Лабораторные биологические боксы для исследований

Лабораторные биологические боксы используются для организации контролируемой рабочей зоны при манипуляциях с клеточными культурами, микроорганизмами, биологическими жидкостями, тканями, клиническими образцами, питательными средами и другими материалами биологического происхождения.

В зависимости от конструкции оборудование может защищать исследуемый материал от внешнего загрязнения, персонал от биологических аэрозолей или одновременно обеспечивать защиту сотрудника, продукта и окружающей среды.

Понятие «лабораторный биологический бокс» охватывает несколько видов оборудования:

• боксы биологической безопасности;

• микробиологические защитные шкафы;

• ламинарные боксы чистого воздуха;

• ПЦР-боксы;

• УФ-боксы;

• специализированные шкафы для клеточных культур;

• изоляторы и другие системы первичного удержания.

Эти виды оборудования не являются взаимозаменяемыми. Бокс для стерильных манипуляций с безопасным материалом может не обеспечивать защиту сотрудника, а шкаф для работы с потенциально инфекционными образцами должен иметь контролируемый входящий поток и систему удержания биологических аэрозолей.

В каталоге Rodwel можно подобрать лабораторные биологические боксы разного класса, размера и комплектации для микробиологических, медицинских, биотехнологических, фармацевтических и научно-исследовательских лабораторий.

Что такое лабораторный биологический бокс

Лабораторный биологический бокс — это частично или полностью закрытая рабочая камера с системой управляемого воздушного потока, фильтрации или дополнительного обеззараживания.

Его назначение зависит от конструкции. Оборудование может использоваться для:

• защиты образца от загрязнения воздухом помещения;

• защиты сотрудника от биологических капель и аэрозолей;

• снижения распространения микроорганизмов в лаборатории;

• проведения асептических манипуляций;

• работы с клеточными культурами;

• подготовки клинических образцов;

• посева микроорганизмов;

• переноса биологического материала;

• подготовки реагентов;

• организации чистой зоны для молекулярных исследований.

В конструкции могут использоваться HEPA-фильтры, вентиляторы, датчики воздушного потока, переднее защитное стекло, УФ-лампы, внутренние розетки и системы сигнализации.

Наличие HEPA-фильтра или УФ-лампы само по себе не определяет уровень биологической защиты. Необходимо оценивать полную схему движения воздуха, тип рабочего проёма, способ фильтрации вытяжного потока и назначение оборудования.

Какие бывают биологические боксы

Для разных лабораторных задач используется оборудование с различным принципом работы.

Боксы биологической безопасности

Предназначены для работы с материалом, который может образовывать потенциально опасные биологические аэрозоли.

В зависимости от класса и типа они могут обеспечивать:

• защиту оператора;

• защиту исследуемого материала;

• защиту лабораторного помещения;

• фильтрацию воздуха;

• удержание загрязнений внутри рабочей камеры.

Ламинарные шкафы чистого воздуха

Создают HEPA-фильтрованный однонаправленный поток для защиты образца от внешней контаминации.

Обычный clean bench не предназначен для работы с потенциально инфекционным или токсичным материалом, поскольку воздух может выходить из камеры в направлении сотрудника или помещения.

ПЦР- и УФ-боксы

Применяются для подготовки чистых реагентов, реакционных смесей и расходных материалов в молекулярной диагностике.

Их основная задача — снижение риска контаминации ДНК, РНК и ампликонами. Стандартный ПЦР-бокс не заменяет бокс биобезопасности при работе с инфекционным материалом.

Изоляторы

Имеют физически отделённую рабочую камеру и перчаточные порты. Могут использоваться для специализированных биологических, фармацевтических и клеточных процессов.

Какую защиту обеспечивает биологический бокс

Перед выбором оборудования необходимо определить, что именно требуется защищать.

Защита персонала

При пипетировании, перемешивании, открывании пробирок, центрифугировании и других манипуляциях могут образовываться невидимые биологические аэрозоли.

Бокс с контролируемым входящим потоком направляет воздух от оператора внутрь камеры. Это помогает снизить выход загрязнений в зону дыхания сотрудника.

