Cabinas de seguridad biológica (CSB) - Clases con ejemplos

Las cabinas de bioseguridad o cabinas de seguridad biológica (CSB) también se conocen como cabinas de seguridad microbiológica. Estos recintos cerrados tienen una campana bien ventilada y están destinados a proteger al personal, los productos y el entorno de partículas peligrosas y agentes infecciosos.

• A veces se llama campana de cultivo de tejidos o campana de flujo laminar. El flujo laminar se asemeja a una cabina de seguridad biológica; sin embargo, difiere en que una campana de flujo laminar sólo se ocupa de la protección de la muestra que se produce, no del personal ni del entorno.
• Mantiene el nivel o controla la calidad del material con el que se trabaja. Los materiales pueden estar potencialmente contaminados con patógenos.
• Es la principal barrera de protección que protege a las personas y al entorno de los aerosoles o gotas que podrían diseminar sustancias biopeligrosas.
• Un sistema de contención eficaz para la manipulación segura de patógenos de bajo, moderado y alto riesgo (grupos de riesgo 1-3) lo proporcionan los BSC bien mantenidos cuando se utilizan junto con buenas técnicas microbiológicas. Por tanto, para garantizar que funcionan eficazmente y proporcionan una protección esencial a las personas, los productos y el medio ambiente, las BSC deben ser mantenidas regularmente por especialistas cualificados.

Los BSC proporcionan tres niveles de protección:

1. Personal - Los filtros HEPA y una cortina de aire protegen a los usuarios de los aerosoles biopeligrosos generados dentro de la cámara.
2. Protección de las muestras: el aire recirculado con filtro HEPA unidireccional evita la contaminación de las muestras por el aire contaminado del laboratorio.
3. Protección del laboratorio/medio ambiente: el escape filtrado por HEPA de la parte superior de la cabina evita la contaminación del entorno del laboratorio por aerosoles de riesgo biológico dentro de la cámara.

Clases de cabinas de seguridad biológica

Hay tres clases de cabinas de bioseguridad:

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• Clase I BSC,
• Clase II BSC, y
• Clase III BSC

La clase I sólo proporciona protección al personal y al medio ambiente, mientras que las clases II y III proporcionan protección a los tres niveles: personal, medio ambiente y producto. Todas las clases de cabinas de seguridad biológica comparten un componente común que es el filtro de partículas de aire de alta eficacia (HEPA). Este filtro elimina partículas de hasta 0,3 micras, entre las que se encuentran todo tipo de bacterias, esporas y virus, con una eficacia del 99,97% en el interior del armario. Sin embargo, no elimina los gases ni los vapores.

A. Cabina de bioseguridad de clase I

1. Esta es la categoría más básica, fundamental, rudimentaria y elemental de los armarios de seguridad.
2. Su único objetivo es permitir la protección del personal y del medio ambiente de forma eficaz y rentable.
3. Funciona con un frente abierto y tiene ventilación de presión negativa.
4. El laboratorio o el exterior reciben el aire de salida de la cabina.
5. Estos armarios están canalizados, es decir, conectados al sistema de escape del edificio, o no canalizados, es decir, recirculan el escape filtrado en el laboratorio.
6. No hay defensa contra la contaminación o la manipulación de la muestra.
7. Pueden manipularse materiales biológicos de los grupos de riesgo 1, 2 y 3 (RG1, RG2 y RG3, respectivamente).
8. Las BSC de clase I no deben utilizarse con materiales de investigación (como líneas celulares) que deben procesarse en condiciones estériles, ya que el aire entrante no está filtrado.
9. Las cabinas de clase I pueden utilizarse con seguridad con agentes que requieran un nivel de bioseguridad 1, 2 o 3 de contención.

