Scienza sicura: la biosicurezza nei laboratori ad alto contenimento

I virus sono costantemente presenti intorno a noi e i rapidi cambiamenti ,in un mondo sempre più frenetico, pongono nuovi paradigmi per isolarli e contenere la minaccia che rappresentano per la nostra salute e il nostro benessere. La combinazione tra la rapida crescita della popolazionee i viaggi a lunga distanza, oggi più rapidi e accessibili, rappresenta  l’ambiente ideale per una rapida trasmissione dei virus. Il cambiamento climatico, inoltre, sta esasperando questa situazione che diventa ogni giorno più ingestibile. I virus, che prima erano endemici in regioni specifiche, si stanno ora diffondendo al di fuori di queste aree, raggiungendo una percentuale più elevata della popolazione mondiale.   

I livelli di biosicurezza (BSL), o livelli di protezione dagli agenti patogeni, costituiscono precauzioni di biocontenimento riconosciute a livello mondiale che devono essere seguite per isolare gli agenti biologici quali minaccia in una struttura di laboratorio chiusa. I livelli di contenimento vanno dal più basso (BSL-1) al più alto (livello 4). I virus e i batteri che cadono in ambienti BSL 3 e 4 hanno maggiori probabilità di essere ad alto rischio per la salute e di essere pericolosi per la vita.

La necessità di biosicurezza nella ricerca sui virus  

La biosicurezza è fondamentale nella ricerca sui virus pericolosi. Per prevenire la possibile diffusione, si stanno sviluppando laboratori ad alto contenimento. Questi sono progettati in modo da evitare il rischio che il materiale studiato venga rilasciato e rappresenti una minaccia per i ricercatori e l’ambiente.   

La progettazione di questi laboratori specializzati richiede conoscenze ed esperienze specifiche.  

Ecco come progettiamo un ambiente sicuro  

Deerns, specialista nella progettazione di laboratori ad alto contenimento, garantisce che queste strutture siano rigorosamente conformi agli standard e ai regolamenti applicabili dell’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS), dei Centri per il Controllo delle Malattie (CDC) e della Biosicurezza nei Laboratori Microbiologici e Biomedici (BMBL). Una buona progettazione tecnica non tiene conto solo di queste linee guida, ma considera anche l’uso pratico e la sicurezza ottimale per ogni situazione.  

The design process  

At Deerns, the design process starts with defining the user requirements, with a series of meetings organised with stakeholders from each department to accommodate the specific needs and requirement of each research group. This stakeholder engagement process informs design decision making related to activities and logistics flows.  

Our aim is always to achieve a safe and redundant system where risk dispersion is guaranteed under all conditions. Examples include:  

• Maintaining negative pressure in case of power failure through Uninterruptible Power Supply (UPS) and NSA systems.  
• Maintaining all control technology for the High Containment facility.  
• Using RTP systems to safely transfer high-risk material between research sites.  
• The safe disposal of waste (water) with autoclaves or VHP disinfection sluices.  
• Applying disinfection showers for operators.  
• Using double-walled discharge pipes for wastewater systems, equipped with leak detection and kill tank systems.  
• Ensuring negative pressure regardless of external wind loads.  
• Maintaining negative pressure during fire extinguishing (gas extinguishing).  
• Maintaining negative pressure during validated automatic disinfection (VHP disinfection) of the laboratory.  

Five critical design phases 

High Containment projects often consists of the following five phases:  

• Feasibility study (site, building, installations)  
• Support in drawing up a Programme of Requirements  
• Final design and tender package for the installations  
• Instruction and supervision during the realisation phase  
• Support and monitoring during the commissioning and validation process 

Shielding Equipment to reduce risk 

Since risk reduction is central to the biosafety, we shield research equipment from the operator and its environment as much as possible usually through safety barrier systems such as biosafety cabinets or isolators. Examples are class II workbenches which have an open work front with a protective inflow, while class 3 isolators have a physical divider between the research material and the researcher and immediate environment.  

Flusso d’aria direzionale  

In caso di emergenza in laboratorio, il rischio di diffusione viene contrastato applicando una cascata di pressione. Le differenze di pressione tra la chiusura di accesso al corridoio e il laboratorio creano un flusso d’aria direzionale (Directional Airflow) verso il laboratorio critico.  

L’aria in entrata e in uscita dal laboratorio è filtrata da filtri HEPA.  

A seconda del materiale da esaminare, questi filtri vengono duplicati. Per garantire la sicurezza del tecnico durante la manutenzione, i filtri HEPA possono essere disinfettati indipendentemente dal sistema e sostituiti in modo sicuro con un sistema Bag-in-Bag-out.  

Il sistema “box-in-box” 

Per evitare la fuoriuscita di aria potenzialmente contaminata, il laboratorio ad alto contenimento è realizzato come sistema “box-in-box”. In questo caso, la struttura interna è separata dalla facciata esterna e nel corridoio circostante si crea una sovrappressione. In questo modo si garantisce che l’aria esterna non possa entrare nel laboratorio e che l’eventuale aria contaminata non possa uscire dal laboratorio. 

Protezione da persone non autorizzate  

Oltre a una progettazione tecnica che garantisca la sicurezza biologica (biosicurezza), è importante che un laboratorio ad alto contenimento sia protetto dall’uso non autorizzato del materiale virale esaminato (biosicurezza).  

Ciò significa evitare che il materiale virale pericoloso finisca nelle mani sbagliate, come quelle dei terroristi.  

In questo contesto, diverse misure di sicurezza sono integrate nel progetto per impedire l’accesso a persone indesiderate. Queste includono:  

•  Sistemi avanzati di sicurezza per rilevare, con un investigatore,  soggetti isolati 
• Controllo dell’accesso tramite pass, codici di ingresso, impronte digitali o scansioni dell’iride  

• Sistemi digitali indipendenti per bloccare i tentativi di accesso non autorizzati  
• Trasmissione digitale criptata dei risultati della ricerca a un sistema separato.  
• Adeguate precauzioni per la segnalazione e il monitoraggio di calamità imminenti, eventualmente supportate da una sala di controllo con personale permanente  

La biosicurezza e la sicurezza biologica sono componenti indispensabili nella progettazione di un laboratorio ad alto contenimento che garantisca la sicurezza del personale e della società.