Защита образца

HEPA-фильтрованный воздух над рабочей поверхностью помогает уменьшить попадание пыли, микроорганизмов и других частиц на клеточную культуру, питательную среду или открытый лабораторный материал.

Защита окружающей среды

Воздух, выходящий из рабочей камеры, проходит фильтрацию перед возвратом в лабораторию или отведением наружу.

Уровень защиты зависит от класса бокса, состояния фильтров, стабильности потока, правильности монтажа и соблюдения правил работы.

Боксы для микробиологических исследований

Микробиологический бокс используется при работе с культурами бактерий, грибов, дрожжей и других микроорганизмов.

Типичные операции включают:

• посев на питательные среды;

• пересев культур;

• приготовление суспензий;

• пипетирование;

• разведение образцов;

• открывание пробирок;

• работу с чашками Петри;

• отбор колоний;

• подготовку материала к идентификации;

• работу с биологическими контрольными образцами.

Если материал может представлять опасность для сотрудника, необходим соответствующий бокс биологической безопасности.

Обычный ламинарный шкаф может защищать посев от загрязнения, но не должен использоваться для открытой работы с потенциально патогенными культурами.

Бокс для посева микроорганизмов

Во время посева важно одновременно контролировать стерильность материала и риск образования аэрозолей.

Выбор оборудования зависит от:

• вида микроорганизма;

• его группы риска;

• концентрации культуры;

• объёма материала;

• способа переноса;

• использования петель, пипеток или автоматических систем;

• возможности разбрызгивания;

• последующего открывания чашек и пробирок.

Для работы с безопасными учебными или технологическими культурами может быть достаточно ламинарного шкафа, если это подтверждено оценкой риска.

Для потенциально инфекционного материала обычно рассматривают бокс биологической безопасности соответствующего класса.

Боксы для бактериологических лабораторий

В бактериологической лаборатории биологический бокс может использоваться для:

• подготовки клинических образцов;

• посева материала;

• пересева выделенных культур;

• приготовления мазков;

• подготовки суспензий;

• работы с положительными контролями;

• переноса колоний;

• загрузки герметичных роторов и контейнеров;

• подготовки материала к молекулярному анализу.

Бокс должен иметь достаточную рабочую ширину для размещения штативов, контейнеров, пипеток и вспомогательного оборудования без перекрытия вентиляционных решёток.

Рабочую камеру не следует перегружать. Большое количество предметов создаёт турбулентность и может нарушать защитный воздушный барьер.

Боксы для клеточных культур

Клеточные культуры чувствительны к бактериальному, грибковому и перекрёстному загрязнению.

Бокс для клеточных культур помогает поддерживать чистую рабочую зону при:

• замене культуральной среды;

• пересеве клеток;

• трипсинизации;

• внесении реагентов;

• работе с культуральными флаконами;

• подготовке планшетов;

• замораживании или размораживании клеток;

• подсчёте клеток;

• подготовке материала к анализу;

• работе с первичными культурами.

Тип оборудования зависит от происхождения и свойств клеточного материала.

Для безопасных неинфекционных клеточных линий основной задачей может быть защита культуры от контаминации. Если материал потенциально инфекционный, получен от человека или животного, содержит вирусные векторы или генетически модифицированные компоненты, необходимо отдельно оценить риски для персонала.

Боксы для первичных клеток и тканей

Первичные клетки, ткани и клинический материал могут иметь неизвестный или не полностью определённый биологический статус.

Во время работы могут выполняться:

• разрезание ткани;

• механическая диссоциация;

• ферментативная обработка;

• фильтрация суспензии;

• перенос материала;

• центрифугирование;

• подготовка клеток к культивированию;

• замораживание образцов.

Такие процедуры могут образовывать капли или аэрозоли. Оборудование выбирают после оценки источника материала, возможных агентов и конкретной методики.

Обычный clean bench не следует автоматически использовать для неизвестных первичных образцов только потому, что необходимо сохранить стерильность культуры.

