实验室生物安全与管理(倪晓平)

实验室生物安全与管理杭州市疾病预防控制中心倪晓平重要事件1983年，WHO出版了《实验室生物安全手册（第一版）》（LaboratoryBiosafetyManual），1993年，WHO与美、英、俄等七国编写出版了《实验室生物安全手册（第二版）》。2002年WHO又发布《实验室生物安全手册（第二版）》的网络修订版。2004年，WHO正式发布《实验室生物安全手册（第三版）》。重要事件近年来，我国加强了对实验室生物安全的管理工作。1987年，军科院为了开展出血热的研究，研制并建成国内首座P3实验室。2002年12月，卫生部颁布《微生物和生物医学实验室生物安全通用准则》（WS233-2002），这是我国生物安全领域的一项开创性工作。重要事件2004年5月颁布，为我国首部生物安全的国标《实验室生物安全通用要求》（GB19489-2004）。2004年9月，国家颁布《生物安全实验室建设技术规范》（GB50346-2004），提出了生物安全实验室建设的技术标准。重要事件2004年11月12日，温家宝签发国务院令（第424号）《病原微生物实验室生物安全管理条例》，从而使我国病原微生物实验室管理工作步入法制化管理轨道。重要事件可感染人类的高致病性病原微生物菌(毒)种或样本运输管理规定---卫生部令(第45号),2005年12月28日人间传染的病原微生物名录---卫生部(2006)15号,2006年1月11日重要事件医疗机构临床实验室管理办法---卫生部(2006)73号,2006年2月27日病原微生物实验室生物环境管理办法---环保总局(第32号),2006年3月8日相关的法律法规微生物和生物医学实验室生物安全通用准则---卫生部(2003)14号,2003年8月19日生物安全实验室建筑技术规范---GB50346-2004,2004年8月3日当前，各国对实验室生物安全防护的要求基本一致，但我国与发达国家相比还有一定的差距，我国大部分BSL-3硬件比较好，其差距在人员素质与管理；我国目前尚无BSL-4实验室。从宏观上来讲，普及推广BSL-2实验室，适当建设BSL-3实验室，控制BSL-4实验室。要特别关注医院的生物安全问题。差距依旧三起SARS实验室感染1、新加坡（2003年9月8日）：新加坡国立大学实验室，在P3实验室同时开展西尼罗病毒与SARS病毒的研究，使一位27岁华人研究员感染；2、台湾省（2003年12月6日）：国防大学预防医学研究所，一名47岁的中校研究员，在P3实验室内清理SARS实验后的废弃物时，未戴手套，因而感染；3、北京市（2004年4月22日）：中国CDC病毒所，跨室开展SARS病毒研究，并引发三代、9例病例、1例死亡；另有两例“隐性”感染者。实验室的生物安全技术屏障隔离技术定向气流技术消毒灭菌技术个人防护技术生物安全防护的有关概念生物安全防护（bio-safetycontainment）是指避免生物危险因子，特别是对生物体包括实验室工作者在内的人员的伤害和对环境的污染的意识和措施。实验室生物安全防护分为一级防护/屏障（primarybarriers）和二级防护/屏障（secondarybarriers）。生物安全防护的有关概念一级防护/屏障（primarybarriers）包括两方面：①生物安全柜（biologicalsafetycabinet，BSC）和类似的设备等；②个人防护装备（personalprotectiveequipment，PPE）。二级防护/屏障（secondarybarriers）指实验室屏障设施，各种一级与二级组合成不同防护水平级别的实验室。生物安全防护的有关概念生物安全实验室（biosafetycontainmentforlaboratories）指通过规范的实验室设计、实验设备的配置、个人防护装备的使用等建成的实验室（BSL-1~BSL-4）。