Tìm hiểu về tủ an toàn sinh học

I.Tủ an toàn sinh học là gì?

Tủ an toàn sinh học (Biosafety Cabinet – BSC) là một thiết bị được sử dụng trong các phòng thí nghiệm và các cơ sở y tế để bảo vệ cả người làm việc và môi trường khỏi sự ô nhiễm và lây nhiễm các loại vi khuẩn, virus và chất độc hại khác.

Tủ an toàn sinh học có một hệ thống lọc không khí hiệu quả để ngăn chặn sự truyền nhiễm qua không khí. Nó cũng có một không gian làm việc kín, có các kính cửa bằng chất liệu như kính cường lực, và có thể hoạt động dưới áp suất âm để ngăn không khí nhiễm vi khuẩn thoát ra ngoài.

Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, tủ an toàn sinh học có thể được chia thành ba loại chính: Tủ an toàn sinh học loại I, tủ an toàn sinh học loại II và tủ an toàn sinh học loại III. Mỗi loại có các tính năng và ứng dụng khác nhau để phục vụ các nhu cầu khác nhau trong lĩnh vực y tế và nghiên cứu.

Tủ an toàn sinh học đóng vai trò quan trọng trong việc phòng ngừa lây nhiễm và bảo vệ sức khỏe của nhân viên làm việc trong môi trường làm việc tiềm ẩn nguy cơ lây nhiễm các tác nhân gây bệnh.

II. Phân loại tủ an toàn sinh học

1. Tủ an toàn sinh học cấp 1 (Class I):

Tủ an toàn sinh học cấp 1 (Biosafety Cabinet Class 1) là loại tủ an toàn sinh học có mức độ bảo vệ cơ bản và thấp nhất trong các loại tủ an toàn sinh học. Tủ an toàn sinh học cấp 1 được thiết kế để bảo vệ người làm việc và môi trường khỏi sự ô nhiễm do vi khuẩn và các chất hóa học gây hại.

Tủ an toàn sinh học cấp 1 không tạo ra sự cách ly hoàn toàn giữa người và mẫu, đồng thời không ngăn chặn sự phát tán của vi khuẩn hoặc hơi chất hóa học trong không gian làm việc. Tủ an toàn sinh học cấp 1 thường được sử dụng trong những công việc đơn giản và có nguy cơ thấp, như xử lý mẫu không biết nhiễm vi khuẩn, đo lường và chuẩn hóa dung dịch hóa chất.

Tuy nhiên, tủ an toàn sinh học cấp 1 không được khuyến khích làm việc với các loại tác nhân nguy hiểm cấp cao hoặc tác nhân gây bệnh truyền nhiễm qua đường hô hấp. Để đảm bảo an toàn tối đa, việc sử dụng tủ an toàn sinh học cấp cao hơn như tủ an toàn sinh học cấp 2 hoặc cấp 3 được đề xuất trong các trường hợp có nguy cơ mắc bệnh cao hơn.

2. Tủ an toàn sinh học cấp 2 (Class II):

Tủ an toàn sinh học cấp 2 (Biosafety Cabinet Class 2) là một thiết bị chuyên dụng được sử dụng trong phòng thí nghiệm và các ứng dụng liên quan đến sinh học. Tủ này cung cấp một môi trường làm việc an toàn cho người sử dụng và môi trường bên ngoài bằng cách kiểm soát sự lan truyền của các chất vi khuẩn, virus và các chất hóa học độc hại khác.

Tủ an toàn sinh học cấp 2 thường được thiết kế với một hệ thống lọc không khí, bao gồm các bộ lọc HEPA để loại bỏ vi khuẩn và virus trong không khí. Ngoài ra, tủ còn có các hệ thống hút và khí thải để tiêu huỷ các chất độc hại được sinh ra trong quá trình làm việc.

Người sử dụng tủ an toàn sinh học cấp 2 được mặc áo phòng sạch, khẩu trang và găng tay để đảm bảo sự an toàn. Tủ này thường được sử dụng trong các ứng dụng như xử lý mẫu sinh học, nghiên cứu vi khuẩn và vi-rút, sản xuất dược phẩm, và các công việc khác liên quan đến sinh học.

Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn và hiệu quả của tủ an toàn sinh học cấp 2, người sử dụng nên tuân thủ các quy định và quy trình liên quan đến việc vận hành, bảo dưỡng và làm sạch tủ. Ngoài ra, việc tuân thủ các quy tắc và hướng dẫn về an toàn là rất quan trọng để đảm bảo tính an toàn và chất lượng của các kết quả quan trọng liên quan đến sinh học.

• Có 04 kiểu (Type) gồm: A1, A2, B1 và B2

3. Tủ an toàn sinh học cấp 3 (Class III)

Tủ an toàn sinh học cấp 3 (Biosafety Cabinet Class 3) là một thiết bị cao cấp được sử dụng trong các môi trường công nghiệp và nghiên cứu yêu cầu mức độ bảo vệ cao nhất cho người sử dụng. Nó được thiết kế để làm việc với các chất vi khuẩn, virus và chất hóa học độc hại cùng với các chất chủng vi khuẩn của nhóm 2 và 3.

Tủ an toàn sinh học cấp 3 là một hệ thống kín hoàn toàn, người sử dụng làm việc trong một khoang độc lập với không khí được cung cấp qua bộ lọc HEPA. Một hệ thống áp suất âm được duy trì trong tủ để ngăn chặn chất xâm nhập từ bên ngoài. Ngoài ra, tủ cũng có các hệ thống hút và xử lý chất thải độc hại.

Người sử dụng tủ an toàn sinh học cấp 3 được mặc bộ đồ bảo hộ, bao gồm áo phòng sạch, khẩu trang, kính bảo hộ và các thiết bị bảo vệ khác. Quy trình và hướng dẫn về an toàn được tuân thủ một cách nghiêm ngặt để đảm bảo tính an toàn của công việc.

Tủ an toàn sinh học cấp 3 làm việc trong môi trường khép kín và đáng tin cậy để giảm nguy cơ lây nhiễm cho người sử dụng và môi trường xung quanh. Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng như nghiên cứu các chất biến đổi gen, làm việc với các chủng vi khuẩn và virus nguy hiểm, và sản xuất vaccin.

Tuy nhiên, để sử dụng tủ an toàn sinh học cấp 3 hiệu quả và an toàn, người sử dụng cần tuân thủ các quy tắc và quy trình vận hành, bảo trì và làm sạch tủ. Các quy định và hướng dẫn từ cơ quan quản lý và chuyên gia cũng nên được tuân thủ để đảm bảo an toàn và chất lượng công việc liên quan đến sinh học

III. Cấu tạo tủ an toàn sinh học cấp 2 

Tủ an toàn sinh học cấp 2 được phân loại theo các tiêu chuẩn và quy định của các tổ chức quốc tế như Hiệp hội Biên phòng sinh học quốc tế (International Biohazard Protection Consortium – IBC), Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (Environmental Protection Agency – EPA) và Tổ chức Y tế Thế giới (World Health Organization – WHO). Thông thường, phân loại tủ an toàn sinh học cấp 2 dựa trên các yếu tố sau:

• Luồng khí: Tủ an toàn sinh học cấp 2 có hai loại luồng khí chính – luồng khí dương (downflow) và luồng khí âm (exhaust). Luồng khí dương là luồng khí tươi được hút vào tủ qua bộ lọc HEPA và được thổi xuống mặt làm việc để bảo vệ mẫu và người sử dụng. Luồng khí âm là luồng khí bị hút ra khỏi tủ và thông qua các bộ lọc để loại bỏ vi khuẩn và chất độc hại.

• Bộ lọc: Tủ an toàn sinh học cấp 2 có ít nhất một bộ lọc HEPA, được sử dụng để loại bỏ hạt nhỏ và vi khuẩn trong không khí. Ngoài ra, nếu cần, tủ có thể được trang bị các bộ lọc khác để loại bỏ chất hóa học và khí độc.

• Áp suất: Tủ an toàn sinh học cấp 2 thường có áp suất âm so với môi trường bên ngoài, nhằm ngăn chặn sự lan truyền của chất độc hại ra ngoài tủ và bảo vệ môi trường xung quanh.

• Cấu trúc và vật liệu: Tủ an toàn sinh học cấp 2 thường có một khoang làm việc độc lập được làm bằng vật liệu chống ăn mòn và dễ làm sạch, như thép không gỉ. Ngoài ra, tủ còn có cửa kính hoặc màn hình plexiglass để người sử dụng quan sát công việc bên trong tủ.