Боксы для работы с биоматериалом

К биологическому материалу могут относиться:

• кровь;

• сыворотка;

• плазма;

• слюна;

• мазки;

• моча;

• мокрота;

• ткани;

• клеточные суспензии;

• биопсийный материал;

• культуральные среды;

• ветеринарные образцы;

• образцы окружающей среды.

Опасность зависит не только от названия материала, но и от источника, предварительной обработки и проводимой процедуры.

Например, закрытый перенос пробирки может иметь меньший риск, чем интенсивное перемешивание, открывание после центрифугирования или работа с концентрированной суспензией.

Боксы для клинических лабораторий

В клинических лабораториях биологические боксы могут использоваться для:

• сортировки и открывания образцов;

• подготовки материала к посеву;

• аликвотирования;

• пипетирования;

• приготовления мазков;

• работы с культурами;

• подготовки к ПЦР;

• загрузки герметичных контейнеров;

• обработки материала после центрифугирования.

Для каждого этапа может потребоваться разное оборудование.

Подготовка чистых ПЦР-реагентов выполняется в отдельной чистой зоне, тогда как открывание потенциально инфекционных клинических проб требует соответствующего первичного удержания.

Биологические боксы для молекулярной лаборатории

Молекулярная лаборатория может нуждаться в нескольких отдельных рабочих станциях:

• боксе для подготовки чистых реагентов;

• зоне выделения нуклеиновых кислот;

• боксе для внесения образца;

• зоне амплификации;

• постамплификационной зоне.

ПЦР-бокс с УФ-обработкой помогает контролировать контаминацию нуклеиновыми кислотами, но не обеспечивает полноценную защиту от инфекционного образца.

Если во время выделения ДНК или РНК материал остаётся потенциально опасным, необходимо использовать соответствующий бокс биологической безопасности.

Чистые реагенты, амплифицированный материал и необработанные образцы не должны смешиваться в одной рабочей зоне.

Биологические боксы для биомедицинских исследований

В биомедицинских лабораториях оборудование может использоваться для:

• культивирования клеток;

• работы с органоидами;

• исследования тканей;

• подготовки биологических моделей;

• иммунологических методов;

• молекулярных исследований;

• работы с рекомбинантными конструкциями;

• подготовки проб для секвенирования;

• тестирования биосовместимости;

• фармакологических исследований.

В одном проекте могут сочетаться требования к стерильности, биологическому удержанию и защите от химических компонентов.

В таком случае оборудование необходимо выбирать не по общему названию исследования, а для каждой конкретной операции.

Боксы для вирусологических исследований

Работа с вирусами, вирусными векторами или материалом, который может их содержать, требует отдельной оценки риска.

Учитываются:

• вид и свойства агента;

• способность к репликации;

• концентрация;

• объём;

• способ передачи;

• наличие эффективной профилактики;

• тип клеточной культуры;

• возможность образования аэрозолей;

• метод инактивации;

• последующие лабораторные процедуры.

Для открытых манипуляций с потенциально опасным материалом обычно необходима система первичного биологического удержания.

Класс бокса и требования к лабораторному помещению определяются по результатам оценки рисков и утверждённым процедурам учреждения.

Боксы для ветеринарных лабораторий

Ветеринарные лаборатории работают с кровью, тканями, мазками, культурами и другими материалами животного происхождения.

Оборудование может использоваться для:

• подготовки диагностических образцов;

• бактериологических посевов;

• культивирования клеток;

• паразитологических исследований;

• молекулярной диагностики;

• подготовки материала к серологическим тестам;

• работы с культурами ветеринарных патогенов.

При выборе учитывают возможность зоонозной передачи, объёмы материала, концентрацию агентов и характер процедур.

Бокс биологической безопасности II класса

Для многих микробиологических, клинических и клеточных исследований используются боксы биологической безопасности II класса.

Они формируют:

• входящий воздушный барьер через фронтальный проём;

• вертикальный HEPA-фильтрованный поток над рабочей поверхностью;

• фильтрацию воздуха перед возвратом в помещение или отведением;

• контролируемую рабочую зону.

Правильно выбранный, установленный и проверенный бокс II класса обеспечивает одновременную защиту:

• оператора;

• исследуемого материала;

• лабораторной среды.

