Was sind mikrobiologische Sicherheitswerkbänke?

Eine mikrobiologische Sicherheitswerkbank ist die primäre technische Schutzeinrichtung, die Schutz für Benutzer, Probe und Umgebung vor biologischen Gefahren bietet. Der Luftstrom einer Sicherheitswerkbank besteht aus einer Einströmbarriere, die das unbeabsichtigte Austreten von biologischen Gefahrenstoffen aus dem Arbeitsbereich der Werkbank verhindert. Sie verfügt außerdem über eine Abwärtsströmung, die Verunreinigungen aus der Arbeitszone entfernt und so einen sterilen Bereich für die Proben bereitstellt.

Eine mikrobiologische Sicherheitswerkbank sollte nach folgenden Kriterien ausgewählt werden: Art der Arbeit, Einstufung der biologischen Gefahren (Risikogruppe 1-4); Personenschutz vor der Exposition gegenüber Radionukliden und flüchtigen toxischen Chemikalien; oder eine Kombination davon. Die nachstehende Tabelle zeigt, welche Sicherheitswerkbänke für die jeweilige Schutzart empfohlen werden.

Quelle: Handbuch zur Biosicherheit im Labor. 3. Auflage (überarbeitet). Vorläufige Richtlinien. Weltgesundheitsorganisation. S. 52.

Esco Lifesciences ist ein weltweit führender Anbieter von mikrobiologischen Sicherheitswerkbänken und bietet die branchenweit breiteste Produktpalette mit Tausenden von Installationen in führenden Laboren in mehr als 100 Ländern rund um den Globus. Mikrobiologische Sicherheitswerkbänke von Esco haben mehr unabhängige Zertifizierungen in mehr Ländern und in mehr Sprachen erhalten als jedes andere Produkt, was unser Engagement für beste Sicherheit und Qualität in der Branche unter Beweis stellt. 

Mikrobiologische Sicherheitswerkbänke der Klasse I 

Die Sicherheitswerkbank der Klasse I weist das grundlegendste und einfachste Design aller heute erhältlichen mikrobiologischen Sicherheitswerkbänke auf. Sie bietet dem Bediener und der Umwelt Schutz vor der Exposition gegenüber biologischen Gefahren und eignet sich für Arbeiten mit mikrobiologischen Agenzien, die den Biosicherheitsstufen 1, 2 und 3 zugeordnet sind. 

Mikrobiologische Sicherheitswerkbänke der Klasse II Typ A2

Die mikrobiologische Sicherheitswerkbank der Klasse II Typ A2 ist die am weitesten verbreitete Sicherheitswerkbank der Klasse II. Sie ist auch die gebräuchlichste aller verschiedenen verfügbaren Typen von Sicherheitswerkbänken. Sie verfügt über ein  Plenum, aus dem 30% der Luft abgeführt werden und 70% als Abwärtsströmung in den Arbeitsbereich zurückgeführt werden. Sie schützt den Bediener und die Umwelt vor der Exposition gegenüber biologischen Gefahren und schützt Produkte vor kontaminierter Raumluft und Kreuzkontamination. 

Wenn Spuren toxischer Chemikalien als Ergänzung zu mikrobiologischen Prozessen eingesetzt werden, sollten Sicherheitswerkbänke des Typs A an eine Abluftleitung angeschlossen werden. 

Mikrobiologische Sicherheitswerkbänke der Klasse II Typ B2 

Eine mikrobiologische Sicherheitswerkbank der Klasse II Typ B2 ist so konzipiert, dass innerhalb der Werkbank keine Rezirkulation stattfindet. Die Einström- und Abwärtsluft wird nach der HEPA-Filtration an die Außenumgebung abgeführt. Sicherheitswerkbänke des Typs B2 eignen sich für Arbeiten mit toxischen Chemikalien, die als Ergänzung zu mikrobiologischen Prozessen verwendet werden, da keine Rezirkulation stattfindet. Theoretisch können Sicherheitswerkbänke des Typs B2 als die sichersten aller Sicherheitswerkbänke der Klasse II angesehen werden, da die Gesamtabluftfunktion als Ausfallsicherung dient, falls das Abwärts- und/oder Abluft-HEPA-Filtersystem nicht mehr normal funktioniert. 

