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El laboratorio seguro - protección a través de la tecnología
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Cuando los investigadores biomédicos o los diagnosticadores trabajan con materiales potencialmente contagiosos como cultivos celulares, sangre o tejidos, necesitan una protección absoluta contra los patógenos. Tanto las medidas de seguridad en el espacio de trabajo como las herramientas y materiales correctos son clave aquí. Aprenda en nuestro Tema del Mes lo que es importante para la protección en el laboratorio y cómo es un laboratorio seguro.
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1 - Seguridad del laboratorio: prevención de infecciones en el área de trabajo
Lo que entra, no debe salir - y tampoco debe causar daño a nadie que trabaje dentro del laboratorio. Esa es tal vez una buena manera de resumir la "seguridad del laboratorio" en una frase - al menos cuando los patógenos se manejan en entornos biológicos y médicos. Las precauciones necesarias de seguridad en el laboratorio dependen principalmente de lo que está esperando "dentro".
Muchos patógenos han causado un gran revuelo en los últimos años. En el pasado, el virus Zika, EHEC, SARS, MERS y ahora mismo el Coronavirus SARS-CoV-2 han surgido como nuevos patógenos que infectan a los humanos y se ha reconocido que tienen origen animal. Otros, como el Ébola, el sarampión, diversos virus de la gripe o el virus de Marburgo, existen desde hace mucho tiempo y siguen causando brotes ocasionales de enfermedades en algunas regiones. Estos virus no sólo se encuentran en la naturaleza, en los seres humanos o en los animales, sino que también se almacenan en laboratorios de investigación de todo el mundo con el fin de encontrar posibles medicamentos y vacunas como soluciones.
Grupos de seguridad/riesgo para agentes biológicos
Los agentes biológicos que actúan como patógenos se clasifican en cuatro grupos de riesgo según las normas y reglamentos internacionales. La Unión Europea cubre esto en su Directiva 2000/54/EC, que es implementada por los estados miembros en las normas nacionales de seguridad y salud ocupacional. Los Estados Unidos siguen las regulaciones de seguridad de los laboratorios según lo establecido por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC).
Los grupos de riesgo son clasificaciones que describen el peligro relativo que plantean los agentes biológicos infecciosos o las toxinas en el laboratorio, ya que se refieren a la probabilidad de causar enfermedades en los seres humanos y de transmitirlas a la población, y reflejan las posibles opciones de tratamiento y prevención. En resumen, cuanto más infeccioso y difícil sea el tratamiento de los agentes, más seguras deben ser las condiciones de laboratorio y de trabajo.
Los laboratorios biológicos se clasifican en cuatro niveles de seguridad correspondientes, que se denominan niveles de seguridad biológica o de bioseguridad (BSL). El grupo de riesgo 4 corresponde a los patógenos más graves y mortales del mundo e incluye virus como el virus de la viruela variola o el virus del Ébola y Marburgo, que causan la fiebre hemorrágica, una enfermedad grave y a menudo mortal en los seres humanos. Estos patógenos pueden ser fácilmente transmitidos de un individuo a otro, haciendo imposible un tratamiento efectivo. El brote de la enfermedad del virus del Ébola en 2014 causó más de 11.000 muertes, pero ha demostrado que el tratamiento médico intensivo puede ser eficaz hasta que el cuerpo haya combatido con éxito la infección. Desde 2015, existe una posible vacuna contra el Ébola. Estos tipos de agentes virales sólo pueden ser manejados en los laboratorios de BSL- 4, asegurando el más alto nivel de biocontención.
Los patógenos del grupo de riesgo 3 también son agentes infecciosos que causan enfermedades graves en los seres humanos. Sin embargo, los tratamientos o la prevención de estas enfermedades son típicamente una opción. Entre los agentes se incluyen los virus de la gripe, la inmunodeficiencia humana y la hepatitis. El virus del SARS-CoV-2 también entra en la categoría del Grupo de Riesgo 3 por ahora.