Mecanismo de funcionamiento de Cabina de bioseguridad de clase I

Una corriente de aire con una velocidad mínima de 0,38 m/s entra en el armario por la entrada frontal. Se desplaza por el espacio de trabajo antes de salir del armario a través de un conducto de escape. La corriente de aire entrante transporta los aerosoles producidos durante el trabajo en las manipulaciones microbiológicas. En cuanto pasa por el sistema de filtración, el aire sale de la cabina con aire limpio y libre de contaminantes, atrapando todas las partículas y contaminantes del aire. El sistema de filtración está formado por un filtro HEPA (aire particulado de alta eficiencia) y un prefiltro.

Características de Cabina de bioseguridad clase I

• Apertura frontal
• Plenum de escape
• Filtro HEPA de escape
• Persiana

Usos de Cabina de bioseguridad clase I

• En un laboratorio de animales para la descarga de jaulas
• Airea los cultivos que potencialmente producen aerosoles
• Sólo se utiliza en estudios microbiológicos de riesgo bajo o moderado.
• Fermentadores y carcasas de centrífugas

B. Cabina de bioseguridad clase II

1. Una cabina de bioseguridad de clase II protege a las personas, el medio ambiente y el producto.
2. Es frecuente en las clínicas, las ciencias de la vida, los hospitales, los productos farmacéuticos y los laboratorios de investigación que trabajan con cultivos de tejidos o con agentes infecciosos de los grupos de riesgo 2, 3 y 4 (si se usan trajes de presión positiva).
3. La clase II es comparable a la clase I en el sentido de que utiliza la presión negativa para impedir el paso del aire a través de un panel de acceso y una abertura de suministro. Un armario de clase II utiliza una aleta para producir un vacío y dirigir el aire por debajo de la superficie de trabajo en lugar de por encima, formando una barrera de aire en la parte delantera del armario, que es la principal distinción entre los armarios de clase I y los de clase II. Para reducir las turbulencias y el riesgo de contaminación cruzada dentro de la cabina, filtra el suministro de aire a la zona de trabajo interna y utiliza un flujo de aire laminar.
4. Otras distinciones entre los tipos de armarios se basan en su construcción, ventilación y sistema de escape. La proporción de aire expulsado del BSC con respecto al aire recirculado dentro del BSC y el tipo de sistema de escape utilizado son las principales distinciones entre los tipos.
5. Los tipos son A1, A2, B1, B2 y C1.
6. Las tres características principales son:

• Protección del producto con flujo de aire filtrado HEPA unidireccional/laminar hacia abajo.
• Frontal abierto con flujo de aire interior cuidadosamente regulado para la protección del personal
• El aire de escape filtrado por HEPA se dirige a un sistema de escape de la sala o de la instalación para proteger el medio ambiente.

Clase II Tipo A1 Cabina de bioseguridad

Mecanismo de funcionamiento de Clase II Tipo A1 Cabina de bioseguridad

Con una velocidad frontal de 0,38 m/s o 75 fpm, la corriente de aire entrante entra en la cabina a través de la entrada frontal, que luego pasa por un filtro de suministro HEPA. A continuación, fluye hacia la superficie de trabajo.

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Se "divide" durante el movimiento descendente a una distancia de 6 a 18 cm de la superficie de trabajo, y la mitad pasa por la rejilla de escape delantera y la otra mitad por la rejilla de escape trasera. Los aerosoles creados serán recogidos por esta corriente de aire descendente y pasarán a través de las rejillas de escape delanteras o traseras, garantizando así el máximo nivel de protección del producto.

El aire se libera en la zona situada entre los filtros de suministro y de escape, en la parte superior del armario. El filtro de escape libera el 30% restante del aire a la atmósfera de la sala, mientras que el filtro HEPA de suministro hace circular el 70% del aire dentro de la cabina. Esto se debe a que los diámetros relativos de los dos filtros amortiguan el ajuste de esta relación.

No es aplicable a los productos químicos tóxicos ni a los nucleótidos radiactivos.

