孫凡凡,劉二濤,付偉超,于文穎,王浩雨,梁昊岳*
(1.天津市天運(yùn)人力資源服務(wù)有限公司,天津 300171;2. 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液病醫(yī)院(中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院血液學(xué)研究所),實(shí)驗(yàn)血液學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,國(guó)家血液系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心,天津 300020)
大型儀器通常指大型精密儀器,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域主要包括以流式細(xì)胞儀、激光共聚焦顯微鏡和二代測(cè)序儀為代表的高端實(shí)驗(yàn)設(shè)備。大型儀器共享平臺(tái)是大型儀器集約化管理的重要場(chǎng)所,為科技進(jìn)步和技術(shù)創(chuàng)新提供了有力的技術(shù)支撐作用。大型儀器平臺(tái)的安全管理關(guān)系到實(shí)驗(yàn)人員的人身安全和儀器設(shè)備的財(cái)產(chǎn)安全,具有不容忽視的重要意義。在新冠疫情背景下,儀器平臺(tái)的安全管理內(nèi)容涉及人員、設(shè)備、環(huán)境、試劑和培訓(xùn)等內(nèi)容,對(duì)儀器平臺(tái)的管理思路和管理方法提出了越來(lái)越高的要求。文章結(jié)合新冠疫情期間高校實(shí)驗(yàn)室的管理經(jīng)驗(yàn),以實(shí)驗(yàn)血液學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)平臺(tái)為例,就生物醫(yī)學(xué)大型儀器平臺(tái)的安全管理和新冠疫情下大型儀器的維護(hù)與監(jiān)測(cè)進(jìn)行了深入探索與分析。
新冠疫情防控期間大型儀器平臺(tái)應(yīng)嚴(yán)格把控進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室人員的身份。平臺(tái)內(nèi)部應(yīng)制定準(zhǔn)入制度,內(nèi)部人員離津時(shí)需經(jīng)過(guò)主管部門(mén)審批,返津時(shí)需持七日內(nèi)核酸陰性報(bào)告;同時(shí)嚴(yán)格控制外部人員(包括儀器維修工程師、外單位研究人員等)進(jìn)入大型儀器平臺(tái)的頻率,確有必要的需經(jīng)疫情摸排后才可開(kāi)展工作,并如實(shí)填寫(xiě)疫情防控調(diào)查表。一個(gè)月內(nèi)未離津人員需提供健康綠碼,外地來(lái)津人員需提供七日內(nèi)核酸陰性報(bào)告。無(wú)上述證明均不得進(jìn)入大型儀器平臺(tái)。
大型儀器平臺(tái)配備多臺(tái)套大型精密儀器,這些設(shè)備對(duì)周?chē)h(huán)境的要求較高,一般需要配備防潮、防塵和防電磁干擾的環(huán)境。此外,環(huán)境溫度和濕度也影響著大型儀器的正常運(yùn)轉(zhuǎn),溫度過(guò)高會(huì)使部件發(fā)生膨脹和變形;濕度太大會(huì)使金屬部件銹蝕進(jìn)而損壞儀器。磁場(chǎng)干擾也會(huì)對(duì)大型儀器設(shè)備測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)果產(chǎn)生影響,因此儀器設(shè)備要遠(yuǎn)離發(fā)電機(jī)、變壓器等磁性物體。與此同時(shí),大型儀器平臺(tái)禁止研究人員從事危及公眾健康、損害生物資源、破壞生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性等危害生物安全的生物技術(shù)研究活動(dòng),并且在條件允許的情況下為儀器運(yùn)行創(chuàng)造必要的溫度、濕度和無(wú)菌條件[5,6]。
1.3.1 大型儀器設(shè)備管理人員的設(shè)置