Túi theo tiêu chuẩn quốc tế, tủ an toàn sinh học cấp 2 có thể được phân loại thành một số loại, chẳng hạn như tủ an toàn sinh học lớp A2 hoặc tủ an toàn sinh học lớp B2. Tuy nhiên, các quy định và phân loại cụ thể có thể khác nhau trong từng quốc gia hoặc khu vực. 

1. Tốc độ dòng khí tại cửa làm việc của tủ an toàn sinh học cấp 2:

• Tủ an toàn sinh học Cấp 2 Type A1: tốc độ 75 fpm. (0.38 m/ giây)
• Tủ an toàn sinh học Cấp 2 Type A2, B1 và B2: 100 fpm.(0.5 m/ giây)

2. Hệ thống thải khí của tủ an toàn sinh học cấp 2:

• Tủ an toàn sinh học Cấp 2 loại A1 và A2: Thải trong phòng, tỉ lệ hồi lưu/ xả 70/ 30 %.
• Tủ an toàn sinh học Cấp 2 loại B1 và B2: Ống cứng ra bên ngoài phòng, plena áp suất âm. B1 tuần hoàn 30%, B2 không tuần hoàn (thải 100% qua ống cứng ra ngoài). Tủ an toàn sinh học type B gần như là một nâng cấp của tủ an toàn sinh học type A nhưng có ống thải cứng ra ngoài phòng thí nghiệm. Tủ type B cho phép thực hiện với các mẫu có lượng nhỏ độc tính phóng xạ hay hơi độc.

3. Dòng khí trong tủ an toàn sinh học cấp 2 (Class II):

• Dòng khí trong phòng làm việc đi vào (Dòng khí cửa trước – Inflow) được hút vào tủ an toàn sinh học tại các lỗ nhỏ phía trước bàn thao tác tại cửa làm việc của tủ an toàn sinh học.
• Dòng khí thổi đứng xuống dưới (Dòng khí thổi xuống – Downflow) có tác dụng như một lớp bọc vô trùng ngăn không cho không khí nhiễm bẩn từ mẫu lọt ra ngoài. Dòng downflow được hút xuống dưới bàn thao tác qua 2 bộ phận. 1 bộ phận cùng với inflow và 1 bộ phận qua các lỗ thoát phía sau tủ an toàn sinh học. Sau đó khí downflow kết hợp với khí ìnflow vòng trở lại lên trên để đi qua màng lọc chính. Sau đo dòng khí được tuần hoàn trở lại 60-70% nếu là tủ A2, hoặc thải qua ống cứng ra ngoài phòng nếu là tủ B1, B2.
• Dòng khí downflow của tủ an toàn sinh học có độ đồng dạng cao, thường tốc độ giao động không vượt quá 20% tốc độ trung bình
• Mẫu vật luôn được bao phủ bởi dòng khí sạch của màng lọc HEPA chính tuần hoàn loại bỏ mọi tác nhân có thể tác động đến mẫu.
• Màng lọc HEPA phụ lọc không khí xả ngăn ngừa tác nhân gây hại phát tán ra môi trường.

4. Thông số kỹ thuật tủ an toàn sinh học cấp 2:

• Tủ an toàn sinh học cấp 2 A2 có tỉ lệ khí hồi lưu/ xả: 70%/ 30 %.
• Tốc độ dòng khí tại cửa làm việc:  0.4 ~ 0.5 m/ giây.
• Tủ an toàn sinh học cấp 2 kiểu A2 thường có kích thước rộng 0.9m, 1.2m và 1.8m.
• Có lắp sẵn đèn UV tiệt trùng.
• Bàn thao tác có lắp thêm vòi khí hay gas,
• Lắp đặt ổ điện bên trong để thao tác cùng các thiết bị khác.
• Cửa trượt bằng kính cường lực,

Ngoài ra tủ an toàn sinh hoc cấp 2 có thể tích hợp các chức năng như

• Điều khiển đóng mở tự động bằng nút bấm.
• Cảnh báo cửa mở quá cao
• Cảnh báo tốc độ dòng khí thấp
• Thông báo cần thay thế bộ lọc.

Một số tủ an toàn sinh hoc

Tủ an toàn sinh học cấp II sản xuất Việt Nam

Tủ an toàn sinh học cấp 2 loại A2, model: MN120, Hãng Nuve/Thổ Nhĩ Kỳ