Los patógenos del grupo de riesgo 2 plantean un riesgo moderado y su transmisión es bastante improbable. Existen tratamientos eficaces y medidas preventivas. Por último, el Grupo de riesgo 1 contiene organismos no patógenos que es poco probable que causen enfermedades humanas o animales.
Seguridad gracias a la tecnología
La prevención es clave cuando se trata de trabajo de laboratorio. La infección del personal en el laboratorio o la liberación de materiales biológicos infecciosos debe evitarse a toda costa. El brote del virus de Marburgo en 1967 en la ciudad de Marburgo, Alemania, muestra las graves consecuencias de las insuficientes condiciones de seguridad en los laboratorios. Los trabajadores de laboratorio de una empresa farmacéutica se infectaron después de manipular tejidos de monos de prueba, lo que llevó al reconocimiento inicial de la enfermedad. Se informó de siete muertes y se infectaron 30 personas. Desde entonces, se han producido brotes recurrentes del virus de Marburgo en varios países africanos hasta 2014.
Además de una educación e instrucción rigurosas en materia de salud y seguridad en el trabajo, diversas medidas de seguridad en el laboratorio y el equipo de protección personal de cada trabajador de laboratorio impiden que los seres humanos entren en contacto físico directo con agentes potencialmente infecciosos. Descubra cómo funcionan estos métodos y cómo garantizan la seguridad del laboratorio en nuestro Tema del Mes.
2 - Laboratorios de BSL-4: los más altos niveles de seguridad y protección
Los laboratorios se dividen en cuatro niveles de bioseguridad para dictar las precauciones necesarias para aislar los agentes biológicos peligrosos. El nivel más alto de seguridad biológica, el BSL-4, es quizás el más conocido cuando pensamos en contener patógenos y microbios. Sin embargo, el menor número de laboratorios corresponde en realidad a la categoría de BSL-4 porque deben cumplir los requisitos más estrictos, más complejos y, por consiguiente, más costosos.
El número (oficial) de instalaciones de nivel 4 de bioseguridad (BSL-4) en todo el mundo es limitado. No obstante, son muy populares en el cine o la televisión, donde suelen aparecer científicos con trajes protectores presurizados de cuerpo entero que trabajan con patógenos mortales altamente infecciosos que, a pesar de todas las precauciones, logran escapar y convertirse en la principal causa del desastre o los científicos tratan frenéticamente de encontrar una forma de prevenir un brote catastrófico.
Para evitar que los materiales biológicos infecciosos se escapen en la vida real, los laboratorios de BSL-4 están sujetos a innumerables medidas de seguridad. Todo comienza con el equipo y la ropa de protección adecuados para el laboratorio. Antes de que los científicos entren en el laboratorio, la ropa se pone en sucesivas cámaras de esclusa selladas. No se debe usar ropa de calle o personal dentro del laboratorio. Los empleados deben quitárselas y, tras una ducha de descontaminación en la esclusa, ponerse ropa interior especial antes de vestirse con trajes protectores presurizados. El uso de estos trajes protectores de cuerpo entero durante cualquier período de tiempo puede ser físicamente agotador ya que restringen el movimiento y - dependiendo del material - pueden ser muy pesados. Esto se debe a que no sólo tienen que proteger con éxito al usuario, sino que también deben resistir los productos químicos, la desinfección, la abrasión y el desgaste.
Los trajes protegen contra el contacto directo con el material de la muestra y, por consiguiente, eliminan el riesgo de infección del frotis. También reciben oxígeno fresco y filtrado del exterior y están sometidos a una presión positiva constante. En caso de que el traje se dañe, esto asegura que no pueda entrar en el laboratorio aire que contiene patógenos altamente transmisibles en el aire. El equipo también incluye dos pares de guantes. El par exterior está fuertemente unido al traje.
Mientras que la presión del aire en los trajes de seguridad es positiva para evitar que los patógenos entren y los mantengan alejados del usuario, el laboratorio se mantiene bajo una presión negativa (más baja que la de las otras instalaciones del laboratorio). Las paredes, techos, suelos y puertas de seguridad del laboratorio son herméticas. Mientras se mantenga la presión negativa, esta medida evita que los patógenos escapen del laboratorio y se liberen a la atmósfera en caso de que se produzcan daños menores en la capa exterior o en los sellos. Este entorno herméticamente cerrado también facilita la desinfección segura con gases.