首先,儀器設(shè)備主管由各儀器小組組長(zhǎng)擔(dān)任并明確崗位職責(zé),悉知儀器操作步驟和維護(hù)保養(yǎng)流程。同時(shí),儀器設(shè)備主管負(fù)責(zé)將安全制度落實(shí)到崗、落實(shí)到組員,并且監(jiān)督和督促儀器使用者嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn),創(chuàng)造安全實(shí)驗(yàn)環(huán)境。其次,安排并培訓(xùn)一批研究生擔(dān)任安全值班員,并且對(duì)這些值班員進(jìn)行儀器安全維護(hù)流程和儀器設(shè)備故障處理方面的培訓(xùn),確保儀器發(fā)生故障時(shí)值班員能及時(shí)采取應(yīng)急措施,將對(duì)人員、設(shè)備和科研工作的傷害降至最低,并且最大限度地保障大型儀器的財(cái)產(chǎn)價(jià)值。其三,平臺(tái)組織儀器設(shè)備工程師開(kāi)展日常維護(hù)和定期維護(hù),通過(guò)不斷測(cè)試儀器效果將儀器維護(hù)到最佳狀態(tài),使高校師生及科研人員獲得準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并建立測(cè)試記錄、維護(hù)記錄及維修記錄檔案?jìng)洳椤?/p>
1.3.2 大型儀器設(shè)備預(yù)約登記制度和試劑管理規(guī)范
大型儀器的使用采取預(yù)約登記制度,平臺(tái)每年面向使用者組織儀器操作考核,考核通過(guò)后方可獲得在軟件上預(yù)約儀器的資格。使用者預(yù)約成功后不得擅自更改時(shí)間。儀器設(shè)備主管可以通過(guò)管理軟件查看預(yù)約信息、實(shí)驗(yàn)所用試劑種類(lèi)、試劑名稱(chēng)、試劑使用量等信息。在試劑管理方面,平臺(tái)根據(jù)預(yù)約試劑用量、庫(kù)存量計(jì)算后進(jìn)行采購(gòu),入庫(kù)時(shí)針對(duì)強(qiáng)腐蝕品、易燃易爆品、劇毒品分別貯存(每種試劑在標(biāo)管上注明種類(lèi)及名稱(chēng)并采取雙人管理、雙鎖管理)。每日參考軟件上試劑的使用量配備試劑,避免造成浪費(fèi)[7,8]。
1.3.3 加強(qiáng)大型儀器平臺(tái)實(shí)驗(yàn)用品消毒管理
新冠疫情期間平臺(tái)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)用品規(guī)范化管理,在接收高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)實(shí)驗(yàn)用品時(shí)要分類(lèi)分區(qū)單獨(dú)存放,不與其他物品混放,存放區(qū)域應(yīng)保持良好通風(fēng)。同時(shí),大型儀器平臺(tái)應(yīng)按相關(guān)要求對(duì)此類(lèi)實(shí)驗(yàn)用品的外包裝消殺,使用500mg/L含氯消毒液擦拭或噴灑所有外包裝表面,作用15分鐘以上再打開(kāi)使用,如有必要可用清水沖洗去除殘留消毒液。大型儀器平臺(tái)應(yīng)對(duì)此類(lèi)實(shí)驗(yàn)用品存放區(qū)域的環(huán)境表面,包括接觸外包裝的地面、墻面、臺(tái)面等,用500mg/L含氯消毒液擦拭或噴灑消毒,作用30分鐘。拆除實(shí)驗(yàn)用品包裝(含外包裝及內(nèi)包裝)時(shí)應(yīng)盡量避免可能產(chǎn)生氣溶膠或造成溢撒等操作。接觸高風(fēng)險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)用品的人員要做好個(gè)人防護(hù),定期開(kāi)展核酸檢測(cè)和健康監(jiān)測(cè)[9]。
1.3.4 加強(qiáng)大型儀器平臺(tái)環(huán)境監(jiān)測(cè)
大型儀器平臺(tái)在每次實(shí)驗(yàn)活動(dòng)結(jié)束后,要及時(shí)清理生物安全柜內(nèi)及實(shí)驗(yàn)臺(tái)面上的物品。同時(shí),對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面及環(huán)境進(jìn)行必要的消毒處理,并且定期對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行終末消毒。按照有關(guān)規(guī)定,規(guī)范地分類(lèi)收集、包裝、暫存、運(yùn)輸、處置大型儀器平臺(tái)的廢棄物。涉及感染性的廢棄物,應(yīng)經(jīng)過(guò)有效消毒處理后,方可移出大型儀器平臺(tái)。對(duì)于大型儀器平臺(tái)環(huán)境中的臺(tái)面、設(shè)備表面和門(mén)把手等重點(diǎn)部位,平臺(tái)管理員應(yīng)進(jìn)行環(huán)境污染監(jiān)測(cè),如發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)環(huán)境污染,應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急處理程序,并及時(shí)上報(bào)。
1.3.5 大型儀器平臺(tái)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)急措施
