醫(yī)學實驗室的生物

醫(yī)學實驗室的生物安全管理中山大學:朱振宇教授目錄生物安全的相關問題生物安全管理必要性生物安全實驗室國內外生物安全實驗室現(xiàn)狀實驗室生物安全管理建議及展望每年全球死亡人口中大約有1／4是死于傳染病。在非洲，60％以上的人口死亡是由于傳染病.01嚴重的是，傳染病除了通過生活接觸、空氣、水源等途徑傳播外，實驗室也成為重要的感染源。021研究員不幸感染傳染病毒不外乎以下三個方面的原因：3二是實驗室的軟件環(huán)境，管理是否到位；2一是實驗室的硬件環(huán)境有沒有達到要求；4三是實驗室的操作人員有沒有遵守規(guī)范。SARS的爆發(fā)給實驗人員敲響了警鐘,但遺憾的是時至今日,實驗室的生物安全防護問題仍未能得到足夠的重視.世界衛(wèi)生組織《實驗室生物安全手冊》和衛(wèi)生部《微生物和生物醫(yī)學實驗室生物安全通用準則》等的頒發(fā)對于實驗室生物安全防護工作的開展具有積極的指導作用。生物安全定義生物安全(Biosafety)是研究各種生物因素對人類健康的影響以及對生物危害(Biohazards)進行有效控制(Containment)的理論及技術措施的新興邊緣學科。生物因素主要指各種微生物,但也包括寄生蟲、昆蟲以及花粉和其它致敏原。它最初主要研究在處理和保存各種致病微生物的實驗室中如何控制微生物對操作者及周圍環(huán)境的危害,以后這個概念擴大到環(huán)境中各種生物因素對人類的直接影響(致病)和間接影響(經(jīng)濟損失)。生物安全的原理生物安全的原理之一01根據(jù)微生物對人類致病性的強弱,分為4個等級,相應地把生物醫(yī)學實驗室的生物安全等級也分為4級。見下表.02生物安全的原理生物安全的原理之二:兩級安全屏障01一級屏障(Primarybarriers):以防止微生物對操作者個人和實驗室內環(huán)境的污染為目標,包括:實驗室操作在生物安全柜中進行及操作者使用個人防護用品(PersonalProtectiveEquipments,PPE)。02二級屏障(Secondarybarriers):以防止微生物污染外環(huán)境為目標包括室內保持負壓,防止氣溶膠逸出、排氣經(jīng)高效濾材過濾后方能排出室外,一切污染材料必先高壓滅菌或經(jīng)充分消毒后方能拿出,下水須經(jīng)高溫消毒后方能排入公共下水系統(tǒng)。人員應更衣、淋浴后方能離開.控制污染的原則包括3方面內容:實驗技術操作規(guī)程、安全設備和實驗室設計。對人類健康有害的生物因素種類繁多,廣泛存在于周圍環(huán)境中。隨著生產(chǎn)的發(fā)展和生活條件的改變,生物危害日益嚴重，對生物危害的研究也不斷深入。生物安全是由微生物學、環(huán)境醫(yī)學、臨床醫(yī)學、建筑工程學、空氣生物學等多學科交叉形成的一個新領域，并正在發(fā)展成為一門新的綜合學科。美國有些大學開設了專門課程,如杜克大學為畢業(yè)后教育開設了生物危害科學(BiohazardScience)課程,并成立了美國生物安全學會(ABSA)。從1990年開始,美2年召開一次生物安全學術研討會,1994年在亞特蘭大召開的研討會有500人參加。會議特別強調生物安全問題在現(xiàn)代社會中的重要性。在美國的全國性醫(yī)學研究機構,如國立衛(wèi)生研究院(NIH)和疾病控制和預防中心(CDC)都設有生物安全部門。很多大學、生物醫(yī)學研究機構、醫(yī)院、生物技術企業(yè)單位都設有負責生物安全的專職人員。