خزانة السلامة البيولوجية

خزانة السلامة البيولوجية ( BSC ) - وتُسمى أيضًا خزانة السلامة البيولوجية أو خزانة السلامة الميكروبيولوجية - هي مساحة عمل مخبرية مغلقة وجيدة التهوية، تُستخدم للعمل بأمان مع المواد الملوثة (أو التي يُحتمل تلوثها) بمسببات الأمراض التي تتطلب مستوى محددًا من السلامة البيولوجية . توجد أنواع مختلفة من خزائن السلامة البيولوجية، وتختلف فيما بينها بدرجة الاحتواء البيولوجي التي توفرها. أصبحت خزائن السلامة البيولوجية متاحة تجاريًا لأول مرة في عام 1950. ^{[ 1 ]}

يتمثل الغرض الأساسي من خزانة السلامة البيولوجية في حماية العامل المخبري والبيئة المحيطة من مسببات الأمراض. يتم ترشيح جميع هواء العادم بواسطة مرشحات HEPA عند خروجه من خزانة السلامة البيولوجية، مما يزيل البكتيريا والفيروسات الضارة . [ 2 ] ^{وهذا يختلف عن} طاولة العمل النظيفة ذات التدفق الصفائحي ، التي تدفع هواء العادم غير المُرشَّح باتجاه المستخدم، وهي غير آمنة للعمل مع العوامل الممرضة. ^{[ 3 ] : 13 [ 4 ]} كما أن معظم خزائن السلامة البيولوجية غير آمنة للاستخدام كأغطية شفط أبخرة . ^{[ 2 ]} وبالمثل، لا يوفر غطاء شفط الأبخرة الحماية البيئية التي يوفرها ترشيح HEPA في خزانة السلامة البيولوجية. ^{[ 5 ]} ومع ذلك، فإن معظم أنواع خزائن السلامة البيولوجية لها غرض ثانوي يتمثل في الحفاظ على تعقيم المواد الموجودة بداخلها (المنتج).

تصنف مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها في الولايات المتحدة (CDC) خزائن السلامة البيولوجية إلى ثلاث فئات. ^{[ 3 ] : 6} وتتميز هذه الفئات وأنواع خزائن السلامة البيولوجية ضمنها بطريقتين: مستوى الحماية المقدمة للأفراد والبيئة، ومستوى الحماية المقدمة للمنتج. ^{[ 6 ]}

الفئة الثانية

توفر خزائن الفئة الثانية نوعين من الحماية (للعينات وللبيئة) نظرًا لأن الهواء المُضاف إليها مُرشَّح بواسطة مرشحات HEPA. توجد خمسة أنواع: النوع A1 (المعروف سابقًا بالنوع A)، والنوع A2 (المعروف سابقًا بالنوع A/B3)، والنوع B1، والنوع B2، والنوع C1. تُحدد متطلبات كل نوع بموجب معيار NSF الدولي 49، ^{[ 3 ] : 31،} الذي أعاد في عام 2002 تصنيف خزائن A/B3 (المصنفة ضمن النوع الأخير إذا كانت متصلة بقناة تهوية) إلى النوع A2، ^{[ 5 ]} وأضاف النوع C1 في معيار 2016. ^{[ 8 ]} حوالي 90% من جميع خزائن السلامة البيولوجية المُثبَّتة هي من النوع A2. ^{[ 7 ]}

تعتمد مبادئ التشغيل على استخدام مراوح تعمل بمحركات كهربائية مثبتة داخل الخزانة لسحب تدفق هواء مركزي حول المستخدم وإلى داخل فتحة التهوية، مما يوفر الحماية للمشغل. ثم يُسحب الهواء أسفل سطح العمل ويعود إلى أعلى الخزانة حيث يمر عبر مرشحات HEPA. كما يتم نفخ عمود من الهواء المعقم والمُرشح بواسطة مرشحات HEPA إلى أسفل، فوق المنتجات والعمليات لمنع التلوث. ويتم أيضًا تصريف الهواء عبر مرشح HEPA، واعتمادًا على نوع خزانة السلامة البيولوجية من الفئة الثانية، يُعاد تدوير الهواء إما إلى المختبر أو يُسحب بواسطة مروحة شفط عبر مجاري التهوية ليتم طرده خارج المبنى. ^{[ 9 ]}