Наиболее распространёнными конфигурациями являются типы A2 и B2. Они отличаются схемой рециркуляции и отвода воздуха.

Когда можно использовать ламинарный бокс

Ламинарный бокс можно рассматривать, когда материал не представляет опасности для сотрудника, а главной задачей является защита продукта от загрязнения.

Примеры таких работ:

• подготовка безопасных стерильных материалов;

• розлив неинфекционных питательных сред;

• работа с чистой лабораторной посудой;

• подготовка неопасных реагентов;

• работа с отдельными неинфекционными клеточными культурами;

• сборка стерильных наборов;

• манипуляции с материалами, чувствительными к пыли.

Ламинарный шкаф нельзя использовать вместо бокса биобезопасности только потому, что он оснащён HEPA-фильтром или вертикальным потоком.

Биологический бокс или ламинарный шкаф

Основное различие заключается в направлении воздуха и объекте защиты.

Ламинарный шкаф

Преимущественно защищает:

• образец;

• культуру;

• стерильный материал;

• реагенты.

Он не должен применяться для материалов, опасных для персонала.

Бокс биологической безопасности

В зависимости от класса защищает:

• сотрудника;

• материал;

• лабораторное помещение;

• окружающую среду.

Перед приобретением необходимо точно определить, достаточно ли защиты продукта или требуется удержание биологического аэрозоля.

HEPA-фильтрация воздуха

HEPA-фильтры являются важным компонентом многих биологических боксов.

В зависимости от конструкции они могут очищать:

• воздух, поступающий в рабочую зону;

• рециркуляционный поток;

• воздух, возвращаемый в лабораторию;

• вытяжной воздух перед внешним отведением.

Фильтры постепенно накапливают частицы, из-за чего увеличивается их сопротивление. Система управления может автоматически изменять скорость вентилятора или активировать предупреждение о необходимости обслуживания.

HEPA-фильтр предназначен для частиц и не является универсальным средством удаления химических газов и паров.

Если в процедуре используются летучие химические вещества, необходимо отдельно оценить совместимость процесса с конструкцией бокса.

Контроль воздушного потока

Стабильный воздушный поток необходим для правильной работы защитного бокса.

Система может контролировать:

• скорость входящего потока;

• вертикальный поток в камере;

• работу вентилятора;

• состояние фильтров;

• положение переднего стекла;

• работу внешней вытяжки;

• аварийные отклонения.

При нарушении параметров активируется звуковая или световая сигнализация.

Возможные причины:

• неправильное положение стекла;

• перекрытые вентиляционные решётки;

• загрязнённый фильтр;

• неисправность вентилятора;

• нарушение внешнего отвода;

• чрезмерное количество оборудования;

• сильный внешний сквозняк.

После появления аварийного сигнала работу продолжают только в соответствии с утверждённой процедурой лаборатории.

Переднее защитное стекло

В боксах биобезопасности передняя створка является частью системы удержания.

Она помогает:

• поддерживать заданную высоту рабочего проёма;

• формировать входящий воздушный барьер;

• создавать физическую защиту;

• снижать риск разбрызгивания;

• закрывать рабочую камеру после использования.

Современные модели могут иметь:

• электрический привод;

• датчик положения;

• сигнализацию неправильной высоты;

• защиту от падения;

• автоматическое опускание;

• блокировку УФ-лампы.

Во время работы стекло необходимо держать на высоте, определённой производителем.

Рабочая камера из нержавеющей стали

Внутренняя камера должна быть удобной для регулярной очистки и дезинфекции.

При выборе оценивают:

• материал внутренних поверхностей;

• закругление углов;

• количество стыков;

• наличие съёмных секций;

• доступ под рабочую поверхность;

• устойчивость к дезинфицирующим средствам;

• наличие поддона;

• удобство очистки вентиляционных решёток;

• количество внутренних розеток.

Нержавеющая сталь широко применяется благодаря гладкой поверхности и удобству очистки. Совместимость с конкретными дезинфицирующими средствами необходимо проверять по документации производителя.

