92实验室生物安全

1实验室生物安全与防护基础医学院病原生物学与免疫学实验室张才军电话：1364887200265922847邮箱：[e-mail]教学大纲及要求•张才军选修课申报\教学大纲.doc参考书目1.《病原微生物实验室生物安全》，祁国明主编.人民卫生出版社2.《实验室生物安全》，叶冬青主编.人民卫生出版社3.《实验室生物安全》，徐涛主编.高等教育出版社考核方式1.大课出勤：20分2.平时成绩（作业）：20分3.考试成绩：60分6第一章实验室生物安全概述7第一节实验室生物安全的概念与范围一、基本概念（一）生物危害（bio-hazard）：是指各种生物因子对人、环境和社会造成的危害或潜在危害。有害生物因子包括病原微生物、高等动植物的毒素和过敏原、微生物代谢产物的毒素和过敏原，基因结构生物体等。8（二）生物危害的来源1.来源于人和动物的各种致病微生物2.来自外来生物的入侵3.来自转基因生物可能的潜在危害4.来自生物恐怖事件9二、生物安全（bio-safety）（一）生物安全的概念：是指避免危险生物因子造成实验室人员暴露，向实验室外扩散并导致危害的综合措施。生物安全贯穿于实验的整个过程，从取样开始到所有潜在危险材料被处理。生物安全面临的对象主要包括实验者本人、操作对象（如动物）、实验者身边的人和环境等。10（二）实验室生物安全（Laboratoryboisafety）：是指以实验室为科研和工作场所时，避免危险生物因子对实验室人员和相关工作人员的危害，对环境的污染和对公众的伤害，为了保证实验研究的科学性，还要保护被实验因子免受污染。11（三）生物安全的相关术语：1.生物因子（bio-agent）:具有一定生物活性的制剂均可称为生物因子，包括能够进行基因修饰、细胞培养和生物体内寄生的，可能致人、动物感染、过敏或中毒的一切微生物和其相关的生物活性物质。2.病原体（pathogens）：能致病的生物因子，包括能够引发人、动物植物传染病的生物因子，主要指致病微生物。123.危险废弃物：即有潜在危险的废物，如可燃、易爆、腐蚀、有毒、传染、放射或其他破坏作用的废物。4.气溶胶：指悬浮于气体介质中粒径一般为0.001~100um的固态或液态微小粒子形成的相对稳定的分散体系。5.高效粒子空气过滤器（highefficieneyparticulateairfilter,HEPA）：指在额定风量和有效过滤面积下及气流阻力在245Pa以下时对直径≥0.3um的粒子捕集效率在99.97%以上的空气过滤器。136.安全罩：即覆盖在生物医学实验室工作台或仪器设备上的，内部空气压力低于环境压力，且经HEPA过滤的排风罩，以减少对实验室工作人员和环境的危害。7.实验室分区：我国把BSL-3和BSL-4实验室平面布局明确规定采取“三区二缓”的结构，即核心区（污染区）、半污染区、清洁区和两个缓冲区。148.气锁：是设置在气压不同的邻近两区之间的气压可调的密闭小室，作为两区的过渡通道。9.定向气流：在气压低于外环境大气压的实验室中，从污染概率小且相对压力高的区域向污染概率大且相对压力低的区域受控制流动的气流。1510.生物安全柜（biologicalsafetycabinet，BSC）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负压过滤排风柜。11.个人防护装备：人们在实验室进行科研实验活动过程中，为防御各种有害因子而穿戴的各种用品的总称。16第二节病原微生物实验室的生物危险一、实验室感染的来源（一）检测标本（二）菌毒种（三）仪器设备使用过程中产生的污染（四）操作过程中产生的污染（五）实验动物携带的病原体17二、实验室相关感染的原因（一）误食（二）皮肤切割、针刺伤（三）动物抓、咬伤（四）气溶胶吸入（实验室感染的最重要因素，常引起原因不明的实验室感染）18病原微生物实验室相关感染途径感染途径病原微生物皮肤或粘膜接触吸入食入接触动物炭疽杆菌++？