تتميز خزانة النوع A1، المعروفة سابقًا بالنوع A، بسرعة تدفق هواء داخلية دنيا تبلغ 75  قدمًا/دقيقة. ينقسم الهواء المتدفق للأسفل، والذي يُعتبر ملوثًا، فوق سطح العمل مباشرةً (حيث ينقسم دخان خزائن السلامة البيولوجية) ويختلط مع الهواء الداخل. يُسحب هذا الهواء، عبر مجاري الهواء، إلى أعلى الجزء الخلفي من الخزانة، حيث يُدفع بعد ذلك إلى حيز ضغط موجب ملوث. هنا، يُعاد تدوير الهواء، عبر مرشح HEPA، إلى أسفل فوق منطقة العمل، أو يُطرد خارج الخزانة (أيضًا عبر مرشح HEPA). تُستخدم أحجام مرشحات HEPA ومخمد داخلي لموازنة أحجام الهواء هذه. هذا النوع غير آمن للعمل مع المواد الكيميائية الخطرة حتى عند استخدام غطاء أو مظلة لتصريف الهواء لتجنب تعطيل تدفق الهواء الداخلي. ^{[ 3 ] : 8-9}

تتميز الخزانة من النوع A2، والتي كانت تُعرف سابقًا باسم A/B3، بسرعة تدفق هواء داخلية دنيا تبلغ 100  قدم/دقيقة. ويحيط بجميع غرف الضغط الموجب الملوثة حجرة ضغط هواء سالبة. وفيما عدا ذلك، فإن مواصفاتها مطابقة لمواصفات الخزانة من النوع A1. ^{[ 3 ] : 9-11 [ 5 ]}

تتميز خزائن النوع B1 وB2 بسرعة تدفق هواء داخلية لا تقل عن 100  قدم/دقيقة، ويجب توصيل هذه الخزائن بنظام عادم مباشر عبر قنوات تهوية، بدلاً من استخدام وصلة أنبوبية. كما يجب أن تكون أنظمة العادم الخاصة بها مخصصة (خزانة واحدة لكل مسار قناة، ولكل منفاخ). وعلى عكس خزائن النوع A1 وA2، تستخدم خزائن النوع B تدفق هواء أحادي المسار (هواء لا يختلط ولا يُعاد تدويره) للتحكم في الأبخرة الكيميائية الخطرة. تقوم خزائن النوع B1 بتقسيم تدفق الهواء بحيث يُوجّه الهواء خلف وحدة فصل الدخان إلى نظام العادم، بينما يختلط الهواء بين المشغل ووحدة فصل الدخان مع الهواء الداخل ويُعاد تدويره كتدفق سفلي. ونظرًا لأن هواء العادم يُسحب من الشبكة الخلفية، تنصح مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) بإجراء العمل مع المواد الكيميائية الخطرة في الجزء الخلفي من الخزانة. ^{[ 3 ] : 10} هذا أمر معقد، لأن خط الدخان المنقسم (الذي يحدد "الجزء الخلفي من الخزانة") هو خط غير مرئي يمتد على عرض الخزانة (حوالي 10-14 بوصة من الشبكة الأمامية) وينزاح مع تراكم الجسيمات على مرشحات HEPA الداخلية. ^{[ 9 ]}

تُعدّ خزانة النوع B2 (المعروفة أيضًا باسم خزانة السلامة البيولوجية ذات العادم الكامل) مكلفة التشغيل لعدم وجود نظام لإعادة تدوير الهواء داخلها. ^{[ 3 ]} ولذلك، يُستخدم هذا النوع بشكل رئيسي في تطبيقات مثل مختبرات علم السموم ، حيث تُعدّ القدرة على استخدام المواد الكيميائية الخطرة بأمان أمرًا بالغ الأهمية. ^{[ 5 ]} إضافةً إلى ذلك، هناك خطر تسرّب الهواء الملوث إلى المختبر في حال تعطل نظام العادم لخزانة النوع B1 أو B2. وللحدّ من هذا الخطر، تراقب هذه الخزائن عادةً تدفق العادم، فتقوم بإيقاف تشغيل مروحة التزويد وإطلاق إنذار في حال كان تدفق العادم غير كافٍ.