Ультрафиолетовая лампа

Некоторые лабораторные боксы оснащаются УФ-лампой для дополнительной обработки открытых внутренних поверхностей.

Ультрафиолетовое облучение не заменяет:

• механическую очистку;

• удаление видимого загрязнения;

• дезинфекцию;

• деконтаминацию;

• правильную асептическую технику;

• регулярное техническое обслуживание.

Предметы, руки и оборудование могут создавать затенённые участки, на которые УФ-излучение не попадает.

Во время работы персонала лампа прямого облучения должна быть выключена.

Как организовать рабочую зону

Правильное размещение материалов помогает поддерживать защитные характеристики бокса.

Рекомендуется:

• оставлять переднюю вентиляционную решётку открытой;

• не перекрывать задние воздушные каналы;

• размещать только необходимые предметы;

• разделять чистые и загрязнённые материалы;

• работать от чистой зоны к использованной;

• держать контейнеры для отходов в определённом месте;

• минимизировать резкие движения;

• не перегружать камеру;

• обрабатывать поверхности материалов перед внесением;

• закрывать пробирки и контейнеры перед выносом.

Крупные приборы могут нарушать воздушный поток. Их использование внутри бокса необходимо учитывать при выборе рабочей ширины и квалификации оборудования.

Как правильно работать в биологическом боксе

Перед началом работы необходимо:

• проверить состояние оборудования;

• убедиться в отсутствии аварийного сигнала;

• включить рабочий режим в соответствии с инструкцией;

• очистить и продезинфицировать поверхности;

• подготовить необходимые материалы;

• организовать чистую и загрязнённую зоны;

• проверить положение переднего стекла;

• надеть необходимые средства защиты.

Во время процедуры рекомендуется:

• выполнять движения плавно;

• не вводить голову внутрь камеры;

• не перекрывать вентиляционные решётки;

• не размещать лишние предметы;

• минимизировать движение рук через фронтальный проём;

• сразу закрывать ёмкости;

• менять перчатки по мере необходимости;

• соблюдать утверждённую последовательность операций.

После завершения работы:

• закройте все контейнеры;

• обработайте их внешние поверхности;

• удалите отходы по установленной процедуре;

• очистите рабочую поверхность;

• проведите дезинфекцию;

• оставьте оборудование в режиме, предусмотренном инструкцией.

Что нельзя делать в биологическом боксе

Не рекомендуется:

• перекрывать вентиляционные решётки;

• хранить внутри большое количество материалов;

• выполнять резкие движения;

• работать при активном аварийном сигнале;

• изменять рабочую высоту стекла без необходимости;

• использовать открытое пламя без отдельного обоснования;

• устанавливать крупные приборы без оценки потока;

• самостоятельно менять вентиляционную схему;

• использовать бокс не по назначению;

• считать УФ-лампу заменой очистке;

• использовать ламинарный clean bench для опасного биоматериала.

Биологический бокс не заменяет средства индивидуальной защиты, обучение персонала и внутренние правила лаборатории.

Где устанавливать лабораторный биологический бокс

Внешние воздушные потоки могут нарушать защитный барьер.

Оборудование желательно устанавливать:

• вдали от дверей;

• не на основном проходе;

• вне прямого потока кондиционера;

• на расстоянии от открытых окон;

• вдали от приточных решёток;

• в зоне с ограниченным движением персонала;

• с достаточным пространством для обслуживания;

• с учётом маршрута образцов и отходов.

Перед доставкой необходимо проверить:

• ширину дверных проёмов;

• размеры коридоров;

• грузоподъёмность лифта;

• высоту помещения;

• электрическое питание;

• возможность внешнего отвода;

• доступ к фильтрам.

Проверка после установки

После монтажа биологический бокс необходимо проверить в фактических условиях лаборатории.

В зависимости от конструкции могут контролироваться:

• скорость входящего потока;

• равномерность вертикального потока;

• целостность HEPA-фильтров;

• направление движения воздуха;

• работа сигнализации;

• положение переднего стекла;

• герметичность корпуса;

• уровень шума;

• освещённость;

• электробезопасность;

• внешнее отведение воздуха.