生物安全柜（biologicalsafetycabinet，BSC）是直接操作危险微生物时所使用的设备；其功能是保护操作者、环境与样本；分Ⅰ、Ⅱ（ⅡA1、ⅡA2、ⅡB1、ⅡB2）、Ⅲ级。生物安全防护的有关概念安全罩（safetyhood）覆盖在实验台或仪器上的内部空气压力低于环境压力的经HEPA过滤的排风罩，以保护操作者与环境。围场操作（enclose）是指操作有害生物因子时，用物理防护设备把病原微生物局限在一定的空间内，避免生物因子对人体的暴露和环境的污染。生物安全防护的有关概念气锁（airlock）和缓冲间（bufferroom）前着处于两个不同压差中间密闭小室；而后者是处于两个不同清洁度中间密闭小室。个人防护装备（personalprotectiveequipment，PPE）防止人员受到化学和生物等有害因子伤害的器材和装备。A1A2A1=16.4A2B1B2B1=48B2隔离效果=72.22%C1C2C3C1=3205C3隔离效果=99.97%缓冲间的隔离作用示意缓冲间作用：隔断两侧气流直接对流建筑的原则：≥3m2，对角开门U字型气流存在空气传播的隐患ICU内办公室不宜设回风口护士站不同的风口设计◆护士站顶部不合理的回风口设计◆气流组织不仅对降低空气微生物浓度的速度有关，更重要的是对保护医护人员等安全有关。资料显示，0.05-0.1m/s的风速足以带走室内空气中的微生物。配制中心不合理的回风设置气流组织的原则：从洁净到污染气流组织的技术：上送下回单向流澳门机场巧妙利用回风口实验室分区管理实验室分区（laboratoryarea）我国把BSL-3、BSL-4布局规定为“三区二缓”。污染、潜在（半）污染、清洁三个功能区。实践证明这种分类对防止交叉污染具有显著效果。（1）清洁区：通常无实验因子。人员通道、前室、机房、洗涤室属于此区，不做特殊个人防护（2）半污染区：有轻微污染的区域。第一缓冲和准备间在此区。培养基、细胞、制剂的配制、低温冰箱的放置处。一层防护服、口罩、手套。实验室分区管理（3）污染区：操作实验因子的区域。必须做好全部个人防护。（4）缓冲间：清洁-半污染、半污染-污染之间的区域。其功能包括空气隔离、更衣换鞋、去污染消毒淋浴。（5）传递窗：清洁-半污染、半污染-污染之间设的物流通道；2门连锁，并可以进行消毒。生物安全设备双扉压力蒸汽灭菌器（double-endedautoclave）：安装在清洁-半污染之间，实验因子存放专用容器，加盖消毒，传至半污染放入高压锅内进行消毒后从清洁区一侧门取出。“零泄漏”（zeroleaking）：排入空气的实验室的空气经过双个HEPA滤器串联过滤。高效空气过滤器（HEPAfilter）：在额定风量和有效滤过面积下及气流阻力在245Pa以下的对粒子直径≥0.3μm的粒子捕集率≥99.97%。病原微生物的危害等级划分与标准《条例》四类：在通常情况下不会引起人类或动物疾病的微生物；《通用要求》Ⅰ级：低个体危害，低群体危害；《手册》Ⅰ级：无或低的个体和群体危害。生物危害水平BL1–通常不会引起健康成人发病的微生物–E.coliK12,多瘤病毒–基础实验室–标准微生物操作BSL-1个人防护要求工作人员进入实验室应穿工作服，实验时应戴手套，必要时应戴眼罩。离开实验室时，工作服必须脱下并留在实验区内，不得穿着进入办公区等清洁区域。病原微生物的危害等级划分与标准《条例》三类：能引起人类或动物疾病，但一般情况下对人、动物或者环境不构成严重危害，传播风险有限，实验室感染后很少引起严重疾病，并具备有效治疗和预防措施的微生物；《通用要求》Ⅱ级：中等个体危害，有限群体危害；《手册》Ⅱ级：个体危险中等，群体危害低。生物危害水平BL2–中等潜在危害,通过接触,食入,刺伤感染的微生物–沙门菌,疱疹病毒,人类血液–基础实验室–增强标准操作生物危害水平BL2–微生物标准操作包括:–病原体操作培训–实验室使用权限–额外的锐器预防–BSC用于气溶胶BSL-2个人防护要求除符合BSL-1要求外，进入实验室时，应在工作服外加隔离服或防护服，戴帽子、口罩。