作者：Michael Sidelsky·RLATG

翻譯：盧鳳珠，李燕燕，王瑋，張宏超

（香港奧星集團(tuán)，中國 香港 999077）

嚙齒類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室生物安全

作者：Michael Sidelsky·RLATG

翻譯：盧鳳珠，李燕燕，王瑋，張宏超

（香港奧星集團(tuán)，中國 香港 999077）

由于用于研究和疫苗研發(fā)傳染病和病原體的資金快速增長，學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)，政府和私人研究機(jī)構(gòu)開始尋找新的生物安全防護(hù)設(shè)施和設(shè)備解決方案。對(duì)于一些機(jī)構(gòu)來說，針對(duì)這一問題的解決方案是空間轉(zhuǎn)換或升級(jí)，一個(gè)企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展受制于現(xiàn)有的建筑系統(tǒng)。

“生物安全密閉”這一術(shù)語用于描述管理傳染性材料或藥劑的安全方法，包括那些特定的在實(shí)驗(yàn)室或者動(dòng)物房中處理或飼養(yǎng)的小鼠和大鼠。生物密閉減少或消除實(shí)驗(yàn)室工作人員和宏觀環(huán)境暴露于危害物質(zhì)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

嚙齒類動(dòng)物生物密閉的解決方案

嚙齒動(dòng)物生物密閉環(huán)境包含大量的工程、設(shè)計(jì)、安全、設(shè)備、通風(fēng)方面的考慮。確保人員和動(dòng)物的安全，動(dòng)物房的生物密閉是通過整體控制設(shè)計(jì)和建造來實(shí)現(xiàn)的。簡而言之，生物密閉的目標(biāo)是保護(hù)人員和實(shí)驗(yàn)環(huán)境免于來自動(dòng)物的影響和保護(hù)動(dòng)物免于從實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和其他動(dòng)物帶來的影響。

從設(shè)施協(xié)議和設(shè)備到實(shí)驗(yàn)室管理和人員的正確使用，生物密閉必須提供合適的最大程度的保護(hù)。一旦動(dòng)物受到流感等傳染性病原體，例如狂犬病病毒，皰疹和其他本地的或是外來的病原體，就要避免接觸其他動(dòng)物，并且徹底避免與人員接觸，而這些都是通過既定的實(shí)驗(yàn)室生物安全隔離實(shí)踐，技術(shù)，設(shè)備，和生物安全程序來實(shí)現(xiàn)的。

本文旨在提升對(duì)于BSL3級(jí)或以上環(huán)境的理解及便利,安全的應(yīng)用技術(shù)。由于采用了生物安全規(guī)程和設(shè)備,在將近30年的實(shí)驗(yàn)室工作經(jīng)歷中，我個(gè)人從來沒有見過員工感染病毒的事件，我們的衛(wèi)生保健專員在每年的基礎(chǔ)調(diào)查中也沒有發(fā)現(xiàn)類似的事件。

1 生物安全級(jí)別（見表1）

四個(gè)生物安全等級(jí)水平（BSLs）是由聯(lián)邦疾病控制和預(yù)防中心設(shè)定的，它包括微生物實(shí)踐和技術(shù)的組合、安全設(shè)備和實(shí)驗(yàn)室處理潛在的傳染性微生物設(shè)備的設(shè)計(jì)。每個(gè)組合水平，便于操作、記錄疑似傳染性病原體的傳播路線，和實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)。

BSL-1包含適用于對(duì)健康成年人無致病作用的微生物的實(shí)驗(yàn)室操作規(guī)程和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，例如：枯草芽孢桿菌，耐格里原蟲，和傳染性犬肝炎病毒。

BSL-2級(jí)實(shí)驗(yàn)室含有對(duì)人員和環(huán)境有中度潛在危害的病原體,如麻疹、沙門氏菌，弓形蟲和乙型肝炎病毒。這些病原體可以在II級(jí)生物安全柜中的安全使用（BSC），即使其產(chǎn)生飛濺和氣溶膠的可能性很低。BSL-對(duì)工作人員主要的危害是偶然的經(jīng)皮或粘膜接觸，或感染性材料的攝入。需要特別警惕這個(gè)級(jí)別環(huán)境以及BSL3級(jí)環(huán)境中污染的針頭和銳器。