Mikrobiologische Sicherheitswerkbank der Klasse III 

Die mikrobiologische Sicherheitswerkbank der Klasse III bietet ein absolutes Sicherheitsniveau, das mit Sicherheitswerkbänken der Klasse I und Klasse II nicht erreicht werden kann. Sie eignet sich für Arbeiten mit mikrobiologischen Agenzien, die den Biosicherheitsstufen 1, 2, 3 und 4 zugeordnet sind. Sie wird häufig für Arbeiten mit den tödlichsten biologischen Gefahren spezifiziert.

Auswahl basierend auf der Biosicherheitsstufe

Biosicherheitsstufen sind Maßnahmen zur Eindämmung oder Isolierung schädlicher Infektionserreger in einem Labor. Für die Risikobewertung schädlicher Erreger können ein biologischer Sicherheitsbeauftragter (BSO) und institutionelle Biosicherheitsausschüsse (IBC) hilfreich sein. Es gibt vier Biosicherheitsstufen:

Biosicherheitsstufe 1 dient der Ausbildung im Grundstudium und in der Sekundarstufe, Ausbildungslaboren und anderen Laboren, die nicht pathogene Mikroorganismen verwenden. Beispiele sind Bacillus subtilis, Naegleria gruberi und das infektiöse canine Hepatitisvirus. Daher erfordert die BSL-1-Eindämmung lediglich ein Waschbecken zum Händewaschen.

Biosicherheitsstufe 2 eignet sich für klinische, diagnostische, Lehr- und andere Labore, die mit einheimischen Erregern mäßigen Risikos umgehen, die mit menschlichen Krankheiten verbunden sind und in einer Gemeinschaft vorkommen. Beispiele sind das Hepatitis-B-Virus, HIV, Salmonella und Toxoplasma. Diese Mikroorganismen dürfen auf dem offenen Labortisch verwendet werden, solange nur eine geringe Aerosolbildung vorliegt. Gefahren können durch Verschlucken oder Exposition der Schleimhäute gegenüber den Mikroorganismen entstehen. Bei der Handhabung kontaminierter Materialien (z. B. scharfer Gegenstände) sollten bestimmte Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Ebenso sollten Verfahren mit Aerosolen in einer mikrobiologischen Sicherheitswerkbank oder Sicherheitszentrifugenbechern durchgeführt werden. Persönliche Schutzausrüstung ist zusammen mit Handwaschbecken und Dekontaminationseinrichtungen für Abfälle ebenfalls wirksam.

Biosicherheitsstufe 3 gilt für klinische, diagnostische, Lehr-, Forschungs- oder Produktionseinrichtungen, die mit einheimischen oder exotischen Erregern umgehen, die ein Potenzial für eine Übertragung über die Atemwege aufweisen, welche die Ursache für eine tödliche Infektion sein kann. Beispiele sind Mycobacterium tuberculosis, das St.-Louis-Enzephalitis-Virus und Coxiella burnetii. Gefahren können durch Autoinokulation, Verschlucken und Exposition gegenüber infektiösen Aerosolen entstehen. Zur Eindämmung sollten Verfahren in einer mikrobiologischen Sicherheitswerkbank oder einer gasdichten Aerosolerzeugungskammer durchgeführt werden. Belüftungssysteme sollten ebenfalls geeignet sein, um die Freisetzung gefährlicher Aerosole zu verringern.

Biosicherheitsstufe 4 eignet sich für lebensbedrohliche gefährliche Erreger oder Pathogene, die sich über den Aerosolweg verbreiten können und für die kein Impfstoff oder keine Therapie verfügbar ist. Beispiele sind Marburg-Virus oder Krim-Kongo-Hämorrhagisches-Fieber-Virus. Gefahren können durch infektiöse Aerosole, Haut- und Schleimhautexposition gegenüber gefährlichen Tröpfchen und Autoinokulation entstehen. Um die infektiösen Erreger vollständig zu isolieren, sollten die Verfahren in einer Sicherheitswerkbank der Klasse III oder in einem belüfteten Überdruck-Vollschutzanzug für das Personal durchgeführt werden. Das BSL-4-Labor befindet sich in einem isolierten Komplex mit speziellen Belüftungs- und Abfallmanagementsystemen. Der gesamte Betrieb des Labors sollte von einem Laborleiter geleitet werden. Eine Ergänzung hierzu ist das Vorhandensein von geschultem Laborpersonal, Sicherheitsmaßnahmen/Handbüchern, Sicherheitsausrüstung, angemessener Gestaltung der Einrichtungen, persönlicher Schutzausrüstung und Biosicherheitsstufenpraktiken.

