李俊君

（上海愛森肉食品有限公司，上海200090）

隨著越來越多加速項目（尤其是來自腫瘤學的項目）的出現(xiàn)，需要更廣泛的篩選活動來快速確定最佳反應條件，尤其是重金屬催化、氫化或有時非常有效的生物催化。由于相關的高通量金屬催化劑篩選實驗室大都在美國或歐洲，導致國內的響應時間過長，因此目前迫切需要新建自己的高通量金屬篩選實驗室來服務日益增長的實驗需求。

1 高通量篩選實驗室介紹

高通量篩選技術是指以分子水平和細胞水平的實驗方法為基礎，微板形式作為實驗工具載體，自動化操作系統(tǒng)執(zhí)行試驗過程，用靈敏快速的檢測儀器采集實驗結果數(shù)據(jù)，通過計算機分析處理實驗數(shù)據(jù)，在同一時間檢測數(shù)以千萬的樣品并用得到的相應數(shù)據(jù)庫支持運轉的技術體系，它具有微量、快速、靈敏和準確等特點。簡言而之就是可以通過一次實驗獲得大量的信息并從中找到有價值的信息。高通量篩選時每天要對數(shù)以千萬的樣品進行檢測，工作枯燥，步驟單一，操作人員容易疲勞、出錯。自動化操作系統(tǒng)由計算機及其操作軟件、自動化加樣設備、溫孵離心設備和堆棧4 個部分組成。自動化操作系統(tǒng)代替人工操作顯然有諸多優(yōu)勢，利用計算機通過操作軟件控制整個實驗過程，編程過程簡潔明了。充分利用數(shù)量龐大的樣品庫，實現(xiàn)了藥物篩選的規(guī)?；?，較大限度地利用了藥用物質資源，提高了藥物發(fā)現(xiàn)的幾率，同時提高了發(fā)現(xiàn)新藥的質量。

由于高通量篩選采用的是細胞、分子水平的篩選模型。樣品用量一般在微克級（μg），節(jié)省了樣品資源，奠定了“一藥多篩”的物質基礎，同時節(jié)省了實驗材料，降低了單藥篩選成本。

在高通量篩選過程中不僅應用了普通的藥理學技術和理論，而且與藥物化學、分子生物學、細胞生物學、數(shù)學、微生物學、計算機科學等多學科緊密結合。這種多學科的有機結合，在藥物篩選領域產生大量新的課題和發(fā)展機會，促進了藥物篩選理論和技術的發(fā)展。

2 項目概況

隨著高通量金屬篩選新技術應用需求的增加和相關項目團隊的迫切需求，需要更多的篩選活動來支持實驗運行，目前主要通過外部供應商進行項目管理工作。然而，大多數(shù)實驗是在供應商的總部歐洲或者美國實驗室進行的，反饋通常很慢（大致要4-6 周），并有額外的樣品裝運及高昂的費用產生。而在中國又找不到合格的本地供應商提供相應的服務，為此諾華制藥總部決定在蘇州諾華中國研發(fā)中心實驗室改建部分有機合成實驗室區(qū)域，引進一流篩選設備，完成自有團隊的建設，服務日益增長的項目需求。

3 實驗室區(qū)域劃分

由于高通量篩選實驗室功能區(qū)域為利用舊區(qū)域改造而非新建，因此要在現(xiàn)有實驗室區(qū)域合理規(guī)劃，同時考慮改建的整體布局協(xié)調性，不能與現(xiàn)有常規(guī)合成實驗室的布局差異過大，又要保證該實驗室區(qū)域的特殊性，在公用工程使用方面又要考慮系統(tǒng)的使用容量及能耗要求（如電力系統(tǒng)、氮氣系統(tǒng)、送排風系統(tǒng)等），必須將現(xiàn)有的公用工程系統(tǒng)進行再分配來保證該實驗室區(qū)域的相對獨立性。

圖1 改造前實驗室局部布局示意

高通量篩選實驗室主要由實驗溶劑配置及存放區(qū)域、高通量篩選手套箱設備（主設備進行高通量篩選實驗）、實驗結果分析區(qū)域、輔助設備區(qū)域、預留二期建設區(qū)域組成。項目考慮將原有的實驗區(qū)進行物理隔斷，整體分割成兩大功能實驗區(qū)域：第一部分為高通量篩選實驗室；第二部分為常規(guī)合成化學實驗室。利用原有通風櫥作為自然物理隔斷的功能，這樣可以保證實驗室的總體協(xié)調性而不突兀，又突顯改造后的美觀完整。

改造從空間、電力、公用工程、安全等方面進行?？臻g方面要拆除原有合成實驗室的4 組桌上型通風櫥及相應的風量控制閥門，對于拆除后整體區(qū)域的風量控制系統(tǒng)進行再平衡；電力方面，原有實驗室區(qū)域的電力系統(tǒng)為統(tǒng)一規(guī)劃使用，本次改建中考慮在不擴容電力系統(tǒng)的情況下將高通量篩選實驗室區(qū)域的電力配置與普通合成實驗室區(qū)域的電力配置區(qū)分并分箱供電，同時做到主設備與其他設備進行分箱供電，在緊急突發(fā)電力系統(tǒng)異常情況下盡量避免主設備的斷電，并將主設備的動力電纜接入大樓的不間斷電源系統(tǒng)，保證設備的使用；公用工程方面，氮氣系統(tǒng)為主要設備供氣系統(tǒng)，而且設備所需的氮氣壓力為0.6MPa，目前普通實驗室區(qū)域的氮氣供壓僅為0.3MPa，因此需要氮氣局部增壓。而原設計中并沒有設計檢修旁路，故在此次改造中要新增檢修旁路。新篩選設備在使用及待機狀態(tài)下要連續(xù)不斷的氮氣支持，因此在安全方面要同時考慮前端供氣的容量、壓力及純度。后端排氣口，由于氮氣為窒息性氣體，直排室內有窒息風險，還要考慮設備排放口的合理設置，并在設備尾端及功能區(qū)域加裝窒息性氣體探頭進行實時監(jiān)測，同時在實驗區(qū)域明顯位置增設聲光報警終端，保障實驗人員安全。

