Tủ an toàn vật chất là thiết bị cốt lõi để bảo vệ an toàn sinh học trong phòng thí nghiệm. Nó chủ yếu được sử dụng để ngăn chặn người vận hành, môi trường thí nghiệm và các mẫu thí nghiệm bị ô nhiễm bởi các vi sinh vật gây bệnh, bình xịt sinh vật gây hại. Lĩnh vực ứng dụng của nó bao gồm nhiều lĩnh vực chính như y tế và sức khỏe, nghiên cứu khoa học đời sống, y sinh học, thực phẩm nông nghiệp, kiểm tra và kiểm dịch. Kịch bản cụ thể như sau:

1. Lĩnh vực y tế và sức khỏe

Đây là lĩnh vực ứng dụng cốt lõi nhất của tủ an toàn sinh học, bao gồm các bệnh viện các cấp, CDC, trung tâm máu......

Kiểm tra lâm sàng: Bộ phận kiểm tra xử lý các mẫu máu, dịch cơ thể, đờm, dịch não tủy của bệnh nhân và thực hiện các thao tác như nuôi cấy vi khuẩn, xét nghiệm virus (ví dụ: viêm gan B, viêm gan C, virus Nova guan), phân lập mycoplasma/chlamydia để ngăn ngừa nhiễm trùng chéo mẫu và nhiễm trùng của người vận hành.

Kiểm soát bệnh truyền nhiễm: Bệnh viện hoặc khoa bệnh truyền nhiễm xử lý các vi sinh vật gây bệnh có khả năng gây bệnh cao (ví dụ Mycobacterium tuberculosis, P. pestis), cũng như các mẫu mầm bệnh chưa biết trong các trường hợp khẩn cấp về sức khỏe cộng đồng.

Sản phẩm máu và liệu pháp tế bào: chuẩn bị tiểu cầu trong trung tâm máu, tiền xử lý lưu trữ máu cuống rốn, nuôi cấy tế bào CAR-T trong khoa trị liệu tế bào của bệnh viện, các hoạt động liên quan đến cấy ghép tế bào gốc, đảm bảo môi trường vô trùng của các mẫu tế bào.

Bệnh lý: trong nhuộm lát mô, thí nghiệm miễn dịch hóa, xử lý các mẫu mô có chứa vi sinh vật gây bệnh.

2. Lĩnh vực nghiên cứu khoa học đời sống

Các phòng thí nghiệm sinh học của các trường đại học và viện nghiên cứu khoa học là một kịch bản ứng dụng quan trọng của tủ an toàn sinh học, liên quan đến nhiều thí nghiệm có nguy cơ cao:

Nghiên cứu vi sinh học: phân lập, nuôi cấy, xác định vi khuẩn, nấm, virus và nghiên cứu các chủng kháng thuốc.

Sinh học phân tử và kỹ thuật di truyền: hoạt động DNA tái tổ hợp, chỉnh sửa gen (CRISPR-Cas9), xây dựng plasmid, đóng gói các vectơ virus (ví dụ: lenavirus, adenovirus), ngăn chặn rò rỉ vi khuẩn tái tổ hợp.

Nghiên cứu sinh học tế bào: nuôi cấy dòng tế bào, tổng hợp tế bào, chuẩn bị kháng thể đơn dòng, duy trì môi trường nuôi cấy tế bào vô trùng và tránh ô nhiễm mẫu.

Thí nghiệm trên động vật: Xử lý các mô, dịch cơ thể của động vật thí nghiệm nhiễm trùng hoặc tiến hành các hoạt động phôi động vật để ngăn chặn sự tiếp xúc với vi sinh vật gây bệnh từ động vật.

3. Các doanh nghiệp dược phẩm sinh học, các tổ chức nghiên cứu và phát triển vắc-xin của ngành dược phẩm sinh học không thể tách rời tủ an toàn sinh học:

Nghiên cứu, phát triển và sản xuất vắc-xin: nuôi cấy chủng vắc-xin guan mới, vắc-xin cúm, vắc-xin HPV, v.v., xử lý bất hoạt, chuẩn bị kháng nguyên, đảm bảo an toàn sinh học trong quá trình sản xuất.