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Características de Clase II Tipo A1 Cabina de bioseguridad

• Apertura frontal
• Persiana
• Filtro HEPA para el escape
• Plenum trasero
• Filtro de alimentación HEPA
• Soplador

Clase II Tipo A2 Cabina de bioseguridad

Mecanismo de funcionamiento de Clase II Tipo A2 Cabina de bioseguridad

La rejilla frontal del armario sirve para aspirar el aire de la habitación. Un soplador motorizado aspira el aire a través de una cámara de aire en la pared trasera, desde debajo de la superficie de trabajo. A continuación, una pequeña cantidad (30%) del aire contaminado se expulsa de la parte superior de la cabina a través de un filtro HEPA y entra en el pleno central. En un patrón laminar (unidireccional), el aire restante (70%) se devuelve a la zona de trabajo a través de un filtro HEPA. El aire se divide sobre la superficie de trabajo, es arrastrado a través de la rejilla de flujo de aire frontal, regresa a través de la rejilla de la pared trasera y luego es arrastrado por debajo de la superficie de trabajo para comenzar el proceso de recirculación del aire. También circula por los bordes de la encimera y por debajo de la misma.

En las cabinas de bioseguridad de tipo A2 se permite el uso de radionucleidos y productos químicos tóxicos.

Características de Clase II Tipo A2 Cabina de bioseguridad

• La apertura frontal
• Persiana
• Filtro HEPA para el escape
• Filtro de alimentación HEPA
• Plenum de presión positiva
• Plenum de presión negativa

Clase II Tipo B1 Cabina de bioseguridad

Mecanismo de funcionamiento de Clase II Tipo B1 Cabina de bioseguridad

La cabina de trabajo es un híbrido del tipo A2 y del tipo B2. Al igual que en el tipo A2, el flujo entrante y la parte delantera del flujo descendente se dirigen a la rejilla de flujo de aire frontal, donde se dirigen a una zona bajo la superficie de trabajo donde pueden fluir de vuelta a la parte trasera del armario. A continuación, el aire sigue una trayectoria vertical hasta el plenum. Este plenum se conecta al filtro HEPA de suministro que hay debajo y dirige el aire a través de este filtro HEPA en dirección descendente hacia la zona de trabajo. El motor del ventilador interno acciona esta vía de aire, que supone aproximadamente el 30% del aire que pasa por el armario. Un extractor externo que alimenta un segundo circuito de aire funciona simultáneamente. Este ventilador externo arrastra la parte trasera del armario hacia otra rejilla de circulación de aire, es decir, un segundo plenum en la parte trasera de la zona de trabajo. Este plénum está conectado al filtro HEPA de escape, a través del cual este ventilador de escape externo extrae ahora el 70% del aire.

Características de Clase II Tipo B1 Cabina de bioseguridad

• La apertura frontal
• Persiana
• Filtro HEPA para el escape
• Plenum de suministro
• Filtro de alimentación HEPA
• Soplador
• El plenum de escape de presión negativa

Clase II Tipo B2 Cabina de bioseguridad

Mecanismo de funcionamiento de Clase II Tipo B2 Cabina de bioseguridad

La cabina de tipo B2 tiene un motor interno que empuja el aire más allá del filtro HEPA de suministro y hacia el área de trabajo para producir un flujo descendente. El aire se introduce en la habitación a través de una abertura en la parte superior del armario. El aire que el motor interno empuja hacia abajo en la zona de trabajo se combina con el aire que entra por la abertura de acceso frontal para formar el aire que aspira el extractor externo durante el funcionamiento normal. La única función del motor interno es introducir aire en la abertura. La caja de tipo B2 no puede funcionar de forma independiente. Debe combinarse con un ventilador de escape externo que tenga la fuerza suficiente tanto para extraer el aire hacia la parte delantera del armario como para seguir extrayendo el aire de escape fuera del armario, a través de los conductos y de vuelta al armario. El ventilador interno debe dejar de forzar el aire hacia abajo en la zona de trabajo si el extractor externo falla y ya no es capaz de generar suficiente "tirón" para mantener el flujo de aire en esa dirección hacia el usuario. Las partículas peligrosas podrían salir de esta zona de trabajo y desplazarse hacia el usuario. No hay recirculación con el 100% del aire de salida a través de filtros HEPA.