الفئة الثالثة

خزانة الفئة الثالثة، التي تُركّب عادةً في مختبرات الاحتواء القصوى فقط، مصممة خصيصًا للعمل مع العوامل الممرضة من المستوى الرابع من السلامة البيولوجية ، مما يوفر أقصى حماية. الخزانة محكمة الإغلاق، وتدخل جميع المواد وتخرج عبر خزان غمر أو جهاز تعقيم مزدوج الأبواب . تمنع القفازات المثبتة في الأمام التلامس المباشر مع المواد الخطرة (تُسمى خزائن الفئة الثالثة أحيانًا بصناديق القفازات ). غالبًا ما تُركّب هذه الخزائن المصممة خصيصًا في خط إنتاج، وعادةً ما تكون معدات المختبر المُثبّتة بداخلها مصممة خصيصًا أيضًا. ^{[ 3 ] : 12-13}

تُستخدم خزائن السلامة البيولوجية يوميًا لساعات. وإلى جانب حماية المستخدم وعينات المواد، تزداد أهمية عوامل التصميم البشري (بيئة العمل المريحة). ويشمل ذلك خفض مستوى الضوضاء (لبيئة عمل أكثر راحة)، وحامل أو كرسي قابل لتعديل الارتفاع مع مسند للقدمين (لوضعية جلوس مثالية)، ونوافذ جانبية بانورامية (لإضاءة أفضل داخل الخزانة)، وواجهة أمامية بزاوية 10 درجات (لتحسين وضعية الجلوس)، ومصادر إضاءة قوية (لرؤية أفضل داخل الخزانة)، ودعامة للساعدين للراحة والسلامة، بالإضافة إلى فتحات وصول موسعة ونوافذ عرض مائلة لتحسين ظروف العمل. ^{[ 10 ]}

لا توصي مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها (CDC) بتركيب مصابيح الأشعة فوق البنفسجية في خزائن السلامة البيولوجية (BSC). ^{[ 3 ] : 12-13} وتؤيد الجمعية الأمريكية للسلامة البيولوجية هذا الموقف، مشيرةً إلى مخاطر السلامة على العاملين، وضعف الاختراق، وانخفاض الفعالية في الرطوبة النسبية العالية ، والحاجة المتكررة لتنظيف المصباح واستبداله. ^{[ 11 ]} لا ينبغي استخدام مصابيح الأشعة فوق البنفسجية كمصدر أساسي لتطهير الأسطح داخل خزانة السلامة البيولوجية. ^{[ 12 ]} ومع ذلك، فقد تم دحض هذه الادعاءات رسميًا في مقال واحد على الأقل خضع لمراجعة الأقران، والذي يشير إلى ما يلي: ^{[ 13 ]}

• لا يوجد أساس موثق لضرورة إزالة الغبار والأوساخ من المصابيح
• تتميز خزائن السلامة البيولوجية التي تعمل بشكل صحيح بهواء نظيف للغاية، مما يقلل من احتمالية تراكم الغبار.
• تُجهز المختبرات عادةً بأجهزة تكييف الهواء، مما يزيل المخاوف بشأن تأثير الرطوبة على فعالية الأشعة فوق البنفسجية.
• مع الاستخدام السليم، يكون خطر التعرض للأشعة فوق البنفسجية على المستخدمين منخفضًا للغاية.
• يُعد التطهير بالأشعة فوق البنفسجية فعالاً كمبيد للجراثيم والفيروسات، كما أنه يمنع تلوث الحمض النووي لتفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR).
• تتميز عملية التطهير بالأشعة فوق البنفسجية بميزة عدم ترك أي رواسب مثل المطهرات الفيزيائية
• ينبغي مراعاة السلامة النسبية ومخاطر الأشعة فوق البنفسجية مقارنةً بتقنيات التطهير الأخرى (التي تنطوي أيضاً على مخاطر).

تُشترط خزائن السلامة البيولوجية عمومًا أن تتوافق مع معايير الدولة أو المنطقة المعنية. وقد تخضع هذه المتطلبات لإشراف جهة مؤسسية مثل إدارة السلع العلاجية الأسترالية (TGA) أو إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) أو منظمة الصحة العالمية (WHO). ففي أستراليا، على سبيل المثال، يُشترط أن تستوفي خزائن السلامة البيولوجية من الفئة الثانية معايير البناء AS2252.2. وتشير هذه المعايير إلى معايير أخرى، مثل AS2243.3. يصنف معيار AS2243.3 مستوى الخطر الذي تُشكّله الكائنات الدقيقة بناءً على قدرتها على إحداث المرض، وطريقة انتقالها، ونطاق عوائلها، بالإضافة إلى التدابير الوقائية الحالية والعلاجات الفعّالة. ^{[ 14 ]}

