risikoen forbundet med bedøve en NHP. Men processen med Performing en aerosol udfordring er skrevet i en generel måde, fordi proceduren er den samme uanset høj konsekvens patogen anvendes. Vi tilstræber at øge viden om og forståelse af videnskabsmænd om rigor af ledende aerosol studier af høj konsekvens patogener under maksimal indeslutningsbetingelser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Denne protokol overholder følgende retningslinjer dyr pleje. Dyrene blev anbragt i et anlæg godkendt af Association for Vurdering og akkreditering af Laboratory Animal Care International. Alle eksperimentelle procedurer blev godkendt af National Institute of Allergy og smitsomme sygdomme, Afdelingen for Klinisk Forskning, Animal Care og brug Udvalg og var i overensstemmelse med dyreværnsloven forordninger, Public Health Service politik, og vejledningen for den pasning og anvendelse af forsøgsdyr anbefalinger.

1. Aerobiology: Animal biosikkerhedsniveau 4 (ABSL-4) Suit Laboratory

  1. Laboratory Forberedelse
    1. Fuldfør procedurerne for ABSL-4 suit laboratorium indrejse (skitseret i detaljer i 8).
    2. Test funktionaliteten af alt udstyr (f.eks plethysmografi udstyr, laptop, biologisk farlige skraldespande, biologisk farlige klid containere, emne overvågning enheds) er involveret i aerobiology procedurer viser sig i ABSL-4 kulør laboratorium i overensstemmelse med producentens protokol.
    3. Sørg overførslen indkøbskurv er biologisk rene inden teste funktionaliteten af ​​den hurtige overførsel port (RTP), som forbinder transport vogn gennem væggen til klasse III BSC).
    4. Håndtag og fortyndes patogen kun inden certificerede BSC. Forbered patogenet i passende formulering inden for en klasse II BSC, der indeholder passende desinfektionsmidler. Transport patogenet i en lufttæt sekundær beholder mærket med en biohazard symbol på våd is i transport vogn. Før patogen gennem RTP i klasse III BSC i ABSL-4 kabinet laboratorium, figur 1.

2. plethysmografi: Animal biosikkerhedsniveau 4 (ABSL-4) Suit Laboratory

  1. Plethysmografi Opsætning og kalibrering
    1. Bestem hvilken metode plethysmografi erhvervelse(Head-out plethysmografi eller respiratorisk induktans plethysmografi [RIP]) vil blive brugt og forbinde udstyr, komponenter sammen.
    2. Kalibrer plethysmografen før forsøget under anvendelse fabrikantens protokol.
  2. plethysmografi Acquisition
    1. Ved håndtering menneskelige primater, don en ekstern par latex eller nitril handsker over toppen af ​​de kulør handsker for at undgå krydskontaminering og fremme sikker praksis. Når du er færdig håndtering menneskelige primater, fjerne disse ekstra handsker og kassér i biologisk farligt papirkurven i rummet.
    2. Hvis du bruger hoved-out plethysmografi, vedhæfte en ny gummi / tand-dæmningen til forsiden af ​​cylinderen. Skær et lille hul i dæmningen for hovedet af NHP til at passe gennem toppen af ​​cylinderen. Når siddende, dæmningen skaber en tætning omkring NHP hals.
    3. Hvis du bruger RIP, kontrollere, at RIP bands er korrekt monteret omkring brystet og maven af ​​NHP og de elektroniske forbindelser knækkede Tightly.
    4. Send alle data indhentet fra et plethysmografi procedure for forskerne i ABSL-4 kabinet laboratorium. Eksporter tidevandsenergi data for hvert dyr volumen og minut volumen gennem et kompatibelt program til brug i løbet af aerosol-processen.