Estos armarios funcionan mejor para las operaciones que requieren la emisión de vapores químicos porque el aire no se recircula.

Características de Clase II Tipo B2 Cabina de bioseguridad

• La apertura frontal
• Persiana
• Filtro HEPA para el escape
• Plenum de suministro
• Filtro de alimentación HEPA
• Soplador
• El plenum de escape de presión negativa
• Ventilador de suministro del contenedor
• Colador

Clase II Tipo C1 Cabina de bioseguridad

• Es la primera cabina de bioseguridad que mantiene una velocidad media de entrada a través de la abertura de la hoja de al menos 105 fpm.
• Cuando están en modo de recirculación, pueden funcionar como armarios de tipo A, y cuando están en modo de evacuación, como armarios de tipo B.
• Conectando o quitando el escape y volviendo a certificar el armario, los armarios C1 pueden cambiar rápidamente de modo.
• También tiene una zona de trabajo de escape directo designada para el uso de radionúclidos o vapores peligrosos, y una zona de trabajo delimitada con áreas de almacenamiento claramente definidas.

Mecanismo de trabajo (no relacionado con la evacuación del edificio)

A través de la abertura frontal, situada debajo de la hoja, el aire ambiente entra en la parte delantera de la cabina de seguridad biológica de clase II, tipo C1. A continuación, el aire de la zona de trabajo del BSC se divide: una parte del aire vuelve a un ventilador de suministro y a un filtro de suministro y otra parte pasa por un ventilador de escape y un filtro HEPA de escape. La extracción directa de la sala utiliza un filtro HEPA.

Mecanismo de trabajo (Conectado al escape del edificio)

La abertura frontal, situada bajo el marco, permite que el aire ambiente entre en la cabina de seguridad biológica de clase II, tipo C1. El aire de la zona de trabajo de la cabina de seguridad biológica se divide entonces, y una parte vuelve a un soplador de suministro y a un filtro de suministro y otra pasa por un soplador de escape y un filtro HEPA de escape. La emisión directa a la sala se realiza con aire filtrado por HEPA. Sin pasar por el BSC, el aire de la sala puede entrar en el conducto de evacuación del edificio a través de una abertura/ranura en la marquesina situada en la parte delantera superior de la estructura. El sistema de escape de la instalación está conectado al conducto de escape mediante un conducto flexible opcional.

C. Cabina de bioseguridad clase III

• Proporciona el máximo nivel de seguridad para las personas, los productos y el medio ambiente.
• Se trata de una caja completamente sellada, que no se abre y es hermética a los aerosoles.
• La cabina de bioseguridad de clase III está pensada para su uso con patógenos BSL-4.

Mecanismo de funcionamiento de Cabina de bioseguridad de clase III

Bajo presión, este tipo de armario está tamizado para garantizar que no puedan escapar partículas y entrar en el espacio. Se utilizan filtros HEPA para filtrar el aire de suministro y dos filtros HEPA para descargar el aire de salida a la atmósfera. Estas cámaras herméticas a los gases, soldadas en metal, tienen aberturas para guantes de goma de alta resistencia en el gabinete frontal utilizado para trabajar. La zona de trabajo puede ampliarse conectando varias cajas de guantes. El interior de la cabina se mantiene bajo presión negativa gracias a un sistema de escape específico situado en el exterior de la cabina. Se puede acoplar un autoclave de doble puerta que descontamina todos los materiales que entran o salen de la cabina de clase III. Las BSC de clase III deben estar asociadas a una caja de paso o a una cubeta de inmersión que pueda ser esterilizada y que tenga un sistema de escape con filtro HEPA.

