如何建立生物安全實(shí)驗(yàn)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(rèn)識(shí)到我國在生物安全領(lǐng)域面臨的嚴(yán)峻形勢(shì)，而在此以前，我國沒有一家P4級(jí)實(shí)驗(yàn)室，P3級(jí)實(shí)驗(yàn)室也不夠規(guī)范，這種情況嚴(yán)重制約了我國對(duì)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(duì)生物安全實(shí)驗(yàn)室的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《微生物和生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室生物安全通用準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)制訂的，用于指導(dǎo)各級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)、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(shí)驗(yàn)室的一些主要注意事項(xiàng)，并例舉了一些符合P3/P4生物安全實(shí)驗(yàn)室要求的專用儀器設(shè)備的特點(diǎn)和性能，同時(shí)將美國疾病控制中心實(shí)驗(yàn)室生物安全級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)（三級(jí)和四級(jí)）附在文后，以供參考。 
      P3實(shí)驗(yàn)室用于內(nèi)源性和外源性病源（若因暴露而吸入該病源會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的、可能致死的疾病）的研究工作。總體來看，實(shí)驗(yàn)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(duì)該病源工作有經(jīng)驗(yàn)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(jìn)行，或由穿戴合適防護(hù)服及設(shè)施的實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)室須經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)和施工。以下來看看實(shí)驗(yàn)室的幾個(gè)具體要求： 
      首先，P3實(shí)驗(yàn)室的地點(diǎn)選擇要離開建筑物內(nèi)的行走區(qū)，禁止隨便進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。進(jìn)入走道后，至少要經(jīng)過兩道自動(dòng)門，才能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。所有的門都應(yīng)有鎖，過道里可以設(shè)計(jì)一個(gè)更衣室便于實(shí)驗(yàn)人員更換實(shí)驗(yàn)防護(hù)服。實(shí)驗(yàn)人員除了要穿上實(shí)驗(yàn)防護(hù)服外，在處理傳染源、感染動(dòng)物及被污染的儀器時(shí)，必須戴手套。進(jìn)入內(nèi)有感染動(dòng)物的房間時(shí)，還應(yīng)采取呼吸和面部保護(hù)措施。 
      實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，門口附近應(yīng)安裝一個(gè)全自動(dòng)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(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(jī)溶劑、耐酸堿及其它消毒的化學(xué)物質(zhì)。整體布局時(shí)要注意，實(shí)驗(yàn)桌、安全柜以及各設(shè)備間的空間應(yīng)便于打掃。 
      實(shí)驗(yàn)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(yuǎn)離有人區(qū)、進(jìn)風(fēng)口，否則需經(jīng)過HEPA過濾。實(shí)驗(yàn)人員必須證實(shí)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的風(fēng)向是正確的。建議在實(shí)驗(yàn)室的入口處設(shè)置可視的監(jiān)視裝置，表明和證實(shí)進(jìn)風(fēng)的風(fēng)向。要考慮安裝HVAC控制系統(tǒng)，防止實(shí)驗(yàn)室持續(xù)正向增壓。同時(shí)應(yīng)安裝聲音報(bào)警裝置，警告實(shí)驗(yàn)人員HVAC系統(tǒng)出了問題。并且至少每年要測(cè)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(dòng)物的驗(yàn)尸、從感染動(dòng)物或胚胎卵采集組織或液體等，都應(yīng)在二級(jí)或三級(jí)生物安全柜中進(jìn)行。生物安全柜的放置地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離門、房間通風(fēng)百葉窗和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)行走區(qū)。應(yīng)至少每年都通過測(cè)試和認(rèn)證，保證由安全柜排出的、經(jīng)HEPA過濾器過濾的空氣，可進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室循環(huán)。當(dāng)二級(jí)生物安全柜通過建筑物排氣系統(tǒng)排出空氣時(shí)，安全柜的排氣管路的連接應(yīng)避免對(duì)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(dāng)使用III級(jí)生物安全柜時(shí)，要和排氣系統(tǒng)直接連接。若三級(jí)安全柜和供氣系統(tǒng)相連，應(yīng)避免安全柜正向增壓。 