3. human primat Transport og Håndtering: Animal biosikkerhedsniveau 4 Suit Laboratory

  1. NHP Handling
    1. Overvåge og registrere eventuelle fysiske manipulationer, forvaltninger eller rutinemæssige procedurer på diagrammer for hver NHP.
    2. Når en aerosol udfordring er afsluttet, skal du placere NHP inde transport container og returnere NHP til hjemmet bur placeret i dyret bedriften værelse.
    3. Ved håndtering et levende dyr, skal du følge den obligatoriske regel, der kræver 2 medarbejdere til at være til stede.
  2. NHP Transport
    1. Bestem typen af ​​anæstesi, varighed af anæstesi (dækker transport, plethysmografi acquisition, og aerosol udfordring) og tilsvarende dosis af anæstesi før indgivelse. Fuldt bedøve NHP baseret på valgt af Comparative Medicine personale proces. Hvis yderligere anæstesi er påkrævet, sikre, at alle nåle, skarpe genstande, sprøjter og hætter kasseres i en kanyleboks beliggende i nogen af ​​proceduren dyr værelser. Må ikke opsummere nogen nåle efter brug.
    2. Transport bedøvet NHP'er i klare beholdere, der er sikret ved en lås på låget af transportkassen.
    3. Load transportbeholdere onto en mobil vogn til at tillade fuldt egnede forskere til at bevæge sig frit bruge vejrtrækning luft linjer og gennem lufttryk resistente (ÅOP) døre, figur 1.
    4. Da ingen yderligere vejrtrækning luft for NHP leveres til transportcontaineren, minimere transporttid.