平臺(tái)結(jié)合安全理論知識(shí)和工作經(jīng)驗(yàn),針對(duì)危險(xiǎn)因素采取的應(yīng)急措施做了歸納:首先,部分化學(xué)試劑易燃易爆,使用者操作時(shí)應(yīng)避免明火;其次,部分化學(xué)試劑具有腐蝕性,皮膚接觸到這些試劑會(huì)導(dǎo)致化學(xué)性燒傷,因此操作者不能用手接觸面部,尤其不能接觸眼睛、鼻孔、口周?chē)?,如果這些區(qū)域被污染應(yīng)立即消毒;其三,高壓氣體鋼瓶移動(dòng)時(shí)應(yīng)避免碰撞,安裝時(shí)應(yīng)避免漏氣;其四,儀器設(shè)備用電時(shí)電線應(yīng)保持清潔、干燥,并檢查絕緣是否良好,發(fā)生故障時(shí)應(yīng)先切斷電源再進(jìn)行維修;其五,實(shí)驗(yàn)用到的玻璃器皿破損造成劃傷時(shí),應(yīng)先用水沖洗傷口后再消毒上藥并包扎好,再將破損器皿用膠布包裹好放到指定處;其六,有些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)會(huì)加熱液體,操作者應(yīng)戴好護(hù)目鏡,并且不應(yīng)俯視液體,整個(gè)加熱過(guò)程不可離開(kāi)操作現(xiàn)場(chǎng)。如出現(xiàn)高溫燙傷,應(yīng)在患處涂抹燙傷膏,不可弄破水泡,以免發(fā)生感染。雖然實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中存在一定的風(fēng)險(xiǎn),但是只要嚴(yán)格遵守操作流程,嚴(yán)于律己,就可以將風(fēng)險(xiǎn)和損失降到最低[10,11]。
1.3.6 加強(qiáng)安全培訓(xùn)和應(yīng)急演練
大型儀器平臺(tái)需嚴(yán)格按照相關(guān)法律法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)范開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。同時(shí),平臺(tái)應(yīng)定期開(kāi)展培訓(xùn),建立技術(shù)檔案和培訓(xùn)檔案。其中培訓(xùn)內(nèi)容主要包括:?;钒踩褂门嘤?xùn)、高壓氣瓶安全使用培訓(xùn)、高壓滅菌設(shè)備使用培訓(xùn)、防輻射安全培訓(xùn)和滅火設(shè)備安全培訓(xùn)等[5]。大型儀器平臺(tái)應(yīng)根據(jù)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)所涉及的化學(xué)、生物學(xué)特性,結(jié)合實(shí)驗(yàn)活動(dòng)項(xiàng)目,開(kāi)展生物安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,確定風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)、等級(jí)與防控措施。平臺(tái)應(yīng)加強(qiáng)安保力量配置,做好應(yīng)急保障準(zhǔn)備。根據(jù)生物安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估情況,明確意外事件的應(yīng)對(duì)措施,完善應(yīng)急預(yù)案,定期開(kāi)展應(yīng)急演練,提高快速精準(zhǔn)應(yīng)對(duì)能力。值得注意的是,大型儀器平臺(tái)應(yīng)儲(chǔ)備足夠的與風(fēng)險(xiǎn)水平相應(yīng)的防護(hù)裝備、消毒設(shè)備、運(yùn)輸容器、排污搶險(xiǎn)救援器材以及監(jiān)測(cè)設(shè)備[12]。
1.4.1 大型儀器平臺(tái)的安全設(shè)施配置及個(gè)人防護(hù)
大型儀器平臺(tái)在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中應(yīng)配置充足的安全設(shè)施和個(gè)人防護(hù)裝備。其中安全設(shè)施主要包括:監(jiān)控設(shè)備、實(shí)驗(yàn)試劑儲(chǔ)存冰箱、危險(xiǎn)化學(xué)品儲(chǔ)存柜、廢棄物收集站、疫情期間外來(lái)配件儲(chǔ)存消毒站、消防噴淋裝置、消防滅火器和煙霧報(bào)警器等。根據(jù)大型儀器平臺(tái)開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)活動(dòng),依據(jù)相關(guān)規(guī)范細(xì)化人員防護(hù)要求,提高人員生物安全意識(shí),加強(qiáng)培訓(xùn)和檢查,確保防護(hù)裝備(如手套、護(hù)目鏡、防護(hù)服、口罩、帽子、鞋等)的正確使用。從事病原微生物實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的大型儀器平臺(tái)按照《大型儀器平臺(tái)生物安全通用要求》(GB19489-2008)和《病原微生物大型儀器平臺(tái)生物安全通用準(zhǔn)則》(WS233-2017)做好個(gè)人防護(hù)、出入登記管理和健康監(jiān)測(cè)[13]。
