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生物安全在全球已經受到越來越多的重視,特別是非典型肺炎(SARS)和高致病性禽流感爆發以來,國內從專家學者到普通百姓都認識到我國在生物安全領域面臨的嚴峻形勢,而在此以前,我國沒有一家P4級實驗室,P3級實驗室也不夠規范,這種情況嚴重制約了我國對生物安全領域的研究及相關產品的開發應用.衛生部已經頒布了針對生物安全實驗室的行業標準《微生物和生物醫學實驗室生物安全通用準則》(WS233-2002),其主要內容基本上是參照美國國立衛生研究院 (NIH)及美國疾病控制中心(CDC)的標準制訂的,用于指導各級生物安全實驗室的設計、建造及使用.本文簡單介紹了建立全球用于SARS等研究普遍采用的P3實驗室的一些主要注意事項,并例舉了一些符合P3/P4生物安全實驗室要求的專用儀器設備的特點和性能,同時將美國疾病控制中心實驗室生物安全級別標準(三級和四級)附在文后,以供參考.
P3實驗室用于內源性和外源性病源(若因暴露而吸入該病源會引發嚴重的、可能致死的疾病)的研究工作.總體來看,實驗人員應在處理致病性的和可能使人致死的病源方面受過專業訓練,并由對該病源工作有經驗的、有資格的科學工作者監督.所有與傳染源操作有關的步驟,都應在生物安全柜或其他物理防范裝置中進行,或由穿戴合適防護服及設施的實驗人員進行.實驗室須經過特殊設計和施工.以下來看看實驗室的幾個具體要求:
首先,P3實驗室的地點選擇要離開建筑物內的行走區,禁止隨便進入實驗室.進入走道后,至少要經過兩道自動門,才能進入實驗室.所有的門都應有鎖,過道里可以設計一個更衣室便于實驗人員更換實驗防護服.實驗人員除了要穿上實驗防護服外,在處理傳染源、感染動物及被污染的儀器時,必須戴手套.進入內有感染動物的房間時,還應采取呼吸和面部保護措施.
實驗室內,門口附近應安裝一個全自動洗手池.在處理病源的區域,墻面、地面、天花板表面應光滑防水,接縫密封,對實驗室常用化學試劑和消毒劑具有耐腐蝕性,易于清洗、消毒.地板注意整體性及防滑,建議在地板凹處使用掩蔽罩.實驗桌應能承受預期的重量,其表面材料應能防水、耐熱、耐有機溶劑、耐酸堿及其它消毒的化學物質.整體布局時要注意,實驗桌、安全柜以及各設備間的空間應便于打掃.
實驗室應有管道排氣系統,風向從“潔凈區”到“污染區”.排出的空氣不再循環至建筑物內的任何其他區域.
外部排氣口要遠離有人區、進風口,否則需經過HEPA過濾.實驗人員必須證實進入實驗室的風向是正確的.建議在實驗室的入口處設置可視的監視裝置,表明和證實進風的風向.要考慮安裝HVAC控制系統,防止實驗室持續正向增壓.同時應安裝聲音報警裝置,警告實驗人員HVAC系統出了問題.并且至少每年要測試HEPA系統,確保工作正常.
有關傳染源的所有操作、感染動物的驗尸、從感染動物或胚胎卵采集組織或液體等,都應在二級或三級生物安全柜中進行.生物安全柜的放置地點應遠離門、房間通風百葉窗和實驗室內行走區.應至少每年都通過測試和認證,保證由安全柜排出的、經HEPA過濾器過濾的空氣,可進入實驗室循環.當二級生物安全柜通過建筑物排氣系統排出空氣時,安全柜的排氣管路的連接應避免對安全柜的空氣平衡或建筑物排氣系統的空氣平衡產生干擾.當使用III級生物安全柜時,要和排氣系統直接連接.若三級安全柜和供氣系統相連,應避免安全柜正向增壓.
當操作不能在生物安全柜中進行時,應使用個人防護設施如口罩、面罩等防范裝備.而實驗室中的其它配套儀器也以配有安全罩,密閉設備或其它物理防范設施為宜.如帶安全罩或密封轉頭的離心機,帶安全罩的生物反應系統等,詳見本文后面的相關描述.
處理實驗垃圾的設施最好放在實驗室內(即高壓鍋、化學消毒劑、焚燒爐和其他可行的消毒方法).垃圾運出實驗室時應當密封,不應通過公共通道運送.
此外,實驗室的光線應適于開展所有的工作,避免反光和閃光,以免妨礙視覺.實驗室還應當配有眼睛沖洗裝置.
關于建立P3/P4生物安全實驗室所需的設備都有一些特殊要求,現將一些主要的和常用的設備列舉如下:
1)二級／三級生物安全柜
P3/P4實驗室的二級安全柜須有外排系統,要求外排空氣經過徹底有效過濾后排入大氣.基因公司代理的丹麥Heto-Holten A/S的MaxiSafe 2010型二級生物安全柜和MSC III三級生物安全柜是美國NIH(國立衛生院)等權威機構廣泛采用的理想安全柜.其中,MaxiSafe 2010型二級生物安全柜于2000年獲得DIN 12950和EN 12469認證.與其它品牌不同的是,該系統配備了三個HEPA過濾器,工作臺上方兩個,下方一個,過濾效率高達99.999%,保證了工作區的最小污染以及過濾器的使用壽命,是SARS期間世界衛生組織(WHO)推薦使用的病毒操作必備設備.