Auswahl basierend auf dem Filtersystem

Eine der wichtigsten Komponenten einer mikrobiologischen Sicherheitswerkbank ist der Filter. Derzeit gibt es zwei Arten von Filtern, die eine mikrobiologische Sicherheitswerkbank verwendet:

• HEPA-Filter (High-Efficiency Particulate Air), der bei MPPS (typischerweise bei 0.30 Mikrometer) zu 99.99% effizient ist.
• ULPA-Filter (Ultra-Low Particulate Air), der bei MPPS (typischerweise bei 0.12 Mikrometer) zu 99.999% effizient ist.

Der ULPA-Filter ist 10-mal effizienter als der HEPA-Filter, daher kann eine Sicherheitswerkbank mit einem ULPA-Filter einen besseren Bediener-, Produkt- und Umweltschutz bieten.

Auswahl basierend auf der Möglichkeit, das Einströmgitter zu blockieren

Der Bediener- und Produktschutz wird durch den Luftschleier erreicht, der sowohl durch die Einströmung als auch durch die Abwärtsströmung erzeugt wird, die in das vordere Luftgitter strömen. Der Benutzer muss ein Design der Sicherheitswerkbank wählen, das ein versehentliches Blockieren des Gitters durch die Arme des Bedieners oder durch Proben verhindern kann.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, das Blockieren des Einströmgitters zu verhindern:

1. Verwenden Sie eine erhöhte Armlehne.
2. Platzieren Sie die Armlehne über dem Einströmgitter
3. Wölben Sie das Einströmgitter nach oben (wie eine A-Form)
4. Wölben Sie das Einströmgitter nach unten (wie eine V-Form)
5. Platzieren Sie das Einströmgitter tiefer als die vordere Kante der Werkbank und das Arbeitstablett

Abbildung 1. Kombination aus erhöhter Armlehne und gewölbtem Einströmgitter zur Verhinderung versehentlicher Blockierung.

Auswahl basierend auf dem Luftstromalarm

Es gibt verschiedene Möglichkeiten für Alarme und Steuerungssysteme, die von mikrobiologischen Sicherheitswerkbänken verwendet werden:

1. Einfache Schalter – das einfachste Steuerungssystem mit Tasten zum Ein- und Ausschalten von Gebläse und Beleuchtung. Verfügt über akustische und optische Alarme zur Anzeige eines Luftstromausfalls.
2. Analoge Anzeige – zeigt die Luftstromgeschwindigkeit an und bietet einen Überblick darüber, wie weit die aktuelle Geschwindigkeit vom Ausfallpunkt entfernt ist.
3. Digitaler Mikroprozessor – zeigt die grundlegenden Parameter der Werkbank wie Luftstromwerte bis hin zu Frontscheibenstatus und Alarmen an. Er verfügt über benutzerfreundliche Tasten für den Betrieb der Werkbank und einen LCD-Bildschirm, der es dem Benutzer ermöglicht, den Status der Werkbank zu diagnostizieren und verschiedene Funktionen wie die Einstellung des Experiment-Timers zu programmieren.

Auswahl basierend auf Frontfenstermechanismus, Material und Winkel

Eine mikrobiologische Sicherheitswerkbank verfügt über verschiedene Fenstermechanismen, bei denen der Benutzer den bequemsten Typ auswählen muss, ohne die Rückhaltung zu beeinträchtigen.

• Klappfenster. Der Vorteil ist die einfache Einhaltung der nominalen Öffnungshöhe, da diese fest vorgegeben ist. Der Bediener muss jedoch eine optionale Frontabdeckung anbringen, um die Öffnung abzudecken, wenn das UV-Licht eingeschaltet ist.
• Manuelles Schiebefenster. Der Bediener muss die korrekte nominale Fensteröffnungshöhe beachten, wie durch die Führungsmarkierung angezeigt und durch den Frontscheibenalarm unterstützt wird. Das Schiebefenster muss vollständig geschlossen sein, bevor das UV-Licht aktiviert wird.
• Motorisiertes Schiebefenster. Dies ähnelt der manuellen Version des Schiebefensters, der Benutzer muss jedoch nur ein oder zwei Tasten drücken, um das Fenster zu bewegen. Typischerweise werden aus Sicherheitsgründen zwei Tasten verwendet, um sicherzustellen, dass sich beide Hände des Bedieners außerhalb des Verfahrwegs des Fensters befinden.