新冠疫情發(fā)生以來(lái),大型儀器平臺(tái)加大了醫(yī)用物資的投入,為防疫工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。表1、圖1分別是新冠疫情發(fā)生的前后6個(gè)月內(nèi)的物資領(lǐng)用對(duì)比表和對(duì)比圖,反映了新冠疫情發(fā)生后,平臺(tái)的醫(yī)用物資的領(lǐng)用數(shù)量明顯上升,特別是醫(yī)用口罩、醫(yī)用手套等物品的領(lǐng)用數(shù)量激增??梢钥闯觯笮蛢x器平臺(tái)的安全設(shè)施配置及個(gè)人防護(hù)水平對(duì)防疫抗疫發(fā)揮著不可替代的作用。
表1 新冠疫情前后醫(yī)用物資領(lǐng)用表
圖1 新冠疫情前后醫(yī)用物資領(lǐng)用圖
大型儀器設(shè)備由很多精密部件組成,結(jié)構(gòu)復(fù)雜操作煩瑣,因此為保障大型儀器長(zhǎng)期穩(wěn)定使用,平臺(tái)需要對(duì)儀器進(jìn)行規(guī)范化管理和精心維護(hù)。儀器設(shè)備維護(hù)的好壞直接影響到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,儀器設(shè)備良好的運(yùn)行對(duì)獲取科研數(shù)據(jù)起到事半功倍的效果。平臺(tái)根據(jù)儀器的不同類(lèi)型(如流式細(xì)胞儀、激光共聚焦顯微鏡、雙光子顯微鏡、電子顯微鏡和細(xì)胞測(cè)序儀等)進(jìn)行分類(lèi),并分別進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)。下面以流式細(xì)胞儀為例介紹該儀器的生物安全維護(hù)方法,包括:每日維護(hù)、定期維護(hù)和計(jì)劃外維護(hù)[14,15]。
在BD FACSAria III流式細(xì)胞儀系統(tǒng)中,使用Clean Flow Cell命令使一管清洗液流過(guò)采樣線和流動(dòng)池,此程序可在兩種情況下應(yīng)用,第一種是作為每日維護(hù)程序、第二種是出現(xiàn)較差的光學(xué)性能需要額外清潔時(shí)。表2顯示了流式細(xì)胞儀每日維護(hù)的清潔模式、主要措施和推薦頻率。
表2 流式細(xì)胞儀每日維護(hù)
為了使細(xì)胞儀達(dá)到最佳狀態(tài),流式細(xì)胞儀需要按照以下維護(hù)計(jì)劃執(zhí)行定期維護(hù)(表3)。
表3 流式細(xì)胞儀定期維護(hù)
除每日維護(hù)和定期維護(hù)之外,流式細(xì)胞儀組件應(yīng)定期清潔或檢查磨損情況,必要時(shí)進(jìn)行配件的更換和保養(yǎng)。表4顯示了流式細(xì)胞儀在計(jì)劃外維護(hù)中常見(jiàn)的操作程序和推薦頻率。值得注意的是,所有與生物樣本接觸的細(xì)胞儀表面都可能傳播潛在的致命疾病,所以清潔細(xì)胞儀表面時(shí)穿戴合適的防護(hù)服和手套。為防止電擊,在清潔偏轉(zhuǎn)板之前請(qǐng)關(guān)閉板電壓。為防止電?。ɑ鸹ǎ?,在重新接通極板電壓之前,確保極板完全干燥。
表4 流式細(xì)胞儀計(jì)劃外維護(hù)
在新冠疫情期間,以流式平臺(tái)為例,平臺(tái)管理員嚴(yán)格按照儀器的維護(hù)模式開(kāi)展維護(hù),不斷提升儀器維護(hù)水平,使得七臺(tái)大型流式細(xì)胞儀的使用時(shí)長(zhǎng)不減反增,確保了科研實(shí)驗(yàn)有條不紊地開(kāi)展(表5,圖5)。只有建立完整科學(xué)的儀器管理制度和程序,才能保證科研實(shí)驗(yàn)順利開(kāi)展,最大程度地發(fā)揮大型儀器設(shè)備的作用,為科研工作保駕護(hù)航[16]。
表5 流式細(xì)胞儀在新冠疫情前,后期使用時(shí)長(zhǎng)對(duì)比
圖2 流式細(xì)胞儀在新冠疫情前、后期使用時(shí)長(zhǎng)對(duì)比