Desde el punto de vista arquitectónico, el laboratorio nunca está conectado directamente con la pared exterior del edificio. Siempre hay otro pasillo u otro espacio entre ellos que separa el laboratorio del mundo exterior.
Para salir del laboratorio, el personal del laboratorio en sus trajes protectores pasa por las cámaras de la esclusa de aire de nuevo, aunque hay un paso adicional que deben dar: Una ducha química desinfecta los trajes durante varios minutos, seguida de agua caliente y jabón. Esto incluye un baño de inmersión con desinfectante para las suelas de los zapatos o botas y asegura que no queden más agentes biológicos en los trajes antes de salir del laboratorio. Los materiales, como los contenedores de muestras, también se esterilizan si se llevan al laboratorio.
No hace falta decir que cualquier artículo que ya no se necesite no puede simplemente tirarse. Cualquier equipo de trabajo debe ser desechado de forma segura. Esto se hace mediante un tratamiento de esterilización térmica en sistemas de autoclave de paso. El material que debe ser desechado se coloca en el autoclave dentro del laboratorio. El sistema esteriliza todos los objetos usando una combinación de presión, calor y vapor de agua (vapor). Muchos dispositivos médicos y de laboratorio no se dañan durante este procedimiento y pueden reutilizarse. Este proceso inactiva las muestras biológicas hasta el punto de que no pueden causar una infección.
Pero hay más que sucede detrás de las paredes del laboratorio: El aire respirable, el agua y los residuos líquidos también deben ser filtrados o esterilizados, respectivamente. Los filtros HEPA (aire con partículas de alta eficiencia) se utilizan para limpiar el aire. Están compuestos por una alfombra de fibras dispuestas al azar. Estas fibras están típicamente compuestas de fibra de vidrio que pueden atrapar partículas en el aire. Los residuos líquidos como el agua también están sujetos a esterilización química o térmica.
En el mundo real, el trabajo en un laboratorio de BSL-4 evidentemente no es tan glamoroso y heroico y mucho menos propenso al error de lo que la televisión nos hace creer. De hecho, está moldeado por innumerables medidas de seguridad estrictas que deben tomarse para manejar con seguridad patógenos peligrosos, como el virus del Ébola o el de Marburgo.
3 - Trabajo de laboratorio: el equipo de protección personal adecuado es crucial
Cuando se trabaja con materiales y organismos infecciosos en el laboratorio, la manipulación segura y la capacitación adecuada son de suma importancia. Otro componente central es el equipo de protección personal diseñado para evitar el contacto con tejidos, líquidos y aerosoles y proteger al portador.
Dependiendo del nivel de seguridad biológica establecido para la instalación del laboratorio, se podría permitir que los empleados usaran su propia ropa de calle (para los niveles de bioseguridad BSL-1 y BSL-2), pero también deben ponerse una bata de laboratorio encima de esta capa. Los laboratorios de nivel de bioseguridad 3 (BSL-3) requieren una bata de lazo o de frente sólido, trajes o monos de trabajo y zapatos cerrados. Es importante que el equipo de protección personal sea personalizado. Esto significa que sólo debe ser usado por el empleado designado para el que se adaptó el equipo.
El uso de equipo de protección personal está siempre sujeto a los materiales y al peligro que presentan. No todos los agentes biológicos requieren una protección total del cuerpo. En cualquier caso, las batas de laboratorio y los monos deben evitar que la ropa del usuario se biocontamine. También debe haber un vestuario separado. La ropa de trabajo se recoge aquí y se distribuye para su lavado o eliminación.
Para protegerse de las salpicaduras de productos químicos, los asociados también deben usar protección para los ojos. Las opciones incluyen gafas de seguridad y protectores faciales. Las máscaras faciales se usan para cubrir el área de la boca y la nariz. Sin embargo, estas máscaras no ofrecen protección respiratoria contra los aerosoles que contienen patógenos. Esto requiere filtros de sistema especiales. Deben ser capaces de filtrar las partículas infecciosas o las gotitas de menos de 5 µm (micrones), ya que algunas de ellas pueden propagarse por el puesto de trabajo.
