1、医学实验室的生物安全管理,中山大学: 朱振宇 教授,目录,生物安全的相关问题生物安全管理必要性生物安全实验室国内外生物安全实验室现状实验室生物安全管理建议及展望,霍乱 SARS,每年全球死亡人口中大约有14是死于传染病。在非洲，60以上的人口死亡是由于传染病 .严重的是，传染病除了通过生活接触、空气、水源等途径传播外，实验室也成为重要的感染源。,研究员不幸感染传染病毒不外乎以下三个方面的原因：一是实验室的硬件环境有没有达到要求；二是实验室的软件环境，管理是否到位；三是实验室的操作人员有没有遵守规范。,SARS的爆发给实验人员敲响了警钟,但遗憾的是时至今日,实验室的生物安全防护问题仍未能得到足够
2、的重视.,世界卫生组织实验室生物安全手册和卫生部微生物和生物医学实验室生物安全通用准则等的颁发对于实验室生物安全防护工作的开展具有积极的指导作用。,概述,生物安全定义 生物安全(Biosafety) 是研究各种生物因素对人类健康的影响以及对生物危害(Biohazards) 进行有效控制(Containment) 的理论及技术措施的新兴边缘学科。,生物因素主要指各种微生物,但也包括寄生虫、昆虫以及花粉和其它致敏原。,它最初主要研究在处理和保存各种致病微生物的实验室中如何控制微生物对操作者及周围环境的危害,以后这个概念扩大到环境中各种生物因素对人类的直接影响(致病) 和间接影响(经济损失)。,生物
3、安全的原理,1 生物安全的原理之一 根据微生物对人类致病性的强弱,分为4 个等级,相应地把生物医学实验室的生物安全等级也分为4 级。见下表.,生物安全的原理,1 生物安全的原理之二 :两级安全屏障 一级屏障( Primary barriers) :以防止微生物对操作者个人和实验室内环境的污染为目标,包括:实验室操作在生物安全柜中进行及操作者使用个人防护用品( Personal Protective Equipment s ,PPE) 。,生物安全的原理,二级屏障( Secondary barriers) :以防止微生物污染外环境为目标包括室内保持负压,防止气溶胶逸出、排气经高效滤材过滤后方能排
4、出室外,一切污染材料必先高压灭菌或经充分消毒后方能拿出,下水须经高温消毒后方能排入公共下水系统。人员应更衣、淋浴后方能离开 .,控制污染的原则包括3 方面内容:实验技术操作规程、安全设备和实验室设计。,生物安全问题的研究进展,对人类健康有害的生物因素种类繁多,广泛存在于周围环境中。随着生产的发展和生活条件的改变,生物危害日益严重，对生物危害的研究也不断深入。,生物安全是由微生物学、环境医学、临床医学、建筑工程学、空气生物学等多学科交叉形成的一个新领域，并正在发展成为一门新的综合学科。,美国有些大学开设了专门课程,如杜克大学为毕业后教育开设了生物危害科学(Biohazard Science) 课
5、程,并成立了美国生物安全学会(ABSA) 。,从1990 年开始,美2 年召开一次生物安全学术研讨会,1994 年在亚特兰大召开的研讨会有500 人参加。会议特别强调生物安全问题在现代社会中的重要性。,生物安全问题的研究进展,在美国的全国性医学研究机构, 如国立卫生研究院(NIH) 和疾病控制和预防中心(CDC) 都设有生物安全部门。,很多大学、生物医学研究机构、医院、生物技术企业单位都设有负责生物安全的专职人员。一些大学经常举办生物安全专业培训班,以培养社会急需的生物安全专家。,此外,还产生了一批专门生产生物安全设备和防护用具的企业,供应各种生物安全操作箱、正压工作服。个人防护用品、各种安全