基于新冠疫情期間的安全管理措施,流式平臺(tái)的大型流式細(xì)胞儀保持著良好的儀器狀態(tài),這一結(jié)果體現(xiàn)在儀器的日常監(jiān)測(cè)結(jié)果中。圖3、圖4為BD AriaIII流式細(xì)胞儀的Cytometer Setup & Tracking(CST)質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)結(jié)果,其中圖3為流式細(xì)胞儀的各個(gè)通道的光電倍增管電壓(Photomultiplier tube voltage,PMT voltage)的優(yōu)化結(jié)果,圖4為流式細(xì)胞儀的各個(gè)通道的線性結(jié)果。流式細(xì)胞儀單一通道檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(Robust spread,RSD)存在負(fù)相關(guān)的關(guān)系。RSD受儀器本身參數(shù)、PMT條件、熒光素種類(lèi)、抗原表達(dá)和滲漏等因素影響。熒光素、抗原表達(dá)、滲漏通過(guò)影響光子信號(hào),進(jìn)而影響RSD。RSD越高,流式細(xì)胞群越松散,分辨率越低,圈門(mén)的準(zhǔn)確度也隨之降低。
從圖3中可以觀察到,各個(gè)通道的PMT voltage越大,RCV越小,RSD越大。這一結(jié)果表明隨著PMT voltage的升高,RSD也隨之升高,進(jìn)而降低流式檢測(cè)的效果。從圖中可知,在達(dá)到Baseline PMT voltage之前,RSD的上升與PMTV的上升基本呈線性關(guān)系。然而在達(dá)到Baseline PMT voltage之后,RSD會(huì)出現(xiàn)顯著升高,表示儀器的分辨率和檢測(cè)準(zhǔn)確度明顯下降。CST監(jiān)測(cè)為研究者在科研實(shí)驗(yàn)中設(shè)置合適的電壓提供了標(biāo)準(zhǔn)參考值。從圖4中觀察可知,兩黃色豎線之間的范圍為偏差的線性范圍內(nèi),這一結(jié)果反映了流式細(xì)胞儀的各個(gè)通道的線性結(jié)果。線性范圍之外的點(diǎn)越少,表示線性結(jié)果越理想。CST質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)結(jié)果表明,所檢測(cè)的BD AriaIII流式細(xì)胞儀及相關(guān)通道工作狀態(tài)良好,可以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)需求。流式細(xì)胞儀儀器狀態(tài)的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,大型儀器生物安全管理為保障新冠疫情期間科研工作的順利開(kāi)展發(fā)揮了不可替代的作用。
圖3 BD AriaIII 各通道PMTV優(yōu)化結(jié)果 (a)PE-Cy7(b)PerCP-Cy5-5(c)PE-Texas Red(d)PE(e)FITC(f)APCCy7(g)Alexa Fluor 700(h)APC(i)Indo 1 Blue(j)Indo 1 Violet
圖4 BD AriaIII 各通道線性結(jié)果 (a)PE-Cy7(b)PerCPCy5-5(c)PE-Texas Red(d)PE(e)FITC(f)APC-Cy7(g)Alexa Fluor 700(h)APC
安全穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和良好的儀器狀態(tài)是科學(xué)研究工作的重要保障。在新冠疫情背景下的生物醫(yī)學(xué)大型儀器平臺(tái)管理中,安全管理的作用不容忽視。其中,新冠疫情期間大型儀器平臺(tái)的人員準(zhǔn)入制度、設(shè)備環(huán)境要求、規(guī)范化管理措施和物品管理措施等內(nèi)容的管理經(jīng)驗(yàn)和新思路為保障平臺(tái)的安全運(yùn)行提供了重要支撐。在此基礎(chǔ)上,大型儀器設(shè)備的保養(yǎng)維護(hù)工作為提高儀器的使用效率、減少儀器故障率和提高疫情期間儀器使用者的安全保障率做出了重要貢獻(xiàn)。與此同時(shí),大型儀器的功能監(jiān)測(cè)也為科研實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行提供了有效支撐。在新冠疫情背景下,大型儀器平臺(tái)管理人員和科研人員更加深刻認(rèn)識(shí)到,為了保障儀器平臺(tái)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),在做好日常工作的同時(shí)應(yīng)居安思危,時(shí)刻保持風(fēng)險(xiǎn)意識(shí),切實(shí)做好儀器安全管理。在今后的安全管理工作中,平臺(tái)管理人員應(yīng)不斷探索管理方法,更好地引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)者全方位地參與到實(shí)驗(yàn)室的安全管理工作中來(lái),為生物醫(yī)學(xué)大型儀器平臺(tái)的建設(shè)和管理作出更大貢獻(xiàn)。