Проверка может потребоваться после перемещения, ремонта, замены фильтров или изменения вентиляции помещения.

Периодичность планового контроля определяется в соответствии с инструкцией производителя, оценкой рисков и внутренней системой качества лаборатории.

Очистка и деконтаминация

Метод очистки зависит от биологического материала и внутренних поверхностей бокса.

Процедура может включать:

• удаление использованных материалов;

• механическую очистку;

• нанесение совместимого дезинфицирующего средства;

• выдерживание необходимого времени;

• удаление остатков средства;

• высушивание поверхностей;

• обработку внешних частей оборудования.

Нельзя допускать попадания чрезмерного количества жидкости в:

• HEPA-фильтры;

• вентиляционные каналы;

• электрические розетки;

• панель управления;

• датчики;

• вентилятор.

Для отдельных агентов, ремонта или замены фильтров может потребоваться специализированная деконтаминация всего бокса.

Техническое обслуживание

Регулярного контроля требуют:

• HEPA-фильтры;

• предварительные фильтры;

• вентилятор;

• датчики потока;

• переднее стекло;

• тросы и приводы;

• система сигнализации;

• освещение;

• УФ-лампа;

• электрические розетки;

• внешняя вытяжная система.

Замену HEPA-фильтров должны выполнять подготовленные специалисты. Использованные фильтры могут содержать биологическое загрязнение и требуют контролируемого обращения.

Как выбрать лабораторный биологический бокс

Подбор необходимо начинать с описания материалов и процедур.

Перед заказом определите:

• с каким биоматериалом будет работать лаборатория;

• может ли он быть инфекционным;

• какие манипуляции будут выполняться;

• возможно ли образование аэрозолей;

• требуется ли защита персонала;

• требуется ли защита образца;

• необходимо ли внешнее отведение;

• какой класс и тип бокса нужен;

• необходимую ширину рабочей камеры;

• количество внутренних розеток;

• необходимость УФ-лампы;

• потребность в подставке;

• требования к сигнализации;

• условия очистки;

• параметры лабораторного помещения;

• возможности сервисного обслуживания.

Для безопасных стерильных манипуляций может быть достаточно ламинарного шкафа.

Для потенциально инфекционных образцов или культур необходима система первичного удержания, выбранная по результатам оценки рисков.

Размеры рабочей камеры

Лабораторные биологические боксы выпускаются с разной рабочей шириной.

Распространённые варианты:

• 600–900 мм — для компактных рабочих мест;

• 1200 мм — для стандартных лабораторных процедур;

• 1500 мм — для большего количества материалов и оборудования;

• 1800 мм — для крупных рабочих зон.

Внутри должно оставаться достаточно места для:

• штативов;

• пробирок;

• чашек Петри;

• культуральных флаконов;

• пипеток;

• контейнеров;

• небольших приборов;

• отходов.

Слишком маленькая камера быстро перегружается, что может нарушить воздушный поток.

Комплектация биологического бокса

В стандартную или дополнительную комплектацию могут входить:

• корпус биологического бокса;

• приточный HEPA-фильтр;

• вытяжной HEPA-фильтр;

• предварительный фильтр;

• вентилятор;

• рабочая поверхность;

• переднее защитное стекло;

• электрический привод;

• внутреннее освещение;

• УФ-лампа;

• электрические розетки;

• сервисные порты;

• датчики воздушного потока;

• звуковая и световая сигнализация;

• индикатор ресурса фильтра;

• подставка;

• регулируемые опоры;

• комплект для подключения к вытяжке;

• техническая документация;

• протокол первичного тестирования.

Перед заказом необходимо уточнить, какие компоненты входят в базовую стоимость.

Цена лабораторного биологического бокса

Цена оборудования зависит от его назначения, класса, размера и комплектации.

На стоимость влияют:

• ламинарный шкаф или бокс биобезопасности;

• класс и тип защиты;

• ширина рабочей камеры;

• количество HEPA-фильтров;

• система рециркуляции;

• внешнее отведение;

• &l