Características de Cabina de bioseguridad clase III

• Contiene puertos para guantes con una junta tórica para sujetar los guantes a la altura del brazo del armario.
• Solapa
• Filtros HEPA de doble salida
• Filtro HEPA de entrada
• Autoclave de doble extremo o caja de paso.
• Depósito de inmersión química

Usos de Cabina de bioseguridad clase III

• Pesar y diluir las sustancias químicas que causan cáncer.
• Estudiar los agentes de riesgo
• Investigar las enfermedades emergentes.
• Investigar enfermedades que están casi completamente erradicadas.
• Manejar materiales experimentales peligrosos o altamente contagiosos

Cabinas de seguridad biológica Procedimientos operativos

1. Prepara el área de trabajo

• Apaga la lámpara UV y enciende la lámpara fluorescente
• Enciende el ventilador y comprueba que las rejillas de ventilación no están obstruidas.
• Deja que el aire purgue el espacio de trabajo durante 5 o 10 minutos

2. Pre-desinfección

• Aplica el desinfectante adecuado a todas las superficies interiores, rociando o limpiando.
• Deja que se seque al aire libre

3. Montaje de materiales y equipos

• Incluye sólo los materiales necesarios para completar el proceso.
• Instala los materiales de forma que no entren en contacto con otros materiales contaminados.
• Coloca el contenedor de materiales peligrosos en la parte trasera derecha.
• Asegúrate de que la pantalla de visualización está correctamente colocada y fijada.

4. Armario de pre-purga

• Cuando no hay actividad en el interior, permite que el aire se purgue.

5. Autopreparación

• Usa ropa de protección, guantes, máscara, etc.

6. Haz los trámites

• Una vez terminadas las operaciones y asegurados todos los materiales necesarios, no retires las manos de la zona de trabajo. Quítate los guantes antes de manipular cualquier material contaminado.

7. Armario de post-purga

• Cuando no hay actividad en el interior, permite que el aire se purgue.

8. Termina personalmente

• Quítate la ropa de protección y la máscara, y lávate las manos.

9. Post-desinfección

• Quítate los guantes y el equipo, colócalos en una bolsa de riesgo biológico, esterilízalos en autoclave si es necesario y desinfecta todas las superficies internas con el limpiador adecuado.

10. Cierra el armario

• Apaga el ventilador y la lámpara fluorescente, y luego enciende la lámpara UV.

Aplicaciones de la cabina de seguridad biológica

• Apertura de envases con presiones no ambientales
• Inoculación intranasal de animales
• Recogida de tejidos/fluidos infectados o huevos embrionados
• Necropsia de animales infectados
• Operaciones de transferencia
• Separación de las muestras
• Sonicación
• Mezclar y moler
• Alícuota
• Mezcla de vórtices
• Centrifugación
• Uso de pipetas y otras actividades de laboratorio

Sin embargo, no es necesario que el equipo de contención de aerosoles funcione en un BSC, siempre que los contenedores (como los rotores o los vasos de seguridad de las centrifugadoras) sólo se abran en un BSC.

Ventajas de las cabinas de seguridad biológica

• Protege al usuario de cualquier agente infeccioso dentro del armario.
• Protege contra la contaminación de la muestra.
• Proporciona una defensa contra los contaminantes del interior del armario para el entorno del laboratorio.
• Elimina cantidades importantes de humo y calor.
• Permite realizar investigaciones sobre agentes patógenos de riesgo bajo o moderado.
• El BSC Clase III es apropiado para los patógenos de riesgo moderado a alto.

Limitaciones de las cabinas de seguridad biológica

• La apertura frontal de las BSC de clase I y II aumenta el riesgo de exposición a sustancias peligrosas.
• La contaminación puede ser causada por la alteración del flujo de aire.
• Es caro y requiere profesionales formados para su funcionamiento.