一次性手套不得清洗和再次使用。当微生物的操作不可能在安全柜内进行，而必须在开放实验台操作时，为防止感染性材料溅出或雾化危害，必须使用面部保护装置（护目镜、面罩、个体呼吸防护用品或其他防溅出保护设备。病原微生物的危害等级划分与标准《条例》二类：能引起人类或动物严重疾病，容易直接或间接在人与人、动物与人、动物与动物间传播的微生物；《通用要求》Ⅲ级：高个体危害，低群体危害；《手册》Ⅲ级：个体危险高，群体危害低。生物危害水平BL3–通过吸入引起严重疾病的微生物–粟粒性结核,黄热病病毒,汉坦病毒,鼠疫杆菌–隔离实验室:双门进入;定向气流;所有操作均在BSC内操作BSL-3个人防护要求除符合BSL-2的要求外，要求如下：1、进入人员必须使用个人防护装备，包括两层防护服、两层手套、生物安全专业防护口罩，必要时戴眼罩。工作完毕必须脱外层防护服在半污染区外缓冲间；内层防护服脱清洁区内缓冲间或淋浴间内。再次使用防护服应先消毒后清洗。2、实验室中必须配备有效的消毒剂、眼部清洗剂或生理盐水，且易取用。实验室区域内应配备应急药品。病原微生物的危害等级划分与标准《条例》一类：能引起人类或动物非常严重疾病的微生物，以及我国尚未发现或者已经宣布消灭的微生物；《通用要求》Ⅳ级：高个体危害，高群体危害；《手册》Ⅳ级：个体和群体危害均高。生物危害水平BL4–引起致死性疾病的微生物,目前尚无治疗用药或疫苗埃博拉病毒,马尔堡病毒最高级别隔离实验室;使用正压送气服(宇航服)AtypicalBSL-4lab.ResearcherWorkinginaBSL-4laboratoryDecontaminatingShowerBSL-4个人防护要求除符合BSL-3的要求外，还应要求：1、所有人员进入要更换全套服装。工作后脱下所有防护服，淋浴后再离去；2、在BSL-4实验室中工作人员需穿着整体的由生命维持系统供气的正压工作服；3、进行容易产生高危险气溶胶的操作时，同时使用生物安全柜；4、当不能有效地将气溶胶限定在一定范围内时，应当使用呼吸保护装置。BSL-2级实验室布局：实验区末端、准备区和检测区，必要时入口处设缓冲区面积：检测区12~15平方米左右,视工作而定设有：门禁系统、标识、防节肢动物、蚊虫设施逃生通道空气：必要时组织气流和一定的洁净度出口处：洗手池、洗眼器（多形式）缓冲间：个人防护用品更换警示灯：实验中设备配置：生物安全柜（B1或B2型）、高压灭菌器、检测相关设备送排风：最好上送下排，送风口在入口出上方，排风口在生物安全柜下方。电源：双路供电水：防止倒流装置、污水的排放与处理生物安全柜（Biologicalsafetycabinets，BSCs）是为操作原代培养物、菌毒株以及诊断性标本等具有感染性的实验材料时，用来保护操作者本人、实验环境以及实验材料，使其避免暴露于上述操作过程中可能产生的感染性气溶胶和溅出物而设计的Ⅰ级BSC房间空气从前面的开口处以0.38m/s的低速率进入安全柜，空气经过工作台面，并经排风管排出安全柜Ⅰ级BSC能够为人员和环境提供保护，也可用于操作放射性核素和挥发性有毒化学品。Ⅱ级BSCⅡ级BSC在设计上不但提供个体防护,而且能保护工作台面的物品不受房间空气的污染。Ⅱ级BSC有四个型号（A1、A2、B1、B2型），其特点让经HEPA过滤的（无菌的）空气流过工作台面Ⅱ级BSC可操作危险度2级、3级的感染性物质。在使用正压防护服的条件下，Ⅱ级BSC可用于操作4级感染性物质Ⅱ级A1型BSC内置风机将房间空气经前面的开口吸入柜内并进入前面的进风格栅。在正面开口处的空气流入速度至少0.38m/s，然后经供风HEPA过滤器，再向下吹过工作台面Ⅱ级A1型BSC向下流动的空气在距台面6~18cm处分开，一组通过前面的排风格栅，另一组通过后面的格栅，所有在工作台面形成的气溶胶立刻被这样向下的气流带走，并经两组