BSL-3中含有可能導(dǎo)致嚴(yán)重傳染性疾病的，可以通過吸入空氣傳播的病原體。這些病原體包括：肺結(jié)核桿菌、圣路易斯腦炎病毒和貝氏柯克斯體。BSL-3級(jí)實(shí)驗(yàn)室，著重強(qiáng)調(diào)采用第一和第二道屏障來保護(hù)處于該環(huán)境中的人員和有通過氣溶膠而感染可能性的相鄰區(qū)域環(huán)境中的人員的安全。所有的實(shí)驗(yàn)室操作必須在BSC二級(jí)或者其他密閉設(shè)備內(nèi)進(jìn)行。

BSL-4級(jí)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)著極高風(fēng)險(xiǎn)的致命的病原體的相關(guān)工作，這種病原體可能通過氣溶膠傳播，目前沒有疫苗或有效的治療方法。BSL-4要求籠盒和動(dòng)物在手套箱內(nèi)操作或者工作人員穿著一套帶有正壓的防護(hù)服，類似于宇航員的宇航服，專用生命支持系統(tǒng)進(jìn)行通風(fēng)。BSL-4級(jí)要求嚴(yán)格遵守疾病控制與預(yù)防中心的指導(dǎo)意見,不管市場(chǎng)信息如何暗示。

2 生物安全柜

生物安全柜是主要用來提供防止傳染性物質(zhì)飛濺或微生物程序產(chǎn)生的氣溶膠的設(shè)備。與注射，操作、讀取，數(shù)據(jù)結(jié)合使用,生物安全柜BSC需要按NSF標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試或者有NSF的認(rèn)證。

微生物實(shí)驗(yàn)室常見三種類型的生物安全柜（I、II、III級(jí)）。前開門式的一級(jí)和二級(jí)生物安全柜提著重保護(hù)實(shí)驗(yàn)室工作人員，其健全的微生物技術(shù)也對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境實(shí)施了很好的防護(hù)。

二級(jí)生物安全柜，主要應(yīng)用于生物安全水平2級(jí)和3級(jí)保護(hù)，還避免了來自生物安全柜內(nèi)由于操作產(chǎn)生的物料的危害。房間及其周圍的空氣被吸入到生物安全柜的格子里，來給人員提供保護(hù)。此外，高效過濾過的空氣通過形成向下的層流保護(hù)操作人員及產(chǎn)品，使柜子表面產(chǎn)生交叉感染的機(jī)會(huì)減到最小。由于空氣向下，通過工作表面之后，會(huì)通過高效空氣過濾器進(jìn)行過濾，不含污染物，部分可以循環(huán)再利用，和/或全部排出建筑物外。

氣密性高的三級(jí)生物安全柜給人員和環(huán)境提供最高水平的保護(hù)，必須應(yīng)用于生物安全四級(jí)水平。

3 溶液的稀釋

在籠盒放入生物安全柜期間或之后，生物安全柜內(nèi)的工作平面都需要檢修和凈化。我比較推薦在25年前從Roger Orcutt學(xué)到的一種技術(shù)。在換籠子的時(shí)候，用一條沾有二氧化氯溶液的纖維毛巾擦拭工作面，二氧化氯可以殺滅與之接觸到的許多病毒。

一旦打開在生物安全柜工作面上的籠盒，籠外和動(dòng)物身上的微生物污染物就會(huì)被高效過濾器過濾過的空氣形成的垂直氣流強(qiáng)制向下吸到工作平臺(tái)。一條毛巾鋪在工作平臺(tái)，用二氧化氯溶液浸濕，用來收集和殺死許多潛在的病原體。空氣中的病原體通過垂直向下氣簾，運(yùn)送的到毛巾表面。用二氧化氯溶液擦拭鉗子是消除交叉污染的另一個(gè)重要方面。接下來,用鉗子將動(dòng)物從臟的籠盒移送到無菌籠盒中。每一次換籠前后都要用二氧化氯溶液擦拭手套。轉(zhuǎn)移完大、小鼠后先將無菌的籠盒關(guān)閉，然后再關(guān)閉臟籠盒。

這是溶液稀釋的概念。遵守這個(gè)規(guī)程式有助于對(duì)污染進(jìn)行控制，因?yàn)槊總€(gè)籠盒暴露在二氧化氯溶液當(dāng)中。

4 生物安全預(yù)防措施

與感染性病原體接觸的實(shí)驗(yàn)室工作人員都要了解潛在危害，并且接受培訓(xùn)，在實(shí)驗(yàn)過程中可以安全有效的處理這類材料。實(shí)驗(yàn)室主任負(fù)責(zé)給人員提供或安排適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)。