一些大學經(jīng)常舉辦生物安全專業(yè)培訓班,以培養(yǎng)社會急需的生物安全專家。此外,還產(chǎn)生了一批專門生產(chǎn)生物安全設備和防護用具的企業(yè),供應各種生物安全操作箱、正壓工作服。個人防護用品、各種安全測試儀器,以及專門用于生物培養(yǎng)物保存、運送的包裝用品等。室內環(huán)境微生物及生活廢棄物處理的研究已經(jīng)成為生物安全研究的重要課題。人們發(fā)現(xiàn),必須改進建筑設計及改變建筑材料,才能有效地控制室內微生物,如通風管道和冷卻水中常有軍團桿菌存在,醫(yī)院污染物和污水常是引起傳染病流行的來源。上述這些都必須以改進建筑設計和改善消毒設備上加以解決。歸納起來，實驗室成為感染源有以下3種情況：①事故性感染。一般是由于實驗室人員在操作過程中出現(xiàn)疏忽，使微生物污染了環(huán)境，直接或間接感染實驗人員；動物性感染。通常是由于實驗人員接觸了被微生物感染的實驗動物而導致感染；氣溶膠感染。由于實驗室中的病原微生物是以氣溶膠的形式飄散在空氣中的，因此吸入這種空氣就會造成感染。目前隨著生物技術的迅猛發(fā)展,生物安全問題已經(jīng)成為影響整個國家、整個世界政治、經(jīng)濟、安全與和平的大命題。01近年來,特別是美國炭疽感染事件后,生物安全問題備受國內外關注,生物安全術語也經(jīng)常見諸于政府或非政府組織文件,見諸于各類媒體。02生物安全已經(jīng)成為國家安全的組成部分。作為發(fā)展我國生物技術和安全,直至擔負國家安全重任的科技預備人才,作為直接從事生命科學和生物醫(yī)學領域前沿科學研究的工作人員和研究生,開設最新意義上的生物安全課程實在是迫在眉睫。加強實驗室生物安全管理的必要性01生物武器和生物恐怖的潛在威脅世紀整個國際社會為禁止生物武器進行了不懈的努力,取得了一些進展。然而,進入21世紀,生物武器的潛在威脅卻已大大增加。02一些國家和地區(qū)可能仍在繼續(xù)研制和發(fā)展生物武器,另外生物技術的迅速發(fā)展大大增強了生物武器的潛在威脅,以美國炭疽事件為標志的生物恐怖對國際安全已經(jīng)構成了現(xiàn)實威脅。生物技術的負面作用生物技術的負面作用主要表現(xiàn)為:一是人們在開發(fā)利用生物技術時,有可能出現(xiàn)意想不到的安全問題。正如目前廣受關注的各類轉基因活生物體環(huán)境釋放后對生物多樣性所構成的危害。二是基因工程藥物、疫苗,轉基因食品,基因治療等都可能存在類似問題。三是生物技術的誤用以及生物技術的非道德應用也可能帶來很大的安全隱患。體細胞克隆人的研究便是突出一例。加強實驗室生物安全管理的必要性生物資源及生物多樣性面臨的威脅從生物安全的角度來講,外來物種的入侵、生物資源的流失有可能給國家利益造成巨大損害。轉基因生物體環(huán)境釋放對生物多樣性帶來很大威脅。12加強實驗室生物安全管理的必要性微生物學實驗室的安全隱患微生物實驗室管理上的疏漏和意外事故不僅可以導致實驗室工作人員的感染,也可造成環(huán)境污染和大面積人群感染。國內外實驗室意外感染的事故并不少見,嚴重者不得不宰殺成千上萬只實驗動物,甚至導致實驗室工作人員死亡。加強實驗室生物安全管理的必要性生物安全問題,已經(jīng)引起我國政府的重視。衛(wèi)生部于2002年11月頒布了《微生物和生物醫(yī)學實驗室生物安全通用準則》。0102中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局于2004年4月5日發(fā)布了《實驗室生物安全通用要求》。