توجد متطلبات محددة للاختبار الميداني لأجهزة السلامة البيولوجية من الفئة الثانية. تعتمد الولايات المتحدة في اختباراتها الميدانية على معيار NSF49، بينما تعتمد أوروبا على معيار EN12469، أما أستراليا فتعتمد على سلسلة طرق الاختبار AS1807 (المشار إليها في معيار AS2252.2). ^{[ 15 ]} قد تشمل متطلبات الاختبار الميداني ما يلي:

• سرعة الهواء داخل منطقة العمل.
• اختبار حاجز الهواء (الحاجز بين المشغل والمنتج؛ تستخدم بعض المعايير اختبار السرعة الداخلية بدلاً من ذلك)
• سلامة المرشح (اختبار التسرب أو كمية الهباء الجوي التي يسمح المرشح بمرورها من خلاله)
• عد الجسيمات داخل منطقة العمل
• إحكام الغاز
• اختبار تسرب منطقة العمل (اختبار سلامة منطقة العمل)
• الإضاءة داخل منطقة العمل
• فعالية الأشعة فوق البنفسجية
• مستوى الصوت

بشكل عام، قد يتضمن جدول الصيانة الدورية للخدمات المهام التالية:

• يتم التحقق من تدفق الهواء وقدرات الترشيح . تتمتع المرشحات بعمر افتراضي محدود، يتحدد بجودة الهواء داخل المختبر، وكمية الجسيمات والهباء الجوي المتولدة داخل منطقة عمل خزانة السلامة البيولوجية، وحجم الهواء المار عبر المرشحات. مع ازدياد امتلاء هذه المرشحات، يتطلب الأمر من المروحة الداخلية بذل جهد أكبر لدفع/سحب نفس حجم الهواء عبرها. تقيس الخزائن الحديثة تدفق الهواء باستمرار وتعوض أداء المروحة تلقائيًا لضمان ثبات حجم الهواء المتدفق عبر المرشحات والخزانة. مع ذلك، يجب التحقق من الخزائن ذاتية الضبط باستخدام أجهزة معايرة لضمان الحفاظ على الأداء عند المستويات الصحيحة. في حال انخفاض التدفق عن المستوى المطلوب، سيصدر إنذار صوتي ومرئي لتنبيه المشغل. يجب أن يقتصر تغيير المرشح على الأشخاص المدربين نظرًا لاحتمالية تلوثه. يمكن القيام بذلك إما بعد تطهير الخزانة باستخدام إجراء غازي (باستخدام الفورمالديهايد أو ثاني أكسيد الكلور أو بيروكسيد الهيدروجين المُبخر ) أو إجراء "كيس داخل/كيس خارج".
• يتم فحص مصابيح الأشعة فوق البنفسجية وتغييرها . تنخفض قوة مصابيح الأشعة فوق البنفسجية بمرور الوقت، مما يؤدي إلى انخفاض فعالية تعقيم منطقة العمل.

كما هو الحال مع العمل على أسطح العمل المكشوفة، يجب تنفيذ العمل داخل خزانة السلامة البيولوجية بعناية وأمان. ولتجنب التلوث وخطر تعرض العاملين، تنصح مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها الباحثين باتباع أفضل الممارسات للحد من تناثر المواد وتوليد الهباء الجوي والتحكم فيهما، مثل إبقاء المواد النظيفة على بُعد 30 سم على الأقل من الأنشطة المولدة للهباء الجوي، وترتيب سير العمل من النظيف إلى الملوث. ^{[ 3 ] : 22} وعلى وجه الخصوص، تتسبب النيران المكشوفة، غير الضرورية داخل البيئة النظيفة لخزانة السلامة البيولوجية من الفئة الثانية أو الثالثة، في تعطيل تدفق الهواء في الداخل. ^{[ 3 ] : 22} وبمجرد الانتهاء من العمل داخل خزانة السلامة البيولوجية، من الضروري تطهير أسطحها كما هو الحال مع معدات ومواد المختبر الأخرى. ^{[ 3 ] : 24} 

عند صيانة خزانة السلامة البيولوجية أو نقلها، بما في ذلك استبدال مرشحات HEPA، يجب تطهيرها من الغازات. يتضمن التطهير ملء الخزانة بغاز سام، وأكثرها شيوعًا الفورمالديهايد . ^{[ 3 ] : 25}

• شفاط الأبخرة
• خزانة التدفق الصفائحي