每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都應(yīng)該開發(fā)或采用生物安全操作手冊(cè)來識(shí)別可能發(fā)生的潛在危害，制定特定的操作和規(guī)程旨在減少或消除風(fēng)險(xiǎn)。

個(gè)人防護(hù)產(chǎn)品一般與生物安全柜聯(lián)合使用。個(gè)人防護(hù)包括長款潔凈服（前面閉合）、手套（在手腕處與潔凈服綁在一起）、鞋套、N-95面具或呼吸器、面罩、安全眼鏡或護(hù)目鏡。

大多數(shù)生物安全二級(jí)水平的實(shí)驗(yàn)室工作暴露風(fēng)險(xiǎn)來自污染的工作環(huán)境，主要是通過與病原體直接接觸或無意接觸。二級(jí)屏障可能包括實(shí)驗(yàn)室工作區(qū)域與公共區(qū)域分離、凈化設(shè)施（高壓鍋）和洗手設(shè)施的使用。

處于生物安全三級(jí)水平，當(dāng)出現(xiàn)感染性氣溶膠暴露風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)候，需要采取更高水平的密閉措施，防止感染性病原體外泄到外界環(huán)境中。這樣的設(shè)計(jì)特點(diǎn)包括專業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)，以確保定向氣流、空氣處理系統(tǒng)以確保凈化排出空氣，去除病原體，訪問控制區(qū),實(shí)驗(yàn)室入口處的氣閘艙，單獨(dú)的建筑或模塊來隔離實(shí)驗(yàn)室。

如果需要了解回顧美國疾病控制和預(yù)防中心的綜合指南中規(guī)定的生物安全水平，可以查看微生物和生物醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室生物安全的網(wǎng)絡(luò)版本，網(wǎng)址：atwww.cdc.gov/.

5 生物安全隔離籠的基本知識(shí)

我于2000年開始接觸密封的生物安全隔離籠。一個(gè)真正的生物密封裝置籠架系統(tǒng)提供絕對(duì)的與外界隔離的環(huán)境。提供相當(dāng)于軟體隔離器和手套箱的密閉保護(hù)，理想的生物安全隔離籠是完全密封系統(tǒng)，配有HEPA高效過濾器的進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)。負(fù)壓控制的生物安全隔離器是完全密封的，與其他籠盒和外部環(huán)境絕對(duì)隔離，給最終用戶提供了高級(jí)水平的控制并且避免了微觀和宏觀環(huán)境的污染。

這種類型的生物安全隔離籠系統(tǒng)適用于:

*傳染病實(shí)驗(yàn)（BSL-2和BSL-3）

*細(xì)胞毒性/有效的復(fù)合實(shí)驗(yàn)

*檢疫室用大、小鼠類籠具

*當(dāng)與排氣設(shè)施相連時(shí)信息素的控制

*免疫缺陷和免疫亢進(jìn)動(dòng)物在同一房間的安置

*過敏原控制

*育種TG，KO和標(biāo)準(zhǔn)的小鼠，小鼠病毒或不帶致病菌和/或感染相同病菌的

*咨詢安全官員和或IACUC進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

由于這些潛在的應(yīng)用，飼養(yǎng)系統(tǒng)的完整性絕不能掉以輕心。系統(tǒng)必須持續(xù)地提供一個(gè)密閉的環(huán)境，盡管動(dòng)物管理房在對(duì)墊料的去除，處理，清洗，暴露在高溫或化學(xué)消毒劑的環(huán)境下的工作會(huì)比較復(fù)雜。

5.1 動(dòng)物籠

要想提供一個(gè)密封環(huán)境，生物安全隔離籠里在籠蓋和籠底之間應(yīng)該有一個(gè)耐用的墊圈，同時(shí)也需要在密閉的進(jìn)氣口和排氣口安裝。此外，系統(tǒng)定期確認(rèn)這些密封裝置的完整性，如建立一個(gè)檢測(cè)站，是一個(gè)明智的選擇。

5.2 生物安全隔離籠架

生物安全隔離籠架還需要加強(qiáng)它的密封性和耐用性。當(dāng)移除籠盒，籠架本身就是一個(gè)潛在的污染源，因此應(yīng)盡一切努力確保密封，并保護(hù)過濾。就這一點(diǎn)來說，高效過濾器過濾過的氣流路徑是非常關(guān)鍵的。所有高效空氣過濾器和空氣傳送系統(tǒng)之間的連接必須嚴(yán)格密封，要確保所有連接處或者管道系統(tǒng)沒有中斷，保持連續(xù)。HEP過濾器本身應(yīng)該獨(dú)立認(rèn)證，且遠(yuǎn)離險(xiǎn)境。高效微粒空氣過濾器是幾乎是由紙制成的，所以HEPA過濾器不能洗，或者由非專業(yè)人員操作。