Precauciones

• Lleva equipo de protección personal (EPP), como bata, guantes y gafas de seguridad.
• Si es posible, coloca los materiales en el armario antes de empezar a trabajar.
• Cuando trabajes en la cabina, no enciendas nunca la luz UV. Además de quemar la piel, puede dañar los ojos.
• Nunca utilices mecheros Bunsen, otros dispositivos de llama continua u otros gases peligrosos en las cabinas de bioseguridad.
• No interfiere con el flujo de aire.
• Reduce la movilidad, especialmente los movimientos rápidos, dentro y fuera del BSC y en sus proximidades.
• No utilices los brazos u objetos para bloquear la rejilla frontal o las rejillas de ventilación traseras.
• Trabaja al menos a 10 cm del borde interior del respiradero delantero.

Ejemplos de cabinas de seguridad biológica

a. Cabina de seguridad biológica BBS Clase I, serie BYKG (Fabricante: Biobase)

Características

• La presión positiva sólo protege la muestra en la zona de trabajo de la cabina de flujo laminar vertical de la serie BBS.
• La presión negativa en la zona de trabajo y una cabina de seguridad biológica de clase I de la serie BYKG protegen el entorno y al operario.
• Velocidad de aire variable
• Fácil de transportar y con un estilo de mesa que ahorra espacio.
• Pantalla LED y sistema de control por microprocesador.
• Filtro HEPA con una eficacia del 99,999% a 0,3 μm.

b. Cabina de seguridad biológica, BSC-IIA2-2J (Fabricante: Bioevopeak)

Características

• Alta calidad y diseño ergonómico
• Seguridad extrema
• El diseño de la ventana frontal es útil y práctico

c. Cabina de seguridad biológica clase II IF-MVK 183 (Fabricante: UNO)

Características

• La apertura de trabajo de las cabinas de seguridad microbiológica UNO permite al usuario realizar tareas en la zona de trabajo.
• El usuario está protegido por el diseño, que minimiza el riesgo de contaminación del producto y la contaminación cruzada.
• El flujo de aire interno de la cabina y la filtración del aire de salida también minimizan el escape de partículas en el aire.

d. Cabina de Seguridad Biológica Clase III BMB-III-"Laminar-S"-1,2 PROTECT VIS-À-VIS (Fabricante: LAMSYSTEMS)

Características

• La cabina está diseñada para que los operarios puedan trabajar con las piernas cruzadas al mismo tiempo.
• La cabina podría utilizarse para la protección contra radionúclidos y pequeñas cantidades de sustancias químicas nocivas si se conecta al sistema de escape activo de cada persona.
• El operador es alertado por el sistema de indicación audiovisual del sistema de vigilancia cuando fallan los modos de funcionamiento de un armario.

Referencias

1. https://aip.scitation.org/doi/full/10.1063/5.0047716
2. https://labsafety.gwu.edu/biosafety-cabinets
3. https://ehs.mit.edu/biological-program/biological-biosafety-cabinets/
4. https://www.labogene.com/Biological-Safety-Cabinets
5. https://www.laboratory-supply.net/blog/aseptic-containment-isolator-vs-biological-safety-cabinet/
6. https://blink.ucsd.edu/safety/research-lab/biosafety/containment/bsc/usage.html#Take-precautions-before-beginni
7. https://microbeonline.com/biological-safety-cabinet-bsc-types-working-mechanism/
8. https://www.labconco.com/articles/what-are-the-biosafety-cabinet-classes
9. https://www.nuaire.com/resources/biosafety-cabinet-classes-article
10. https://www.slideshare.net/RaviKantAgrawal/biosafety-levels-biological-safety-cabinets-and-biosafety-laboratory-construction
11. https://www.who.int/publications/i/item/9789240011335
12. https://www.medicalexpo.com/prod/lamsystems/product-106773-947424.html
13. https://www.medicalexpo.com/prod/biobase/product-84845-651613.html
14. https://bioevopeak.com/products/biological-safety-cabinet-bsc-iia2-2j/
15. https://www.medicalexpo.com/prod/uno/product-125095-900267.html