如何建立生物安全實驗室

     生物安全在全球已經(jīng)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(fā)以來，國內(nèi)從專家學(xué)者到普通百姓都認識到我國在生物安全領(lǐng)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(guī)范，這種情況嚴重制約了我國對生物安全領(lǐng)域的研究及相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用。衛(wèi)生部已經(jīng)頒布了針對生物安全實驗室的行業(yè)標準《微生物和生物醫(yī)學(xué)實驗室生物安全通用準則》(WS233-2002)，其主要內(nèi)容基本上是參照美國國立衛(wèi)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(dǎo)各級生物安全實驗室的設(shè)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(shè)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(nèi)源性和外源性病源（若因暴露而吸入該病源會引發(fā)嚴重的、可能致死的疾�。┑难芯抗ぷ��？傮w來看，實驗人員應(yīng)在處理致病性的和可能使人致死的病源方面受過專業(yè)訓(xùn)練，并由對該病源工作有經(jīng)驗的、有資格的科學(xué)工作者監(jiān)督。所有與傳染源操作有關(guān)的步驟，都應(yīng)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(shè)施的實驗人員進行。實驗室須經(jīng)過特殊設(shè)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(nèi)的行走區(qū)，禁止隨便進入實驗室。進入走道后，至少要經(jīng)過兩道自動門，才能進入實驗室。所有的門都應(yīng)有鎖，過道里可以設(shè)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(nèi)有感染動物的房間時，還應(yīng)采取呼吸和面部保護措施。
      實驗室內(nèi)，門口附近應(yīng)安裝一個全自動洗手池。在處理病源的區(qū)域，墻面、地面、天花板表面應(yīng)光滑防水，接縫密封，對實驗室常用化學(xué)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(yīng)能承受預(yù)期的重量，其表面材料應(yīng)能防水、耐熱、耐有機溶劑、耐酸堿及其它消毒的化學(xué)物質(zhì)。整體布局時要注意，實驗桌、安全柜以及各設(shè)備間的空間應(yīng)便于打掃。
      實驗室應(yīng)有管道排氣系統(tǒng)，風(fēng)向從“潔凈區(qū)”到“污染區(qū)”。排出的空氣不再循環(huán)至建筑物內(nèi)的任何其他區(qū)域。
外部排氣口要遠離有人區(qū)、進風(fēng)口，否則需經(jīng)過HEPA過濾。實驗人員必須證實進入實驗室的風(fēng)向是正確的。建議在實驗室的入口處設(shè)置可視的監(jiān)視裝置，表明和證實進風(fēng)的風(fēng)向。要考慮安裝HVAC控制系統(tǒng)，防止實驗室持續(xù)正向增壓。同時應(yīng)安裝聲音報警裝置，警告實驗人員HVAC系統(tǒng)出了問題。并且至少每年要測試HEPA系統(tǒng)，確保工作正常。
.      有關(guān)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(yīng)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(yīng)遠離門、房間通風(fēng)百葉窗和實驗室內(nèi)行走區(qū)。應(yīng)至少每年都通過測試和認證，保證由安全柜排出的、經(jīng)HEPA過濾器過濾的空氣，可進入實驗室循環(huán)。當二級生物安全柜通過建筑物排氣系統(tǒng)排出空氣時，安全柜的排氣管路的連接應(yīng)避免對安全柜的空氣平衡或建筑物排氣系統(tǒng)的空氣平衡產(chǎn)生干擾。當使用III級生物安全柜時，要和排氣系統(tǒng)直接連接。若三級安全柜和供氣系統(tǒng)相連，應(yīng)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(yīng)使用個人防護設(shè)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(shè)備或其它物理防范設(shè)施為宜。如帶安全罩或密封轉(zhuǎn)頭的離心機，帶安全罩的生物反應(yīng)系統(tǒng)等，詳見本文后面的相關(guān)描述。
      處理實驗垃圾的設(shè)施最好放在實驗室內(nèi)（即高壓鍋、化學(xué)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(yīng)當密封，不應(yīng)通過公共通道運送。
此外，實驗室的光線應(yīng)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(yīng)當配有眼睛沖洗裝置。
      關(guān)于建立P3/P4生物安全實驗室所需的設(shè)備都有一些特殊要求，現(xiàn)將一些主要的和常用的設(shè)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(tǒng)，要求外排空氣經(jīng)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(wèi)生院）等權(quán)威機構(gòu)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(tǒng)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(qū)的最小污染以及過濾器的使用壽命，是SARS期間世界衛(wèi)生組織（WHO）推薦使用的病毒操作必備設(shè)備。
２） 離心機
P3/P4實驗室的離心設(shè)備要求應(yīng)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(shè)計，不銹鋼材質(zhì)，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(nèi)置的機械手實現(xiàn)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(xiàn)操作的可追蹤性。該冰箱內(nèi)部規(guī)劃科學(xué)，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(lián)用實現(xiàn)外部轉(zhuǎn)移，與別的儀器聯(lián)機，實現(xiàn)全自動操作，最大限度地避免人為失誤。
５） 凍干設(shè)備
其主要設(shè)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(jīng)久耐用。丹麥Heto-Holten A/S是一家在冷凍干燥設(shè)備生產(chǎn)方面有40多年歷史的知名公司，他們一直致力于開發(fā)和生產(chǎn)滿足現(xiàn)代化實驗室要求的高質(zhì)量、安全、使用舒適的實驗室設(shè)備，尤其在溫度控制、真空和潔凈技術(shù)方面始終處于領(lǐng)先地位。他們推出的真空濃縮及凍干系列產(chǎn)品，選材考究，經(jīng)久耐用。其匠心獨具的模塊設(shè)計，結(jié)構(gòu)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(chǎn)廠家中，以靈活多用和優(yōu)異的性價比被用戶首肯，廣泛應(yīng)用于實驗室、中試車間及工業(yè)生產(chǎn)。
６） 其它常規(guī)設(shè)備
此外，還有一些實驗室常規(guī)設(shè)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(jù)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(wěn)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(shè)備－定量PCR系統(tǒng)
對于病原體核酸的檢測，定量PCR是近年來廣泛采用的技術(shù)，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(yīng)用�；�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(yīng)體系配制（自動加樣），到多通道定量PCR反應(yīng)及檢測全套設(shè)備和一些相關(guān)試劑。(http://www.ebiotrade.com/)
       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(wèi)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(jīng)常引發(fā)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(fā)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(guī)定廢物消毒和醫(yī)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(nèi)源性和外源性病源，可通過氣溶膠傳播，能導(dǎo)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(chǔ)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(guān)閉3、排出的空氣不循環(huán)4、實驗室內(nèi)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(fēng)險的有關(guān)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(shè)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(yīng)空氣的正壓防護服 BSL3外加：1、單獨建筑或隔離區(qū)域2、有供氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、消毒系統(tǒng)3、其他有關(guān)要求