4. Aerobiology: ABSL-4 Cabinet Laboratory

  1. Klasse III BSC opsætning
    1. Sideløbende med dyr forberedelse udført af Comparative Medicine personale, forberede klasse III BSC. Visuelt kontrollere, at undertryk i klasse III BSC opretholdes inden specificerede område (125 Pa eller -0,5 i vandsøjle (wg) minimum 250 Pa eller -1,0 i wg anbefales). Undersøg klasse III BSC for eventuelle lækager eller revner (se figur 1).
    2. Fysisk og visuelt inspicere klasse III BSC syntetisk gummihandsker og O-ringe knyttet til klasse III BSC for svage punkter, tårer, RIP, eller hussvamp. Erstatte den beskadigede klasse III syntetiske gummihandsker og / eller O-ringe umiddelbart inden brug. På dette tidspunkt, er klasse III BSC ikke er forurenet.
    3. Hvis der opstår en lækage, mens klasse III BSC er forurenet, identificere placeringen af ​​brud og alarm facility management og biosikkerhed personale. Hvis en klasse III BSC integreret handske er revet eller overtrådt, straks udskifte den beskadigede handsken ved at følge ordentligt uddannet teknik og internal klasse III BSC standardprocedure.
    4. For at ændre en integreret handske, der indeholder en lille tåre eller brud under en eksponering, først sprøjte tåre eller brud overdrevent med en passende koncentration af et dobbelt kvaternære ammonium (n-alkyl Dimethylbenzylammoniumchlorid, n-alkyl dimethyl ethyl benzyl ammoniumchlorid) desinfektionsmiddel . Gør ikke overdrevne bevægelser under denne tid, at skabe en stigning i luftstrøm.
    5. Forsigtigt, fjerne de yderste O-ringe (2 af dem) forlader beskadiget integrerede handske stadig knyttet til klasse III BSC. Lidt flytte den beskadigede integrerede handske manchet væk fra havnen, samtidig med at den integrerede handske forseglingen er intakt. Hvis forseglingen er kompromitteret, vil en alarm lyde angiver proceduren blev ikke udført korrekt. Den integrerede handske manchet skal blive siddende på havnen efter den anden O-ring fjernes fra klasse III BSC.
    6. Placer en ny klasse III BSC syntetisk gummi handske løbet af det gamle handske in samme orientering. Placer denne nye handske helt over havnen på samme måde som de andre klasse III BSC handske porte.
    7. Udskift O-ringen nærmest klasse III BSC i den nye integrerede handske. Brug en tilstødende integreret handske port, forsigtigt trække beskadigede klasse III BSC syntetisk gummi handske inden i klasse III BSC. Den nye klasse III syntetisk gummi handske vil fungere som barriere for at opretholde inddæmning. Når den anden beskadigede klasse III syntetisk gummi handske fjernes (trækkes indad), erstatte den anden ydre O-ring og fortsætte med at arbejde.
    8. Optag alle detaljer vedrørende handske tåre / brud i den specifikke klasse III BSC logbog. Hvis den beskadigede integrerede handsken er fjernet eller et brud i inddæmning sker, kompromitteret integrerede handske / havnen stadig fastholder en indadgående luftstrøm på 0,47 m 3 / sek. Denne indadgående luftstrøm er den samme luftstrøm bruges med en klasse II BSC, derved bevare sammenhæng mellem klasse II og klasse III BSC.
    9. Undersøg dunk tank ogkontrollere, at dunk tank er fyldt med desinfektionsmiddel til den markerede niveau inde i dunk tank, figur 1. Kontroller koncentrationen af desinfektionsmiddel i dunk tank er minimum 3.500 uS ved hjælp af en ledningsevne meter. Denne ledningsevne svarer til 5% koncentration af desinfektionsmidlet.
    10. Sørg for klasse III BSC autoklave er funktionel og operationel så Forurenet affald og udstyr kan autoklaveres, figur 1. Autoklaver eneste udstyr er kendt for at opretholde rigor af steriliseringsprocessen.
    11. Test funktionaliteten af andet aerobiology udstyr (f.eks, AAMP komponenter, laptop) og luft og vakuum linier er involveret i forsøget, figur 2.
    12. Placer tegn på klasse III BSC angiver den aktuelle forurening enhedens status.
  2. Samling og Systeminstallation af NHP Head-kun Eksponering Chamber
    1. Saml en 16-l NHP head-kun eksponering chamber ved at indsætte levering af rustfrit stål og udstødning linjer, figur 2. Konfigurer kammeret i en push / pull, dynamisk konfiguration ved at forbinde de relevante luft, vakuum og trykledninger til AAMP. Slut AAMP til en strømkilde i klasse III BSC og en bærbar computer via en hermetisk forseglet port placeret på toppen af klasse III BSC (figur 1).
    2. Undersøg det samlede NHP head-kun eksponering kammer for eventuelle lækager eller revner, og sikre, at kammeret er korrekt monteret.
    3. Vedhæft en aerosol generator og aerodynamisk partikelstørrelse læsning instrument til kammeret NHP head-kun eksponering.
    4. Åbn luft og vakuum kilde for AAMP.
    5. Start aerosol-protokol software på den bærbare computer. Indtast den relevante NHP head-kun eksponering kammer, aerosol generator og biosampler flow, og administrative oplysninger i software menuer.
    6. Beregn aerosol udfordringtid fra de data, der er erhvervet under plethysmografi procedure, trin 2.2.4. Hvis du bruger hovedet-out plethysmografi, beregne dosis forud for aerosol eksponering. Hvis du bruger RIP, beregne dosis samtidig under aerosol eksponering.
    7. Fyld aerosolgeneratoren med patogenet.
    8. Gennem aerosol software, drej aerosolgeneratoren "on" og sprøjte indersiden af ​​hovedets kun eksponering kammer NHP med udfordringen materiale i 10 minutter.
    9. Sluk for aerosol generator, tømme udfordringen materiale, og kassér den udfordring materiale i en biologisk farligt papirkurv taske placeret inde i klasse III BSC.
  3. NHP Head-kun Eksponering
    1. Vedhæft en biosampler til head-kun eksponering kammer i NHP, fylde biosampler med mediesamling, og fastgør den passende vakuum linje til biosampler.
    2. Tjek anæstesidybden af ​​NHP. Hvis dybden af ​​bedøvelse anses for relevante (
    3. Placer NHP i liggende stilling på eksponering rampen NHP.
    4. Forsigtigt passere NHP hoved gennem gummi / dental dæmning fastgjort til hovedet portal af kammeret NHP head-kun eksponering. Gummiet / tand-dæmningen sikrer en tætning er skabt omkring NHP hals under aerosol eksponering.
    5. Kontroller, at NHP vitale tegn er stabile visuelt og med en bærbar emne monitor.
    6. Indtast aerosol udfordring tid beregnes ud fra trin 4.2.6. og nødvendige udstyr id'er prkontinentet til hver aerosol løbe ind aerosolen software og begynde aerosol udfordring.
    7. Kontrollere partikelstørrelsen data under hvert aerosol køre med aerosolen partikelstørrelsesanalysator at sikre at den ønskede partikelstørrelsesfordeling. Udfør denne kontrol kontinuerligt eller intermitterende hele eksponeringen.
    8. Når aerosol udfordring er afsluttet, fjernes den NHP fra kammeret head-kun eksponering og tør NHP ansigt / hoved med egnet desinfektionsmiddel for at reducere potentiel forurening til laboratoriepersonale.
    9. Rense aerosol kammer eller luft vaske de resterende og tilbagestående partikler i 5 minutter ved at lede luft og vakuum gennem kammeret. Denne procedure vil "rense ud" og fjerne resterende partikler fra kammeret aerosol eksponering for efterfølgende NHP aerosol engagementer.
    10. Før NHP tilbage gennem RTP forskerne placeret på inde i ABSL-4 aerobiology trop laboratorium.
    11. Kassér alle skarpe genstande used i klasse III BSC i en udpeget beholder til skarpe genstande, der forbliver i BSC. Når kanylebøtte er ¾ fuld, placere ind i biohazard papirkurv taske.
    12. Tøm aerosol generator og en hvilken som helst af de resterende udfordring materiale i biologisk farligt papirkurven posen med skrald, engangsudstyr, og / eller ¾-fuld beholder til skarpe genstande, hvis relevant.
    13. Tøm mediesamling fra aerosol biosampler ind i de passende mærkede indsamling rør og placere på våd is.
    14. Gentag trin 4.3.1 til 4.3.13, indtil alle planlagte testpersoner er blevet udfordret.
    15. Pass alle aerosol biosampler prøver gennem RTP forskerne til kvantificering og ryg titreringer af aerosol dosis.
    16. Placer papirkurven og udstyr fra aerosol udfordring i gennemslaget autoklave knyttet til klasse III BSC og vælg en gældende sterilisation cyklus (figur 3).
    17. Skil NHP head-kun cHamber og rense hovedet kun kammer og klasse III BSC med en paraformaldehyd gas cyklus valideret med biologiske indikatorer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Den klasse III biosikkerhed kabinet (BSC) er et hermetisk forseglet kabinet af rustfrit stål indeholdende en ABSL-4 miljø under negativt tryk i en ABSL-4 kabinet laboratorium (figur 1). Materialer kan indføres i BSC af personale, der arbejder i ABSL-4 kabinet laboratorium gennem en under-kabinet monteret rustfri ståltank (almindeligvis omtales som en "dunk tank" i ABSL-4 eller BSL-4 indstillinger), der indeholder en 5 % dual kvaternær ammonium (n-alkyl dimethylbenzylammoniumchlorid, n-alkyl dimethyl ethyl benzyl ammoniumchlorid) desinficerende opløsning. Fordi BSC er bygget ind i væggen adskiller kabinettet laboratoriet fra en ABSL-4 suit laboratorium, materialer, dyr, og virale patogener kan også flyttes ind i BSC fra ABSL-4 suit laboratorium side ved hjælp af en transport vogn og en hurtig overførsel Port (RTP). Indholdet under BSC kan manipuleres udefra af forskere iført forskellige typer af syntetiske gummihandsker, specielt neopren / chlorsulfoneret polyethylen. Indhold, eksklusive smitsomme prøver, fjernes fra BSC efter sterilisering gennem en dobbelt-dør autoklave eller desinfektion via dunk tank. Ved at kontrollere / kontrollere, at klasse III BSC og bioaerosol udstyr (figur 2) fungerer korrekt, fastholder vi en sikker og korrekt driftsmiljø. Korrekt vedligeholdelse og brug af klasse III BSC er en integreret personlig beskyttelse for forskeren. Efter aerosol eksponering, trash og udstyr fra aerosol udfordring, der skal steriliseres anbringes i gennemslaget autoklave knyttet til klasse III BSC, figur 3. Gennem streng overholdelse af disse procedurer og praksis, er der ikke laboratorie-infektioner blevet registreret under bioaerosol forskning på IRF-Frederick.