進(jìn)一步的保護(hù)可以添加到系統(tǒng)中，如籠盒水平的粗過濾器，通過過濾出籠盒里的顆粒來持續(xù)保持系統(tǒng)的完整性，這樣，籠盒以及籠架排氣閥門免受顆粒干擾，確保持續(xù)密封（也可以延長HEPA高效過濾器的壽命）。這種類型的“預(yù)濾器”可以用于采樣籠盒環(huán)境。作為選擇研究或者動(dòng)物健康情況監(jiān)測(cè)計(jì)劃的附屬物，預(yù)過濾器批量轉(zhuǎn)移同種動(dòng)物到新的清潔動(dòng)物籠盒中。在動(dòng)物籠盒環(huán)境中應(yīng)用這種預(yù)過濾器幾周后，該過濾器還可以用于PCR分析。這種技術(shù)減少或安樂死的小鼠或大鼠的侵入性程序的需要。該技術(shù)減少了對(duì)小鼠實(shí)施安樂死等侵入性程序的需要。只需要應(yīng)用處理廢物的粗過濾器就可以在籠中監(jiān)測(cè)病毒、細(xì)菌、寄生蟲或真菌等污染。

一個(gè)真正的密封隔離籠系統(tǒng)需要配置警報(bào)系統(tǒng)和備用電池。報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)該可以在設(shè)備出現(xiàn)故障或者斷電的情況下聯(lián)系到動(dòng)物房相關(guān)人員。備用電池應(yīng)該滿足操作人員發(fā)現(xiàn)并且糾正問題這段時(shí)間籠盒內(nèi)氣流的正常運(yùn)行。

通過使用密封籠盒和生物密閉的籠架系統(tǒng)，在籠盒水平來控制病毒和其它病原體是生物安全設(shè)備的開端，整個(gè)工藝中應(yīng)用的技術(shù)確保了整個(gè)生物密閉的最終程序。

每個(gè)人都在尋找靈丹妙藥,但最簡單的方法一般不會(huì)是最安全的方法。無論在任何BSL水平，安全是最重要的，在BSL3級(jí)水平或者以上級(jí)別，更是如此。在任何時(shí)候，你都不能有降低安全等級(jí)的心態(tài)?；\架的生物密閉系統(tǒng)并非都是一樣的，他們比軟體隔離籠和手套箱更容易操作,然而他們的建筑和設(shè)計(jì)都是籠盒水平的密閉性，所以必須慎重對(duì)待。時(shí)時(shí)刻刻都要確保人員、動(dòng)物和環(huán)境的安全。

雖然生物安全技術(shù)和操作規(guī)程與生物安全隔離設(shè)備聯(lián)合應(yīng)用，在保護(hù)人員、動(dòng)物和環(huán)境方面起到了很大的作用，但是他們應(yīng)該結(jié)合其他實(shí)用的科學(xué)信息，針對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的情況，定制出相應(yīng)的設(shè)備。

如果你決定在更高的生物安全水平下工作，在購買BSC和CU設(shè)備之前，需要和您的安全專員，實(shí)驗(yàn)室主任在疾病預(yù)防控制中心指導(dǎo)方針下調(diào)查開發(fā)出草案程序。

Michael Sidelsky，RLATG，是Allentown的嚙齒動(dòng)物設(shè)施和籠盒建造的專家，公司擁有超過40年的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室設(shè)備操作和管理的經(jīng)驗(yàn)。他曾就職于動(dòng)物保健和使用委員會(huì)，熟悉實(shí)驗(yàn)室日常管理知識(shí)，擁有AAALAC國際認(rèn)證。

生物安全隔離籠內(nèi)氣流方向示意圖

BCU小鼠籠：密封籠，鎖蓋，墊圈，排氣預(yù)過濾器，密封的進(jìn)排氣口。

BCU生物防護(hù)架：配置、大小、形狀

空的隔離防護(hù)架：與外界環(huán)境完全隔離、密閉的進(jìn)排氣口、自動(dòng)密封

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10．3969/J.ISSN．1671-6027．2015．08.005