+百日咳杆菌++？？布鲁氏杆菌++？+弯曲杆菌+++衣原体++？？钩端螺旋体+++立克次体+++结核分枝杆菌++伤寒沙门菌++梅毒螺旋体++霍乱弧菌++鼠疫杆菌++++19病原微生物实验室相关感染途径感染途径病原微生物皮肤或粘膜接触吸入食入接触动物汉坦病毒++++肝炎病毒（乙、丙）+单纯疱疹病毒+猴疱疹病毒++HIV+马尔堡病毒++埃博拉病毒++狂犬病毒+++细小病毒+淋巴细胞脉络丛脑炎病毒++++20病原微生物实验室相关感染途径感染途径病原微生物皮肤或粘膜接触吸入食入接触动物皮炎芽生菌+？新型隐球菌+？+荚膜组织胞浆菌++利什曼原虫++疟原虫+鼠弓形体+++锥虫属++21三、气溶胶感染的特点:（一）生物气溶胶无色无味，不易发现，实验人员在自然呼吸中不知不觉吸入而造成感染。（二）与疾病自然感染相比，有些微生物气溶胶感染的症状不典型，病程复杂，难以及时诊治。（三）有些气溶胶感染只有呼吸道粘膜免疫才有预防作用，非呼吸道免疫途径预防效果较差。（四）经呼吸道传播的微生物特别是高致病性病毒常发生变异，其抗原性、致病性都可能发生改变。（五）气溶胶容易引起病原体在人与人、人与动物、动物与动物之间传播。（六）气溶胶可以远距离或较远距离传播。22三、产生气溶胶的操作（一）接种环操作：细菌接种和划线培养、在培养介质中冷却接种环等。（二）吸管操作：混合微生物悬液、吸管操作液体溢出在固体表面。（三）针头和注射器操作：排除注射器中的空气、从塞子里拔出针头，接种动物、针头从注射器上脱落。（四）离心机离心、组织匀浆器匀浆、超声波粉碎、搅拌机粉碎等。（五）鸡胚接种和收取鸡胚培养液。（六）摔碎菌液培养瓶、干燥菌种管等。微生物气溶胶颗粒越多，粒径越小（﹤5um），实验室的环境越适合微生物生存，引起实验室感染的可能性越大。23可产生不同程度微生物气溶胶的实验室操作轻度（＜10个颗粒）中度（11~100个颗粒）重度（＞100个颗粒）玻片凝集实验倾倒毒液火焰上烧灼接种环颅内接种接种鸡胚或抽取培养液腹腔接种动物，局部不涂消毒剂实验动物尸体解剖用乳钵研磨动物组织离心沉淀后混悬毒液毒液滴落在不同表面上用注射器从安瓿中抽取毒液用接种环接种平皿、试管摔碎有培养物的平皿打开培养容器的螺旋瓶盖离心时离心管破裂打碎干燥菌种安瓿打开干燥菌种安瓿搅拌后立即打开搅拌器盖小白鼠鼻内接种注射器针尖脱落喷出毒液刷衣服、拍打衣服24三、病原微生物气溶胶防护的基本原理：（一）避免或减少操作中气溶胶的产生1.规范工作人员操作过程，避免操作错误：实验室感染事故，大部分是由于疏忽或违反操作规程造成的。2.正确选择和使用仪器、器材和设备。产品要符合标准，有产品合格证，安全设备在安装后，在使用前要由有资质的第三方进行性能验证，按规定进行年检。3.加强人员培训：实验室工作人员应经过专业培训，并获得相应的资质，培训内容包括仪器设备的使用，强化避免或减少操作中产生气溶胶的意识。4.改进操作技术：25（二）防止气溶胶的扩散1.围场操作：围场操作是把感染性物质局限在一个尽可能小的空间（如生物安全柜）内进行操作，使其不与人体直接接触，并与开放空气隔离，避免人的暴露。2.屏障隔离：气溶胶一旦突破围场，要靠各种屏障防止其扩散，如实验室的缓冲间或通道。3.定向气流：生物安全三级以上实验室要保持定向气流，（1）实验室周围的空气向实验室内流动，以杜绝污染空气向外扩散的可能；（2）在实验室内部，清洁区的空气向操作区流动，保证没有逆流，减少工作人员的暴露机会；（3）轻污染区的空气向严重污染的区域流动。264.有效消毒灭菌：实验室的空气，桌面、地面，仪器，废物，废水等都需要消毒灭菌后再进一步处理。5.有效拦截：生物安全实验室的空气在排入大气之前，必须能通过高效粒子空气过滤器（HEPA）过滤，将感染性颗粒阻拦在滤材上。通常可滤除≥0.3um的微粒。27（三）个人防护1.物理防护由于气溶胶具有很强的扩散能力，除了上述几种措施外，实验室工作人员仍然需要进行个人防护，防止气溶胶的吸入。