2fig1.jpg "/>
Figur 1. Skematisk Præsentation af klasse III biosikkerhed Cabinet opsætning på IRF-Frederik. Præsentation af kabinettet i statisk tilstand (gengivet fra 5). Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2
Figur 2. Aerosol Management Platform. Tilpasset fra 5. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 3
Figur 3. sikringsanlæg double-dør Autoklave Knyttet til klasse III BSC. En forsker er at vælgeen forprogrammeret autoklave cyklus for at sikre, at indholdet i autoklaven kammeret er infektiøse, når yderdøren til sidst åbnes. Døren placeret nærmest forskeren kan ikke åbnes, før en fuld sterilisation cyklus er afsluttet. Biologiske indikatorer inde autoklaven kammer vil blive analyseret for at bestemme agent inaktivering efter sterilisering (gengivet fra 5). Klik her for at se en større version af dette tal.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Vi skitsere de aerobiology procedurer, der anvendes på IRF-Frederik til at arbejde med meget farlige (Risk Group 4) patogener. Et af formålene med at visualisere de bioaerosolpartiklerne procedurer er at understrege sikkerheden for personalet, når du bruger en klasse III BSC under eksperimenter med sådanne patogener at undgå laboratorie-infektioner. Klasse III BSC'er opretholde en aktiv retningsbestemt luftstrøm, der udtømmer ind dobbelte HEPA-filtre til at sikre, at patogener er indeholdt i laboratoriet (figur 1).