圖2 改建后高通量篩選實驗室布局

4 設計安全因素分析

4.1 動力電纜配置

由于高通量篩選實驗室需增加兩套新的手套操作箱（主要實驗設備），改變原有的實驗室工作平臺布局，并將手套箱區(qū)域重新隔離出來，原有的實驗室四個配電箱電路回路重新排列，一個區(qū)域一個配電箱控制回路，主設備單獨一個配電箱控制。新增加5 孔萬能插座，根據(jù)實際要求分布。

為了保證現(xiàn)有實驗室正常運行并將改造的影響降到最低，經過討論，常規(guī)工作日將不允許施工，施工時間只放在周末休息日或實驗室設備停用期間，因此具有施工周期長，施工成本高的特點。

所有高于水平墜落高度1.8 米（含1.8 米）的作業(yè)均為登高作業(yè)，施工人員必須全稱佩戴五點式安全帶并系掛已施工區(qū)域牢固的錨點。材料不堆積于高空，避免墜落造成人員及設備傷害?，F(xiàn)場公用服務站管道移位安裝采用移動腳手架架設護欄形式，加工棚預制，現(xiàn)場安裝的形式，杜絕材料在高空的風險。所有施工工具存放于工具包內，施工人員佩戴工具包。

現(xiàn)場施工中人員墜落面與地面距離為1.75 米，所以施工作業(yè)面選用標準式移動式腳手架施工，所有作業(yè)辦理相關的作業(yè)許可證，改造項目涉及到危害能源隔離、腳手架搭設、動火作業(yè)，必須辦理動火作業(yè)票，腳手架搭設作業(yè)票，危害能源隔離作業(yè)票、及一般工作許可證。由于將對實驗室原有的開關、插座、電箱進行移位、更換，對實驗室的氮氣管進行拆除、封堵，牽涉到危害能源隔離工作，先辦理危害能源隔離工作票，掛牌上鎖，作業(yè)票辦理完成且隔離完成后再更換開關、插座、電箱移位，以及氮氣管線的拆除封堵。

4.2 氮氣管線設計

由于主設備要0.6MPa 的氮氣使用壓力，需對前端輸入壓力進行增壓，由目前的0.3MPa 提升至0.6MPa，但同時考慮常規(guī)合成實驗室的氮氣壓力不宜過高，如果同時調至0.6MPa 存在使用風險，為此在實驗室外部氮氣站進行分管供氣?？紤]到使用的氮氣為儲罐，用量不用考慮，只需在氮氣接入實驗室處分管控制即可解決問題。將原有氮氣管路切割，增加三通，在原有線路上設置截止閥控制；新管線上增設增壓設備及截止閥，這樣單獨控制高通量篩選實驗室的氮氣線路，保障了氮氣量的問題。該主設備的氮氣排氣同樣需要解決，由于是24 小時不間斷直排氮氣，尾氣處理同樣要采取嚴格措施。經討論將尾氣通過不銹鋼管路直接接入?yún)^(qū)域排風系統(tǒng)，通過電腦測算及整個區(qū)域排風系統(tǒng)的測試，可以保證尾氣安全排放。

為了更好保證實驗人員的安全，在現(xiàn)場加裝了一套實時監(jiān)測可燃氣體報警系統(tǒng)，吊頂內部氮氣管線走向、氮氣管線接入主設備處、氮氣排放管處等位置都設有可燃氣體報警探頭，而在高通量篩選實驗室區(qū)域的明細位置有主控設備的聲光報警器，保護實驗室人員的安全。

氮氣管線施工涉及到焊接工作為動火作業(yè)且為高風險作業(yè)，施工區(qū)域又為防爆區(qū)域，所以需開具動火作業(yè)許可證。施工的動火區(qū)域采取全方位的維護，維護采用三防布圍繞施工區(qū)域四周，使動火區(qū)域與外界隔離，在動火作業(yè)的下方滿鋪防火毯，并在動火作業(yè)區(qū)域放置干粉滅火器2 個?，F(xiàn)場放置LEL 氣體檢測儀，不間斷檢測動火作業(yè)施工區(qū)域的可燃氣體含量是否達標。施工作業(yè)區(qū)域維護完成后，現(xiàn)場檢查完畢，開具動火作業(yè)許可證，得到動火作業(yè)許可證確認單后方可進行動火作業(yè)，并派遣專業(yè)安全監(jiān)護人員在現(xiàn)場實時安全監(jiān)護，防止動火作業(yè)途中產生的火花飛濺掉落到地面或不安全因素而造成的火災及爆炸和人員傷害。

5 結論

該高通量篩選實驗室的建成很好的詮釋了在“新設備、新工藝、新技術、新材料”以及安全“三同時”制度在改擴建工程中的運用，使用了相當多的安全措施保障了該工程安全有序的運行（如掛牌上鎖LOTO 方法、電器安全、登高作業(yè)、安全防護、工作票制度等）從人、機、料、法、環(huán)全面有效的滲入到工程的各個方面，使得本項目能夠在規(guī)定的進度內完成。目前高通量篩選實驗室正在有序高效的為項目服務并成功完成了多個諾華明星項目。