Thuốc kháng thể và tác nhân sinh học: nghiên cứu và phát triển và sản xuất thử nghiệm các loại thuốc như kháng thể đơn dòng, protein tái tổ hợp, cytokine, v.v., duy trì môi trường hoạt động vô trùng.

Liệu pháp gen và các sản phẩm trị liệu tế bào: chuẩn bị các sản phẩm như tế bào CAR-T, liệu pháp tế bào gốc, ngăn ngừa ô nhiễm bên ngoài và tiếp xúc với các tế bào có hại cho người vận hành.

Đánh giá an toàn thuốc: các thí nghiệm độc tính của thuốc, kiểm tra giới hạn vi sinh vật, đảm bảo kết quả thí nghiệm là chính xác.

4. Nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm

Chủ yếu được sử dụng trong nghiên cứu khoa học nông nghiệp và thử nghiệm vi sinh vật thực phẩm để đảm bảo an toàn sản phẩm và sức khỏe con người:

Nghiên cứu khoa học nông nghiệp: Phân tách và xác định các vi khuẩn gây bệnh thực vật (ví dụ: vi khuẩn ôn dịch lúa mì, vi khuẩn rỉ sét lúa mì), nghiên cứu phát triển cây trồng biến đổi gen, nghiên cứu bệnh dịch ở gia súc và gia cầm (ví dụ: sốt lợn châu Phi, cảm giác liu gia cầm).

Kiểm tra thực phẩm: Các doanh nghiệp thực phẩm, cơ quan kiểm tra của bên thứ ba phát hiện vi khuẩn gây bệnh trong thực phẩm (ví dụ: Salmonella, E. coli, Staphylococcus pu aureus), tiến hành kiểm tra giới hạn vi sinh và kiểm tra vô trùng.

Chăn nuôi gia cầm và nghiên cứu và phát triển thuốc thú y: nuôi cấy chủng trong nghiên cứu và phát triển thuốc thú y, xử lý mẫu trong chẩn đoán bệnh dịch ở gia súc và gia cầm.

5. Khu vực kiểm tra và kiểm dịch xuất nhập cảnh

Cơ quan hải quan, kiểm tra, kiểm dịch sử dụng tủ an toàn sinh học để xử lý các sinh vật có hại tiềm tàng trong hàng hóa xuất nhập khẩu:

Kiểm dịch động thực vật: phát hiện các vi khuẩn gây bệnh có hại (ví dụ: tuyến trùng thông, vi khuẩn gây bệnh flavonosis cam quýt) trong động vật, thực vật, hạt giống, cây giống xuất nhập khẩu.

Kiểm tra thực phẩm và mỹ phẩm: Kiểm tra an toàn vi sinh vật đối với thực phẩm xuất nhập khẩu, mỹ phẩm, phòng ngừa vi khuẩn gây bệnh truyền vào nước ngoài.

Kiểm dịch vệ sinh biên giới: Các mẫu máu, nước bọt của người nhập cảnh được sàng lọc cho các bệnh truyền nhiễm và các mẫu từ các khu vực bị bệnh được xử lý.

6. Giám sát môi trường và các lĩnh vực khác

Giám sát môi trường: Phát hiện các vi sinh vật gây bệnh (ví dụ: Vibrio cholerae, Legionella) trong nước, đất, không khí, ngăn chặn sự lây lan của các vi sinh vật có hại khi xử lý các mẫu môi trường.

Xác định pháp y: Phòng thí nghiệm pháp y xử lý các vật liệu sinh học có chứa vi sinh vật gây bệnh (như máu, mô) để đảm bảo an toàn cho người vận hành.

Lưu ý: Các tình huống ứng dụng tủ an toàn sinh học ở các cấp độ khác nhau (Cấp I, Cấp II A1/A2/B1/B2, Cấp III) là khác nhau:

Tủ an toàn sinh học loại II là loại được sử dụng rộng rãi hiện nay, phù hợp với hầu hết các tình huống phòng thí nghiệm;

Tủ an toàn sinh học cấp III chủ yếu được sử dụng cho hoạt động của các vi sinh vật gây bệnh cao (ví dụ như virus Ebola), cần được sử dụng với bộ quần áo bảo vệ fan áp suất dương.