Som klasse III BSC er den primære barriere i at forebygge potentiel patogen eksponering under bioaerosolpartiklerne studier er forskere nødvendige for at kontrollere integriteten af ​​klasse III BSC og knyttet integrerede handsker for lækager før og efter hver aerosol eksperiment. Selv er taget alt for at eliminere risikoen for laboratorie forskere, en overtrædelse af en klasse III BSC integreret kan forekomme syntetisk gummi handske. Personalet skal være forsynet medbåde didaktisk og praktisk uddannelse på de rigtige klasse III BSC nødprocedurer. Sådanne procedurer omfatter evakuering fra ABSL-4 kabinet laboratorium, sikring et brud i inddæmning til klasse III BSC, og påtagning af personlige værnemidler, når det er nødvendigt. Vi har brugt andre handsker af varierende tykkelse i fortiden, som er afhængige af de finmotoriske færdigheder, der kræves for proceduren. Uanset tykkelse, alle handsker valgt er lige så beskyttende, når du udfører disse procedurer. Robust uddannelse, streng overholdelse af sikkerhedsmæssige protokoller, og teknisk kontrol med til at sikre medarbejdernes sikkerhed, når du bruger klasse III BSC på IRF-Frederick. Processerne ovenfor kan ændres som følge af nye metoder eller sikkerhedsmæssige reevaluations baseret på at forbedre arbejdsgangen.

Mens aerobiological procedurer præsenteres her generelt følger de BMBL anbefalingerne 7, disse procedurer er specifikke for IRF-Frederick. EACH ABSL-4 / BSL-4 anlæg har forskellige bygningstyper design specifikationer, der påvirker de nøjagtige metoder til laboratorium drift. Alternative procedurer og teknikker til at bruge klasse III BSC laboratorier afhænger til dels af udformningen og driften af ​​disse laboratorier. Desuden kan forskellige statslige regler i forskellige lande også have en effekt på aerosol forskning procedurer. Ikke desto mindre er en generel forståelse af ABSL-4 aerosol procedurer og bygningen overvågningssystemer, der understøtter sikkerheden af ​​laboratorie forskere vil hjælpe sundhedsmæssige administratorer, der overvejer udformningen af ​​lignende bygninger, og uden for samarbejdspartnere involveret i studier af høj konsekvens patogener.

