實驗室生物安全管理與建設

王俊麗， 崔長海， 聶國興， 盧龍斗

(河南師范大學a.生命科學學院;b.水產(chǎn)學院，河南新鄉(xiāng)453007)

0 引言

生物安全是指與生物有關的各種因素對社會、經(jīng)濟、人民健康及生態(tài)環(huán)境所產(chǎn)生的危害或潛在風險［1］。生物技術對人類社會產(chǎn)生巨大經(jīng)濟效益和社會效益的同時，對生態(tài)環(huán)境和人類健康也帶來了潛在危害，生物安全已成為廣泛關注的問題［2］。由于生物學是以實驗為基礎的學科，而生物實驗又具有污染物的種類復雜、毒性大，富集性污染物降解慢、累積性強，病原微生物可引起流行病爆發(fā)等特點［3］，所以生物實驗室的安全問題無疑成為生命科學發(fā)展的關鍵問題，越來越受到人們的重視［4］。

1 加強生物實驗室安全的必要性

早在1886年，科赫就曾發(fā)表過霍亂的實驗室感染報告，可稱得上是全世界第一個實驗室生物安全方面的報告。1941年，Meyer等報道了實驗室工作人員在處理微生物或標本時，不慎吸入布魯氏菌，發(fā)生了74例實驗室相關的布魯氏菌感染。1949年，Sulkin第一次對實驗室感染進行了系統(tǒng)調(diào)查，共發(fā)現(xiàn)了222例病毒感染，21例死亡，其中僅27%與已知的事故相關。在隨后的近30年里，Sulkin等進一步擴大了調(diào)查范圍，共調(diào)查了5 000多個實驗室，累計發(fā)現(xiàn)實驗室相關感染3 921例，有近20%的感染病例與已知事故有關。對不明原因的實驗室感染進一步分析發(fā)現(xiàn)，有65%以上的感染是由微生物氣溶膠引起，使人們認識到實驗室內(nèi)培養(yǎng)基或標本的處理及含菌塵粒的吸入是工作人員被感染的主要途徑。

20世紀40年代，美國為了研究生物武器，開始實施氣溶膠感染計劃，大量使用烈性傳染病的病原體，進行實驗室武器化和現(xiàn)場試驗，在從事此類研究的實驗室中，實驗室感染頻頻發(fā)生;20世紀60年代，歐美國家開始關注實驗室生物安全問題，美國首先出現(xiàn)生物安全實驗室［5］。1974年，美國疾病預防控制中心和美國國立衛(wèi)生研究院出版了《基于危害程度的病原微生物分類》一書，該書在全球首次對可供人類研究的病原微生物和開展相應的實驗室活動按不同危險類別進行了分類，共分為4級，并將其作為從事病原微生物實驗室參考標準，得到了各國的推廣和借鑒［6-7］。

世界衛(wèi)生組織(WHO)一直認為生物安全是一個重要的國際性問題。為了指導實驗室生物安全，減少實驗室事故的發(fā)生，1983年，WHO出版了《實驗室生物安全手冊》，鼓勵各國針對本國實驗室安全實際情況處理病原微生物實驗室管理工作，制定具體的操作規(guī)程。1993年和2004年，WHO先后發(fā)布了該手冊的第2版和第3版。WHO深刻地認識到生物安全問題的重要性，手冊中的要求都是吸取了各國的經(jīng)驗，特別是吸取了各國的慘痛教訓后提出來的［5］。我國實驗室生物安全工作起步較晚。但在公共衛(wèi)生事件頻發(fā)的情況下，如:炭疽郵件事件、SARS疫情爆發(fā)、禽流感事件等，實驗室生物安全迅速得到國家重視［8］。