2)離心機
P3/P4實驗室的離心設備要求應該帶有防氣溶膠的密封蓋或在安全罩里操作.這方面,德國EPPENDORF公司的5804/5810系列高速離心機符合最嚴格的IEC 1010-2-020安全標準,確保離心操作的高度安全,而市面上其它離心機普遍只達到的一般強制性IEC1010-2標準.
3)高壓滅菌鍋
日本Tomy的程控式自動蒸汽消毒柜全部采用程序自動控制,有低水位報警裝置,不僅滿足實驗室標準化操作要求,而且為上蓋式設計,不銹鋼材質,易于消毒及清洗.最重要的是當壓力上升時有自動硅條封門,更加安全.
4)超低溫冰箱
丹麥Heto-Holten A/S的-85℃立式超低溫冰箱具有獨特的層板冷卻功能,能更好的保護樣品.法國Jouan Robotics的全自動冰箱Molbank(4℃或-20℃)/Biobank(-80℃)可通過電腦軟件控制內置的機械手實現把樣本從自動開啟的小門放到指定位置,或從指定位置取樣本等操作,同時,樣本的身份也被機械手所配的條碼閱讀器所識別,從而實現操作的可追蹤性.該冰箱內部規劃科學,可用于微孔板、深孔板和試管架等多種樣品存儲,并由計算機自動編碼,識別位置及保存信息,還可與Thermo CRS機械手聯用實現外部轉移,與別的儀器聯機,實現全自動操作,最大限度地避免人為失誤.
5)凍干設備
其主要設備凍干機要求所有接口密閉良好,推薦全不銹鋼無縫冷阱,有效捕捉水蒸氣,易于消毒,經久耐用.丹麥Heto-Holten A/S是一家在冷凍干燥設備生產方面有40多年歷史的知名公司,他們一直致力于開發和生產滿足現代化實驗室要求的高質量、安全、使用舒適的實驗室設備,尤其在溫度控制、真空和潔凈技術方面始終處于領先地位.他們推出的真空濃縮及凍干系列產品,選材考究,經久耐用.其匠心獨具的模塊設計,結構緊湊、操作簡便、靈活的組合可以完全滿足用戶各種使用需求.因而在眾多凍干機生產廠家中,以靈活多用和優異的性價比被用戶首肯,廣泛應用于實驗室、中試車間及工業生產.
6)其它常規設備
此外,還有一些實驗室常規設備:如勻漿器、混勻器、攪拌器、超聲破碎儀、組織研磨器和微量加樣器等,都需要根據生物安全實驗室的要求進行定期消毒,清洗,因此除了性能穩定,防泄漏,易于消毒和清洗是主要的考查指標.例如,德國Eppendorf公司的Reference型微量加樣器系列可以整支高壓滅菌,被全球許多生物安全實驗室廣泛采用.
7)核酸檢測專用設備－定量PCR系統
對于病原體核酸的檢測,定量PCR是近年來廣泛采用的技術,尤其針對SARS,禽流感病毒,登革熱等主體為核酸的病毒致病源,定量PCR靈敏度高,操作簡便、快速,無論在疾病研究或檢測方面都有很好的應用.基因有限公司提供從其上游血樣保存及全自動病毒核酸純化,到全自動PCR反應體系配制(自動加樣),到多通道定量PCR反應及檢測全套設備和一些相關試劑,為您提供完整的快速核酸診斷平臺.
附:美國疾病控制中心實驗室生物安全級別標準:生物安全實驗室分級
| 美國國立衛生研究所 | 美國疾病管理中心 | 病源 | 操作 | 一級屏障 | 二級屏障 |
| P1 | BSL—1 | 不會經常引發健康成人疾病 | 標準的微生物操作 | 不要求 | 開放實驗臺、洗手池 |
| P2 | BSL—2 | 人類病源菌，因皮膚傷口、吸入、黏膜曝露而發生危險 | BSL—1操作外加：1、限制進入2、有生物危險警告標志3、“銳器”安全措施4、生物安全手冊，其中規定廢物消毒和醫療觀察 | 1級、2級生物安全柜 實驗服、手套、若需要則采取面部保護措施 | BSL-1外加：高壓滅菌鍋 |
| P3 | BSL—3 | 內源性和外源性病源，可通過氣溶膠傳播，能導致嚴重后果或生命危險 | BSL-3 BSL-2操作外加：1、控制進入2、所有廢物消毒 3、洗滌前，實驗服消毒4、有基礎血清 |
1級、2級生物安全柜保護性實驗服、手套、若需要則采取呼吸保護措施 | BSL-2外加：1、和進入走廊隔開2、雙門進入，門自動關閉3、排出的空氣不循環4、實驗室內負壓 |
| P4 | BSL—4 | 對生命有高度危險的危險性病源或外源性病源：致命、通過氣溶膠而致實驗室感染：或未知傳播風險的有關病源 | BSL3操作外加：1、進入前換衣服2、出實驗室前淋浴3、帶出設施的所有材料消毒 | 3級生物安全柜或1級、2級生物安全柜加全身的、供應空氣的正壓防護服 | BSL3外加：1、單獨建筑或隔離區域2、有供氣系統、排氣系統、真空系統、消毒系統3、其他有關要求 |