世界衛(wèi)生組織2003年4月第二版《實驗室生物安全手冊》為了加強我國實驗室生物安全的管理,國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會于2004年5月發(fā)布了《實驗室生物安全通用要求》(GB19489-2004)的強制性國家標準,并于2004年10月1日正式實施。該標準在實驗室生物安全管理、實驗室的建設原則、生物安全分級、實驗室設施設備的配置以及個人防護和安全行為的要求,實驗室安全的管理等方面作了統(tǒng)一規(guī)定,確定了不同等級實驗室的建設和評價標準。意義：它的發(fā)布是我國實驗室生物安全管理,公共衛(wèi)生體系建設發(fā)展史上的一件大事,它標志著我國實驗室生物安全的管理進入了科學、規(guī)范和發(fā)展的新階段。它的實施為我國預防控制傳染病,應對緊急突發(fā)事件和抗擊生物恐怖奠定了很好的基礎,將有利于推動和促進我國實驗室生物安全管理水平的提高。該標準還根據(jù)所操作的生物因子的危害程度和采取的防護措施，將生物安全實驗室的生物安全防護水平分為4級，一級防護水平最低，四級防護水平最高。確定了不同等級水平實驗室的建立和評價標準。2004年國務院常務會議通過《病原微生物實驗室生物安全管理條例》。條例分為七章：總則、病原微生物的分類和管理、實驗室的設立與管理、實驗室感染控制、監(jiān)督管理、法律責任、附則，共72條。01該條例加強了實驗室生物安全管理，保護實驗室工作人員和公眾的健康。02例舉從事高致病性相關實驗應有2名以上人員共同進行01高致病性病原微生物發(fā)生泄漏應立即采取緊急措施02造成傳染病傳播嚴重后果的實驗室人員將受到處罰03原微生物菌種或樣本不得通過公車和城鐵運輸04概念生物安全實驗室是指應用于涉及具有傳染可能性的微生物實驗的生物實驗室。不同危害群的微生物必須在不同的物理性防護條件下進行操作．一方面可防止實驗人員和其他物品受到污染，同時也可防止其釋放到環(huán)境中。物理性防護是由隔離設備、實驗室的設計及實驗實施等3個方面所組成。根據(jù)其密封程度的不同，國際上一般將生物安全實驗室分為P1、P2、P3和P44個生物安全等級。目前，國際上主要建設和使用的生物安全實驗室為防護等級相對較高的P3實驗室和P4實驗室生物安全實驗室的相關問題生物安全實驗室的分類目前，在生物安全實驗室的建設和使用管理方面，美國和西歐等發(fā)達國家處于世界領先地位．具有豐富的經(jīng)驗。美國國立衛(wèi)生研究所和美國疾病控制中心實驗室按照生物安全級別標準，對生物安全實驗室進行了分級。12一級生物安全防護實驗室實驗室結構和設施、安全操作規(guī)程、安全設備適用于對健康成年人已知無治病作用的微生物。一般無須使用生物安全柜等專用安全設備。如用于教學的普通微生物實驗室等。應設置實施各種消毒方法的設施，如高壓滅菌鍋，化學消毒裝置等對化學廢棄物進行處理。實驗室宜有不少于每小時3-4次的通風換氣次數(shù)。實驗室結構和設施、安全操作規(guī)程、安全設備適用于人或環(huán)境具有中等潛在危害的微生物。二級生物安全防護實驗室三級生物安全防護實驗室實驗室結構和設施、安全操作規(guī)程、安全設備適用于主要通過呼吸途徑使人傳染上嚴重的甚至是致死疾病的致病微生物及其毒素，通常已有預防傳染的疫苗。生物安全實驗室P3／P4實驗室．全稱為“生物安全防護Z／I~I級實驗室”。整個實驗室完全密封，室內處于負壓狀態(tài)，從而使實驗室內部的氣體不會跑到外面而造成污染。02P3／P4實驗室工作原理01其中四級生物安全(P4)是生物安全實驗室等級最高的實驗室，可以有效阻止傳染性病源釋放到環(huán)境中，同時給研究人員提供生物安全的保證。在P3、P4實驗室眾多的安全措施中，最主要的措施還是一級屏障和二級屏障。一級屏障為生物安全柜和實驗服(或正壓防護服)，二級屏障主要為實驗室氣流控制及滅菌設施。生物安全柜生物安全柜是生物安全實驗室中極為重要的設備。其主要原理是使安全柜內保持負壓，氣流只能從外部進入安全柜，使柜內的病源微生物不能逸出．從而保護工作者，同時其循環(huán)風和排風經(jīng)過高效過濾器(HEPA)過濾，又能保護產(chǎn)品和環(huán)境。P3、P4實驗室內的HEPA與普通潔凈室內的HEPA的不同之處在于，后者用于過濾空氣中的塵埃粒子，前者則承擔了阻斷空氣中的病源微生物通過氣流途徑傳播出去的任務．二是采用像瑞典CAMFIL公司生產(chǎn)的專用于生物污染的高效過濾器箱，其特殊的氣密袋結構能在污染過濾器完全不接觸外界的情況下進行更換，然后將其焚燒或消毒處理。02一是更換前將HEPA進行就地消毒，這要求在設計時采取適當措施，能將其就地隔離并消毒；01有兩種辦法解決這一問題：A：用于連接等臂長手套的艙孔；B：窗口；C：兩個排風HEPA過濾器；D：送風HEPA過濾器；E：雙開門高壓滅菌器或傳遞箱；F：化學浸泡槽。安全柜需要有與獨立的建筑物排風系統(tǒng)相連接的排風接口。”級生物安全柜用于操作危險度4級的微生物材料，可以提供最好的個體防護。Ⅲ級生物安全柜可以將幾個手套箱連在一起以增大工作面積，適用于三級和四級生物安全水平的實驗室。手和雙臂伸入到生物安全柜中等待大約一分鐘，以使安全柜調整完畢并且讓里面的空氣“掃過”手和雙臂的表面以后，才可以開始對物品進行處理。P3、P4實驗室是實現(xiàn)生物安全的有力保障，但除了上述硬件設施外，更為關鍵的是必須要嚴格遵守實驗室的安全操作規(guī)程，才能真正發(fā)揮P3、P4實驗室的功能，達到生產(chǎn)安全的效果。美國2003年1月。美國總統(tǒng)布什在國情咨文中宣布，為防范生化恐怖襲擊，美將實施“生物盾”計劃(ProjectBioshield)，目的是使美國在遭受諸如天花、炭疽、肉毒桿菌毒素、埃博拉病毒以及鼠疫等生物武器攻擊時．能迅速獲取安全而有效的疫苗、藥物和治療手段。據(jù)報道，美國P4設施的首次建設經(jīng)費約為l5000萬美元，年度支持經(jīng)費約為l500萬美元。美國是世界上擁有P4實驗室最多、面積總和最大的國家。美國現(xiàn)有6個研究機構擁有標準的P4實驗室。1個研究機構擁有接近P4水平的實驗室，P4實驗室的數(shù)量為22個．總面積超過2000om?！?．11”事件和炭疽郵件事件后，德克薩斯大學醫(yī)學部、猶他州大學、波士頓大學醫(yī)學研究中心等研究機構和大學也都提出了建立P4實驗室的申請。世界上最先進的高危病毒實驗室是坐落在法國里昂的讓·梅里厄P4實驗室。這個實驗室1999年3月開始運作．其除了研究最毒、最新的病毒外，也對歷史上舊的、變種的病毒作深入的研究、建檔。并找出治療的方法。讓·梅里厄P4實驗室全部用由玻璃和鋼材建成。被一致公認為“新一代P4的首創(chuàng)”。目前，我國的北京、上海、廣東、湖北、黑龍江等省市都擁有自己的P3實驗室，SARS疫情爆發(fā)之前，我國已有l(wèi)0多個P3實驗室，估計目前其數(shù)量至少20家以上。2003年7月23日，中國科學院與武漢市人民政府簽署了《共建生物安全四級(P4)實驗室協(xié)議書》，這意味著中國內地首座P4實驗室將落戶武漢。該P4實驗室項目以現(xiàn)有中科院武漢病毒所為依托建設，一期投資近l億元人民幣。預計2006年投入正常運轉。A據(jù)報道，廣東省疾病控制中心也擬在番禺市南村鎮(zhèn)南大公路南側建設一座P4實驗室。此外。B我國臺灣地區(qū)也正在建設一座P4實驗室。No.1我國生物安全實驗室發(fā)展現(xiàn)狀No.22004年．我國從法國引進了4臺移動式P3實驗室，分別配備給國家疾控中心，上海、北京、廣東疾控中心，供各省市疾病預防控制中心管理使用。我國生物安全實驗室發(fā)展現(xiàn)狀生物安全方面的條例與法規(guī)我國在生物安全方面也制定了一些相應的條例和法規(guī)。1989年2月頒布的《中華人民共和國傳染病防治法》。01中華人民共和國衛(wèi)生部于2002年發(fā)布的行業(yè)標準(WS233—2002)《微生物生物醫(yī)學實驗室生物安全通用準則》中，對生物安全三級(P3)實驗室進行了規(guī)范。該準則已于2003年8月1日正式實施。01除前所述，國家還頒布了一系列法令條例來規(guī)范實驗室的生物安全管理：《中華人民共和國傳染病防治法》(2004年8月28日修訂版)國務院424號令《病原微生物實驗室生物安全管理條例》(2004年11月27日)GB50346《生物安全宴驗室建筑技術規(guī)范}2004年9月1日實施實驗室的生物安全管理A實驗室消毒B實驗室消毒主要包括實驗室空氣消毒,地面、墻壁、門窗消毒和檢驗用具消毒3個方面。1.1實驗室空氣消毒當室內有人時,首先開窗通風,如不能開窗時,要安裝大功率的排風扇強行通風,并保證空氣的單向流通,還可用乳酸加熱熏蒸,每日2次。1.2地面、墻壁、門窗消毒用0.5%1%過氧乙酸噴霧,每日2次3次,用量為50ml/2300ml/m2,作用時間不少于30min。實驗臺、桌面、椅子等物品,每日用0.2%0.5%的過氧乙酸擦拭1次2次。1.3檢驗用具消毒完成檢測操作后,檢驗儀器的表面及進樣口用0.2%0.5%的過氧乙酸擦拭數(shù)遍后再用清洗劑。實驗室操作要求實驗室操作要求分為標準微生物操作要求和特殊操作要求。前者是指實驗室的共性要求，所有級別的生物安全必須遵守；后者是指根據(jù)特定生物安全的級別提出的特殊要求。2.1標準微生物操作要求包括：A.不準在實驗室進食、飲水和抽煙，工作時間無關人員不得隨便進入實驗室，使用自動加樣器，手拿培養(yǎng)物后或出實驗室前洗手，盡量避免濺灑和氣溶膠的發(fā)生，工作表面有濺出物或工作結束后要進行消毒，實驗垃圾要消毒后處理，有尖銳物處理制度，有防止昆蟲和鼠類進入實驗室的措施。B.安全裝備為達到生物安全的目的，實驗室應具有相應的安全裝備。01安全裝備包括兩部分，一部分是實驗室操作設備，如生物安全柜等。生物安全柜的作用是對環(huán)境和操作者進行生物安全保護，如果生產(chǎn)制品，對制品亦進行保護；另一部分是個人防護裝備：個人防護用品主要有工作服、隔離服、防護服、工作帽罩、眼罩、面罩、手套、呼吸保護裝置及正壓氣體供應工作服。02C.生物安全水平根據(jù)所操作的病原不同分為1-4級，對于不同水平的生物安全要求，采取不同的感染控制措施。01根據(jù)措施的不同性質，將這些控制措施分為初級控制措施和次級控制措施。02初級控制措施包括微生物實驗室操作要求和安全防護裝備，后者又稱為一級防線。01次級控制措施主要指實驗室的一些特定設施和結構，又稱為二級防線。02對于實驗室建筑結構方面的要求有時又稱為三級防線。03實驗室的生物安全管理實驗室設備和良好的操作規(guī)程一