生物實驗室產(chǎn)生的含生物細胞和培養(yǎng)基的廢物相對較多，尤其是含有對人、畜有高度傳染性的細菌、病毒等微生物，如果防范措施不當，輕則造成實驗室工作人員的感染，重則因傳染性微生物外泄，殃及社會造成大范圍傳染病的流行，甚至可能導致某些生物災難的發(fā)生［9］。2011年9月，東北農(nóng)業(yè)大學的一次看似平常的“羊活體解剖學實驗”課程讓28人感染上了布魯氏菌病，讓一個個充滿活力、正值青春的年輕人出現(xiàn)了“關節(jié)疼痛、全身乏力、多汗，甚至生活不能自理”的老齡狀況。實驗室的小小疏忽，帶來的竟是終身遺憾。這也為我國實驗室生物安全敲響了警鐘，加強實驗室生物安全迫在眉睫［10］。因此，高校實驗室的生物安全管理對于保障實驗室的生物安全運行有著十分重要的意義［11］，尤其涉及到致病微生物及毒素研究的微生物和生物醫(yī)學實驗室的建設和安全防護，必須按照國家有關安全通用標準進行［12］。

2 中心面臨的安全形勢和應對措施

根據(jù)實驗教學改革與發(fā)展的需要，學校于2003年組建了河南師范大學生命科學實驗教學中心，2005年被評為首批河南省高等學校實驗教學中心，2007年又被批準為國家級實驗教學示范中心建設單位。中心從事實驗教學人員63人。示范中心成立以來，緊緊圍繞提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，秉承“加強基礎、拓寬知識、培養(yǎng)能力、提高素質(zhì)”的人才培養(yǎng)思想，堅持“以學生為主體，知識、能力和素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”的教育理念，不斷加強內(nèi)涵建設，在教學體系、教學方法、管理模式和發(fā)揮示范帶動作用等方面進行不斷的改革與創(chuàng)新，建立起了“統(tǒng)管、開放、共享、高效”的實驗教學中心。

中心現(xiàn)有教學實驗室15個，實驗教學面積約6 500 m2，儀器設備2 500多臺(件)。此外，還組建了面積達1 200 m2的中心實驗室，配備儀器設備達400多臺(件)，總價值1 200萬元，其中10萬元以上的大型設備20多臺(件);設立公用試劑室、教學用標本室、生物信息學實驗室、顯微數(shù)碼互動實驗室、分析測試實驗室、分子生物學實驗室、消毒滅菌室、顯微鏡室、動物細胞培養(yǎng)室、植物組織培養(yǎng)室等10個功能性實驗室。

2.1 開展安全教育

實驗室生物安全事故幾乎都是人為事故，實驗者的無知最危險。系統(tǒng)的實驗室生物安全教學和培訓是培養(yǎng)師生樹立生物安全意識、規(guī)范實驗操作、增強應急能力最為有效的方式［13］。

(1)開展例行安全教育。每學期的第1次實驗課，根據(jù)本學期開課情況和可能面臨的安全問題，由中心指定主講教師負責對學生進行安全教育，確保師生具有高度的安全意識。

(2)開展豐富多彩的實驗室生物安全競賽。中心組織學生，通過網(wǎng)絡、現(xiàn)場搶答、方案征集等方式，開展豐富多彩的實驗室生物安全競賽。讓學生在競賽中得到深刻的安全教育。

(3)在實驗技能競賽中設置有關實驗安全考題。中心每年進行學生實驗技能競賽，在競賽中，設置5%～10%的安全類考題，如:含病原微生物的實驗室污水處理常采用什么工藝?請陳述你所了解的實驗室生物安全設施及使用范圍;請從實驗室生物安全的角度，評述東北農(nóng)業(yè)大學布魯氏菌污染事件等。

2.2建設配套設施

(1)消防設施。根據(jù)國家消防管理規(guī)定和中心實驗室的實際情況，在實驗室醒目、方便的位置設置完善的消防設施，如:報警系統(tǒng)(火災自動報警系統(tǒng)、報警電話等)、疏散系統(tǒng)(廣播、疏散燈/門等)、隔離系統(tǒng)(防火卷簾門等)、滅火系統(tǒng)(消火栓等)及相關系統(tǒng)(閉路攝像監(jiān)控等)。

(2)急救設施。為防止燒傷、割傷、酸堿灼傷和有毒有害氣體泄漏給師生帶來傷害，每個實驗室配備了急救藥箱，內(nèi)裝相應的急救藥物和使用說明;在每個實驗臺配備2-4個防毒面罩，以備急用;實驗臺配備臺式洗眼器，實驗樓層的衛(wèi)生間配備洗眼淋浴器，以備實驗人員的眼睛和皮膚接觸病原微生物或酸堿的時候，對眼睛和皮膚進行緊急沖洗或沖淋。

(3)廢液收集桶。每個實驗室配備2～4個廢液桶，對實驗產(chǎn)生的酸性、堿性和含有病原微生物的污水進行收集。酸性和堿性溶液經(jīng)過中和處理后方能排放，含有病原微生物的污水由實驗技術人員交中心實驗室進行滅菌處理后排放。

(4)警示文字。為保證實驗室水電安全，中心在實驗室醒目的位置張貼設計精美的警示標語:如，在實驗室門上張貼“水電門窗你關了嗎?”;在實驗臺電源集中處張貼“安全用電”;在重要設備上放置提示標簽“請按照使用規(guī)程操作”等。

2.3 完善管理體制

安全與環(huán)保管理制度建設是實驗室正常、高效運轉(zhuǎn)的有力保障。制度完善健全、科學合理、切實可行，實驗室的安全建設才能有法可依，有章可循［14-15］。

(1)建設公共試劑室。藥品、試劑是生物學教學與科學研究的必需物質(zhì)，管理好藥品、試劑是實驗室安全的重要保障。本著“統(tǒng)一管理，實現(xiàn)資源共享，開放服務，促進高效利用”的建設理念，中心2009年組建了公共試劑室。要求教學實驗室、實驗技術人員準備室不保留任何藥品、試劑，把以往各科室實驗課所領的藥品、試劑全部上交至公共試劑室，實行統(tǒng)一管理，改善實驗技術人員工作環(huán)境和學生實驗教學環(huán)境，保障師生人身安全;同時，公共試劑室安裝通風柜、排氣扇等設施，定時排氣，保障藥品、試劑的儲存安全性。

(2)嚴格管理有毒有害藥品、試劑。為了保證師生安全，中心對生物學常用試劑、藥品進行篩選，對有毒、有害藥品、試劑實行嚴格管控。將納入管控的藥品和試劑(如:氰酸鉀、氰化鉀、氯化汞、碘化汞、硫酸汞、氟化鈉、迭氮等)存放在專用的保險柜中，如需取用，必須有管理人員、中心主任和主管院長同時在場方能打開保險柜，確保有毒有害藥品、試劑的使用安全。

2.4 加強運行機制

(1)中心實驗室預約制度。本中心建有教學、科研公用平臺，管理中心1 200萬元的大型儀器設備(如:掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、Real-time PCR、高效液相色譜儀、熒光顯微鏡、冷凍離心機、冷凍干燥儀等)和大量公用儀器(如:普通顯微鏡、分光光度計、微生物滅菌與培養(yǎng)設備等)。為了保證儀器設備的安全高效運行，中心實行預約使用制度，使用人必需提前至少24 h預約，使用完畢后要告知中心實驗室管理人員。3年來，預約使用達到近40 000人次，沒有發(fā)生一起人員安全和設備安全事故。

(2)設立學生助學崗。管理出安全。為了保證實驗室安全運行，在現(xiàn)有人員不可能增加的情況下，我們設立本科生和研究生助學崗，參與中心的管理。通過設定嚴格的崗位職責，保證了中心各實驗室的運行安全和運行效益。

3 實驗室生物安全的進一步建設

遵照《實驗室生物安全通用要求》(GB19489-2008)，全面落實國家《病原微生物實驗室生物安全管理條例》、《實驗室生物安全通用要求》和《生物安全實驗室建設技術規(guī)范》等法律法規(guī)，通過科學建設，規(guī)范管理，提高實驗室安全運行水平。

(1)增設監(jiān)控設施和門禁系統(tǒng)，在保證安全的前提下，增進實驗中心開放運行的安全系數(shù);

(2)購置通風設備、生物安全柜、同位素實驗防護設備，增加實驗室運行必須的安保設施;

(3)購置液體、固體污染物、實驗微生物和實驗動物尸體的無害化處理設備，從源頭保障實驗室安全;

(4)建設科學、規(guī)范、高效的實驗動物中心，為生物實驗提供具有安全保證的實驗動物，降低外購實驗動物帶來的安全風險。

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