Ved udformningen bioaerosolpartiklerne protokoller med eksterne samarbejdspartnere, bør tilstrækkelig tid tildeles udføre selv basale bioaerosolpartiklerne operationer. Forventninger om tidsrammer for at levere resultater skal justeres ved at acceptere de vanskeligheder med arbejdei ABSL-4 klasse III BSC laboratorier. En generaliseret antagelse er, at enhver bioaerosol eksperiment udført ved ABSL-2 (f.eks., 2 timer) vil kræve dobbelt så meget tid til at udføre i ABSL-4 (f.eks 4 timer).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Micro-Chem Plus National Chemical Laboratories 255
Ethanol  Fisher  BP2818500
Paraformaldehyde Sigma-Aldrich 441244
Class III BSC Germfree DGB-10
Integrated BSC gloves Piercan 10UY2032-9
Aerosol Management Platform (AeroMP) Biaera Technologies NA
Head-out plethysmography Buxco/Data Sciences International NA
Respriatory inductive plethysmography Data Sciences International NA
Centered flow tangential aerosol generator (CenTAG) CH Technologies NA
Collison nebulizer BGI Inc.  CN25
Autoclave Getinge GEB 2404 AMB-2
Sperian positive-pressure suit Honeywell Safety Products BSL 4-2
Outer suit gloves (latex, Ansell Canners and Handlers) Fisher 19-019-601
Outer suit gloves (nitrile/rubber, MAPA) Fisher 2MYU1
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
Zip lube Amazon B000GKBEJA

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Alibek, K., Handelman, S. The chilling true story of the largest covert biological weapons program in the world-told from inside by the man who ran it. Random House. New York, NY. (1999).
  2. Roy, C. J., Pitt, L. M. Infectious disease aerobiology: aerosol challenge methods. Biodefense: research methodology and animal models. Swearingen, J. R. Taylor & Francis. Boca Raton, FL. 61-76 (2006).
  3. National Institute of Allergy and Infectious Diseases. NIAID Category A, B, and C Priority Pathogens. National Institutes of Health. Bethesda, MD, USA. Available from: http://www.niaid.nih.gov/topics/biodefenserelated/biodefense/pages/cata.aspx (2014).
  4. National Center for Environmental Health. Bioterrorism agents/diseases by category. Centers for Disease Control and Prevention. Atlanta, GA, USA. Available from: http://emergency.cdc.gov/agent/agentlist-category.asp (2014).
  5. Lackemeyer, M. G., et al. ABSL-4 aerobiology biosafety and technology at the NIH/NIAID integrated research facility at Fort Detrick. Viruses. 6, (1), 137-150 (2014).
  6. Bohannon, J. K., et al. Generation and characterization of large-particle aerosols using a center flow tangential aerosol generator with a non-human-primate, head-only aerosol chamber. Inhal Toxicol. (2015).
  7. Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories. Chosewood, L. C., Wilson, D. E., eds, 5th edn, U.S. Dept. of Health and Human Services. Washington, D.C.. Available from: http://www.cdc.gov/biosafety/publications/bmbl5/ (2009).
  8. Janosko, K., et al. Safety Precautions and Operating Procedures in an (A)BSL4 Laboratory: 1. Biosafety level 4 suit laboratory suite entry and exit procedures. J Vis Exp. (2015).
  9. Mazur, S., et al. Safety Precautions and Operating Procedures in an (A)BSL4 Laboratory: 2. General Practices. J Vis Exp. (2015).
  10. Mortola, J. P., Frappell, P. B. On the barometric method for measurements of ventilation, and its use in small animals. Can J Physiol Pharmacol. 76, (10-11), 937-944 (1998).
  11. Zhang, Z., et al. Development of a respiratory inductive plethysmography module supporting multiple sensors for wearable systems. Sensors (Basel). 12, (10), 13167-13184 (2012).
  12. Ingram-Ross, J. L., et al. Cardiorespiratory safety evaluation in non-human primates. J Pharmacol Toxicol Meth. 66, (2), 114-124 (2012).
  13. Besch, T. K., Ruble, D. L., Gibbs, P. H., Pitt, M. L. Steady-state minute volume determination by body-only plethysmography in juvenile rhesus monkeys. Lab Anim Sci. 46, (5), 539-544 (1996).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics