生物安全实验室的类型和防护要求

三、生物 安全实验室的类型和防护要求

生物安全实验室是通过防护屏障和管理措施以达到要求的微生物实验室和动物实验室,是进行科研的、特殊的专业实验室,因此常用于各类医学病毒研究、生物及微生物实验、疫苗研究试验等。审批手续复杂,建设要求很高,运行监管严格,从选址到布局、从流线到工艺、从设备到管理等多方面均有特殊要求。

根据微生物及其毒素的危害程度不同,以及所需的实验室设计要求、建筑构造、防护设施、仪器操作和运行程序不同,国际上将生物实验室按照生物安全水平(biosafety level,BSL)从低至高依次分为P1(protection level 1)、P2、P3和P4四个等级。P4实验室是生物安全最高等级的实验室,但里面微生物及其毒素的危害等级也是最高的,一旦发生微生物及其毒素泄露,后果不堪设想。

(一)P1实验室(BSL-1)

相对应的是基础实验室——一级生物安全水平,对人体、动植物或环境危害程度较低,一般适用于对健康成年人无致病作用的微生物研究(如麻疹病毒、腮腺病毒等)。可在公开的实验台面上进行实验操作,不需要特殊的安全保护措施,不需要生物安全柜(biosafety cabinet,BSC),实验人员只需经过基本的实验程序培训后即可操作。

(二)P2实验室(BSL-2)

相对应的是基础实验室——二级生物安全水平,适用于对人体、动植物或环境具有中等危害或具有潜在危险的微生物研究(如流感病毒等),对健康成人、动物和环境不会造成严重危害,已具备有效的预防和治疗措施。实验操作者必须经过相关研究的操作培训,且由专业实验室工作人员指导。对P2级别及以上的实验室,按规定须配备生物安全柜,通过将柜内空气不断抽出而形成负压,以防止实验操作中产生的气溶胶向外扩散。对易于污染的物质或者可能产生污染的情况需要预先处理准备,可能涉及或产生有害生物物质的实验操作必须在二级生物安全柜内进行。注意事项主要有:(1)实验室建设必须符合BSL-2的要求;(2)实验室门应上锁并可自动关闭,门应有可视窗;(3)有足够的存储空间摆放物品,工作区域有存储空间和存放个人衣物的条件;(4)在实验室内配备高压蒸汽灭菌器、生物安全柜、应急喷淋装置、实验服、手套等;(5)以机械通风为主,有稳定可靠的水电供应和应急照明;(6)实验室出口应有非常醒目的安全标识。

(三)P3实验室(BSL-3)

相对应的是防护实验室——三级生物安全水平,适用于处理对人体、动植物或环境具有高度危害性,主要通过呼吸途径使人传染上严重的甚至致死疾病的致病微生物及其毒素的研究(如炭疽芽孢杆菌、鼠疫杆菌、结核分枝杆菌、狂犬病毒等)。通常已具备预防和治疗措施,进行试验研究的物质一般都是本土或者外来的,有可能通过呼吸传染致病或有生命危险的物质。实验操作者需要严格进行防护,必须使用二级或者三级生物安全柜,以免暴露于这些有潜在危险的物质中。注意事项主要有:(1)整个实验室完全密封,室内处于负压状态、气体不会泄露到外面而造成污染;(2)实验室内必须安装二级或三级生物安全 柜,所有涉及感染材料的实验操作应在生物安全柜中进行;(3)在进行感染性组织培养、有可能产生感染性气溶胶的实验操作时,必须使用个体防护设备;如果无法安全有效地将气溶胶限定在一定范围内时,应使用呼吸保护装置;(4)工作时必须戴手套(以两副为宜),一次性手套必须先消毒再丢弃;实验室中必须配备有效的消毒剂、眼部清洗剂或生理盐水,且易于取用,可配备应急药品;(5)进入实验室工作区域之前,应在专用的更衣室(或缓冲间)穿着背开式工作服或其他防护服;工作完毕必须脱下工作服,不得穿工作服离开实验室;可再次使用的工作服必须先消毒后清洗。

(四)P4实验室(BSL-4)

P4实验室是人类迄今为止能建造的生物安全防护等级最高的实验室,专用于烈性传染病研究与利用。相对应的是最高防护实验室——四级生物安全水平,适用于对人体、动植物或环境具有高度危害性,通过空气气溶胶途径传播或传播途径不明、目前尚无有效疫苗或治疗方法的致病微生物或其毒素的研究(如埃博拉病毒、马尔堡病毒、拉沙病毒、新冠病毒等)。进行试验研究的物质都是一些极具危险且可致命的有毒微生物,操作者必须熟悉实验室设计、建筑构造、保护设施、运行管理等,接受过针对极高危险微生物及其毒素研究的严格培训,也必须接受在此研究领域有丰富经验的实验研究人员的指导或监管,严禁独自一人在P4实验室内工作。要严格控制人员和物资进出并加强监管,必须有详细的实验研究操作手册。P4实验室一定要单独建造或设置在一栋大楼中与其他任何地方都能分开的独立房间内,必须配备三级生物安全柜、穿戴加正压防护服。P4实验室的安全设备和个人防护注意事项除比P3实验室更加严格外,还有:(1)实验室必须具备完整的供气系统、排气系统、真空系统、消毒系统;(2)进入实验室前必须换衣服;(3)离开实验室前必须淋浴;(4)带出实验室的所有材料必须消毒;(5)其他特别规定和要求。

在2003年SARS暴发后,我国政府战略性启动了P4实验室的规划建设,参照国际上高等级生物安全实验室的建设要求和中国相关的建设标准,决定在湖北省武汉市江夏区的中国科学院武汉病毒研究所郑店园区内建设“中国科学院武汉国家生物安全实验室”(简称武汉P4实验室)。在引进法国里昂P4实验室技术和装备的基础上,中法双方合作完成了实验室的设计,中国完成了实验室的建设和主要设施设备的安装,历经10多年终于在2015年1月建成了世界上最先进的P4实验室,标志着我国正式拥有了研究和利用烈性病原体的硬件条件的首个P4实验室,成为我国传染病防控的研究和开发中心、烈性病原的保藏中心和联合国烈性传染病参考实验室,在国家公共卫生应急反应体系和生物防范体系中发挥核心作用和生物安全平台支撑作用。P4实验室人员进出的控制和管理制度极其严格,进入P4实验室要花费至少30分钟进行层层消毒,包括沐浴、二次更衣、缓冲等步骤后才能入内。研究人员必须换上隔离正压防护服,外形很像宇航服,头部是透明的充气罩,下端连接着一条蓝色的呼吸带,呼吸带另一端悬挂连接在屋顶的管道上,这样能保证研究人员在防护服内进行呼吸循环,和外界空气不发生任何接触,以确保自身安全。研究人员离开实验室时,必须经过化学淋浴消毒正压防护服表面。P4实验室对各方面都进行了非常严格的安全防控,既要保护研究人员,也要确保周围环境安全,所有排出的气、水、物等都必须事先经过严格处理,达到标准后才能排放。

总之,在P3、P4实验室安全措施中,最主要的是根据规范设置一级屏障和二级屏障,分别是实验人员和外界环境的保护伞,超高的清洁级别、恒温恒湿以及压差都是实验安全的重要保证。