      當(dāng)操作不能在生物安全柜中進(jìn)行時(shí)，應(yīng)使用個(gè)人防護(hù)設(shè)施如口罩、面罩等防范裝備。而實(shí)驗(yàn)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(jī)，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(shí)驗(yàn)垃圾的設(shè)施最好放在實(shí)驗(yàn)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(yùn)出實(shí)驗(yàn)室時(shí)應(yīng)當(dāng)密封，不應(yīng)通過公共通道運(yùn)送。 
此外，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室還應(yīng)當(dāng)配有眼睛沖洗裝置。 
      關(guān)于建立P3/P4生物安全實(shí)驗(yàn)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(jí)／三級(jí)生物安全柜 
      P3/P4實(shí)驗(yàn)室的二級(jí)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(jí)生物安全柜和MSC III三級(jí)生物安全柜是美國NIH（國立衛(wèi)生院）等權(quán)威機(jī)構(gòu)廣泛采用的理想安全柜。其中，MaxiSafe 2010型二級(jí)生物安全柜于2000年獲得DIN 12950和EN 12469認(rèn)證。與其它品牌不同的是，該系統(tǒng)配備了三個(gè)HEPA過濾器，工作臺(tái)上方兩個(gè)，下方一個(gè)，過濾效率高達(dá)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(jī) 
P3/P4實(shí)驗(yàn)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(jī)符合最嚴(yán)格的IEC 1010-2-020安全標(biāo)準(zhǔn)，確保離心操作的高度安全，而市面上其它離心機(jī)普遍只達(dá)到的一般強(qiáng)制性IEC1010-2標(biāo)準(zhǔn)。 
３ 高壓滅菌鍋 
日本Tomy的程控式自動(dòng)蒸汽消毒柜全部采用程序自動(dòng)控制，有低水位報(bào)警裝置，不僅滿足實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)化操作要求，而且為上蓋式設(shè)計(jì)，不銹鋼材質(zhì)，易于消毒及清洗。最重要的是當(dāng)壓力上升時(shí)有自動(dòng)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(dú)特的層板冷卻功能，能更好的保護(hù)樣品。 
法國Jouan Robotics的全自動(dòng)冰箱Molbank（4℃或-20℃）/Biobank（-80℃）可通過電腦軟件控制內(nèi)置的機(jī)械手實(shí)現(xiàn)把樣本從自動(dòng)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(shí)，樣本的身份也被機(jī)械手所配的條碼閱讀器所識(shí)別，從而實(shí)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(chǔ)，并由計(jì)算機(jī)自動(dòng)編碼，識(shí)別位置及保存信息，還可與Thermo CRS機(jī)械手聯(lián)用實(shí)現(xiàn)外部轉(zhuǎn)移，與別的儀器聯(lián)機(jī)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)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(jī)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(shí)驗(yàn)室要求的高質(zhì)量、安全、使用舒適的實(shí)驗(yàn)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(dú)具的模塊設(shè)計(jì)，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(jī)生產(chǎn)廠家中，以靈活多用和優(yōu)異的性價(jià)比被用戶首肯，廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室的要求進(jìn)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(biāo)。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(shí)驗(yàn)室廣泛采用。 
７ 核酸檢測(cè)專用設(shè)備－定量PCR系統(tǒng) 
對(duì)于病原體核酸的檢測(cè)，定量PCR是近年來廣泛采用的技術(shù)，尤其針對(duì)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(cè)方面都有很好的應(yīng)用。基因有限公司提供從其上游血樣保存及全自動(dòng)病毒核酸純化，到全自動(dòng)PCR反應(yīng)體系配制（自動(dòng)加樣），到多通道定量PCR反應(yīng)及檢測(cè)全套設(shè)備和一些相關(guān)試劑。