Aire limpio gracias a los filtros de partículas
La solución más simple y mejor en este caso son las llamadas máscaras FFP3 (FFP son las siglas en inglés de "filtering face piece"), que tienen que ajustarse lo más posible sobre la boca y la nariz del usuario. Los materiales filtrantes detrás de la válvula de exhalación varían e incluyen carbón activado, que filtra muchas partículas del aire. El mayor inconveniente de estas máscaras es que deben ajustarse bien. El ajuste depende en gran medida de la fisonomía del portador, pero las barbas pueden ser un problema en este caso. Además, la respiración es difícil si la máscara se usa durante largos períodos de tiempo.
Otra alternativa son los sistemas de filtros que se pueden llevar puestos, que pueden combinarse con cascos o capuchas y una visera ajustada y segura. Utilizan filtros HEPA (aire de partículas de alta eficiencia) para purificar el aire utilizando fibras de vidrio para atrapar y capturar partículas menores de 1 µm. Estos sistemas facilitan la respiración y proporcionan un ajuste mejor y más seguro que las mascarillas FFP3. Sin embargo, en general, este equipo no puede usarse indefinidamente porque es físicamente exigente y los materiales de los filtros no duran para siempre y deben cambiarse.
Para evitar que los agentes biológicos escapen del laboratorio o que se expongan a ellos, los laboratorios suelen utilizar las llamadas cabinas de bioseguridad o cabinas de seguridad microbiológica. Se trata de un espacio de trabajo de laboratorio cerrado y ventilado que puede ajustarse colocando la banda de cristal de seguridad. El empleado trabaja en el espacio que se crea bajo la banda de la ventana abierta. Para evitar el escape de aerosoles, el aire se extrae del interior del gabinete y pasa a través de un filtro de aire de partículas. El flujo de aire laminar proporciona una capa extra de protección. El aire se sopla desde la parte superior del capó hacia abajo y se succiona. Este flujo de aire sirve como una barrera adicional contra las partículas del interior de la cabina de bioseguridad. Se ajusta con mucha precisión y puede ser fácilmente perturbado por dispositivos dentro de la cabina o por turbulencias externas en el laboratorio, como el sistema de aire acondicionado.
Una opción aún más segura es un gabinete totalmente cerrado y ventilado con una construcción hermética y guantes de goma adjuntos para realizar operaciones en el gabinete. Los materiales deben ser introducidos y retirados a través de una esclusa de aire. Ambos tipos de gabinetes de bioseguridad se mantienen bajo presión negativa y el aire de suministro se introduce a través de filtros HEPA. Esto asegura que el aerosol generado dentro del gabinete se contenga dentro del mismo incluso en caso de daño.
Equipo de protección personal - La base de un lugar de trabajo seguro
Estas medidas protegen a los trabajadores del laboratorio. Varían en función de las sustancias específicas utilizadas y del peligro potencial que representan. A ello se suman las precauciones de organización, que incluyen la capacitación específica de los empleados del laboratorio, los controles de acceso, las medidas de limpieza y desinfección, así como disposiciones estructurales, como el funcionamiento seguro y la asignación de espacios dentro del laboratorio como espacios de almacenamiento o vestuarios designados. Esto incluye también la separación espacial del área de trabajo del laboratorio y -para los niveles de bioseguridad BSL-3 y BSL-4- servicios de construcción seguros que filtren y esterilicen el aire de salida y las aguas residuales y garanticen la eliminación segura de los desechos y los incidentes.
El equipo de protección personal y las prácticas de trabajo son sólo dos elementos básicos de los principios y conceptos generales de seguridad en el laboratorio que, combinados con la aplicación de muchas otras precauciones de seguridad, se ocupan de la manipulación y la contención seguras de los microorganismos infecciosos y los materiales biológicos peligrosos.
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