个人防护装备包括工作服、手套、口罩、护目镜、防毒面具、帽子、隔离衣、连体衣、鞋套、正压头盔、正压服等。2.疫苗免疫防护：主动疫苗接种，被动抗血清接种。28第三节实验室生物安全发展概况和我国现状一、萌芽期（1826-1949年）1826年，法国医生Laennec接触结核病患者而引起左手食指感染。1849年，维也纳一名医生解剖患产褥热败血症死亡病例时，因划破手指而感染发病死亡。1898年，Riesman报道一例实验室白喉感染，同年，维也纳一名动物饲养员因处理患皮肤鼠疫的豚鼠而感染肺鼠疫死亡，并导致1名医生和1名护士感染而死亡。291899年，Birt和Lamb报道3例实验室感染布氏杆菌。1903年，Evans报道首例实验室真菌感染。1938年，美国密歇根州立学院45名工作人员感染羊布氏杆菌发病，一人死亡，还有多人隐性感染。1939年，日军对中国实施细菌战，自己的实验室人员有上万人感染，死亡上千人。301939年，NIH在54天内出现了153例立克次体感染引起的Q热，1人死亡。1947年，NIH再次发生47例Q热立克次体感染。此时的实验室生物安全管理尚处在自发阶段，缺乏对生物安全操作进行管理的完整体系。31二、形成期（1949-1983年）1949年，Sulkin和Pike发表第一篇实验室相关感染的报告，总结222例病毒性感染，至少1/3的病例，感染原因与操作传染性动物和组织有关。到1976年调查报告累积到3921例，约20%与已知事故有关，80%以上病例可能与感染气溶胶有关。1967年，德国研究人员在处理非洲绿猴的组织时，31人发病，有7人死亡。实验室生物安全资料\马尔堡事件.docx321978年，英国伯明翰大学医学院1名医学摄影师被确诊为天花，并传给另一工作人员，他的楼下即为天花实验室，含天花病毒的空气由电话线管道进入摄影师工作室引发感染。1979年，莫斯科东部一城市发生96例炭疽，其中64例死亡，该市郊5个村庄也发生家禽炭疽爆发，是由于军方一个微生物实验室发生炭疽杆菌泄漏所致。实验室生物安全资料\苏联炭疽泄漏事件.docx331976，有调查表明，在英国医学实验室的工作人员，结核感染的危险比普通人群高5倍。丹麦的一个临床化学实验室的肝炎发病率比普通人群高7倍。针对实验室感染事故的特点，美国率先在20世纪50-60年代建立了生物安全实验室。70年代起许多其他国家也认识到实验室感染的危害，制定了相应的实验室生物安全操作规则，实验室感染逐渐减少。341969年，美国学者首先提出对微生物的实验室危害性分级，1级危害最低，4级最高。1979年WHO基本采取美国的分级标准。1983年，WHO《实验室生物安全手册》第一版出版，标志着实验室生物安全管理的形成。35三、成熟期（1984-2004年）1976年，美国制定了4个用物理隔离（physicalcontainment）等级来控制实验室的生物危害，即P1、P2、P3、P4实验室，1993年淘汰该分级。1993年，生物安全实验室（BSL）等级制度的建立，1993年和2004年《实验室生物安全手册》第二版、第三版的先后出版，标志着实验室生物安全管理步入成熟期。361990年后，世界各地至少有15个实验室报道了66例布氏杆菌引起的实验室感染。1990-1994，美国有13个实验室共21名工作人员感染结核菌。2000年，美国发生两例流行性脑膜炎球菌感染。从1981年发现首例AIDS到1995年，至少有223例在工作中感染了HIV。371996年，欧洲“疯牛病”，原因是用动物骨粉和脏器制成的饲料里含有耐高温的蛋白因子“朊粒”，导致多人死亡2001年，英国爆发口蹄疫，可能是波布莱特的口蹄疫病毒实验室病毒泄露，随空气传播导致38四、我国生物安全概况1990年和1997年，广东省分别出现因使用不合格实验动物而感染人畜共患病。1999年，广州中医药大学一博士接触大鼠，3个月后感染