6、测试仪器,以及专门用于生物培养物保存、运送的包装用品等。,生物安全问题的研究进展,室内环境微生物及生活废弃物处理的研究已经成为生物安全研究的重要课题。,人们发现,必须改进建筑设计及改变建筑材料,才能有效地控制室内微生物,如通风管道和冷却水中常有军团杆菌存在,医院污染物和污水常是引起传染病流行的来源。,上述这些都必须以改进建筑设计和改善消毒设备上加以解决。,实验室成为感染源,归纳起来，实验室成为感染源有以下3种情况：事故性感染。一般是由于实验室人员在操作过程中出现疏忽，使微生物污染了环境，直接或间接感染实验人员；,实验室成为感染源, 动物性感染。通常是由于实验人员接触了被微生物感染的实验动物而导
7、致感染；,实验室成为感染源, 气溶胶感染。由于实验室中的病原微生物是以气溶胶的形式飘散在空气中的，因此吸入这种空气就会造成感染。,加强实验室生物安全管理的必要性,目前随着生物技术的迅猛发展,生物安全问题已经成为影响整个国家、整个世界政治、经济、安全与和平的大命题。,近年来,特别是美国炭疽感染事件后,生物安全问题备受国内外关注,生物安全术语也经常见诸于政府或非政府组织文件,见诸于各类媒体。 生物安全已经成为国家安全的组成部分。,作为发展我国生物技术和安全,直至担负国家安全重任的科技预备人才,作为直接从事生命科学和生物医学领域前沿科学研究的工作人员和研究生,开设最新意义上的生物安全课程实在是迫在眉
8、睫。,加强实验室生物安全管理的必要性,1 生物武器和生物恐怖的潜在威胁 20 世纪整个国际社会为禁止生物武器进行了不懈的努力,取得了一些进展。然而,进入21 世纪,生物武器的潜在威胁却已大大增加。,一些国家和地区可能仍在继续研制和发展生物武器,另外生物技术的迅速发展大大增强了生物武器的潜在威胁,以美国炭疽事件为标志的生物恐怖对国际安全已经构成了现实威胁。,加强实验室生物安全管理的必要性,2 生物技术的负面作用 生物技术的负面作用主要表现为:一是人们在开发利用生物技术时,有可能出现意想不到的安全问题。正如目前广受关注的各类转基因活生物体环境释放后对生物多样性所构成的危害。,二是基因工程药物、疫苗
9、,转基因食品,基因治疗等都可能存在类似问题。,三是生物技术的误用以及生物技术的非道德应用也可能带来很大的安全隐患。体细胞克隆人的研究便是突出一例。,加强实验室生物安全管理的必要性,3 生物资源及生物多样性面临的威胁 从生物安全的角度来讲,外来物种的入侵、生物资源的流失有可能给国家利益造成巨大损害。转基因生物体环境释放对生物多样性带来很大威胁。,加强实验室生物安全管理的必要性,4 微生物学实验室的安全隐患 微生物实验室管理上的疏漏和意外事故不仅可以导致实验室工作人员的感染,也可造成环境污染和大面积人群感染。,国内外实验室意外感染的事故并不少见,严重者不得不宰杀成千上万只实验动物,甚至导致实验室工
10、作人员死亡。,加强实验室生物安全管理的必要性,生物安全问题,已经引起我国政府的重视。 卫生部于2002 年11 月颁布了微生物和生物医学实验室生物安全通用准则。,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局于2004 年4 月5 日发布了实验室生物安全通用要求 。,世界卫生组织2003 年4 月第二版实验室生物安全手册,实验室生物安全通用要求,为了加强我国实验室生物安全的管理,国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会于2004年5月发布了实验室生物安全通用要求( GB19489 - 2004)的强制性国家标准,并于2004年10月1日正式实施。,该标准在实验室生物安全管理、实验室的建设原则、生
11、物安全分级、实验室设施设备的配置以及个人防护和安全行为的要求,实验室安全的管理等方面作了统一规定,确定了不同等级实验室的建设和评价标准。,意义： 它的发布是我国实验室生物安全管理,公共卫生体系建设发展史上的一件大事,它标志着我国实验室生物安全的管理进入了科学、规范和发展的新阶段。,它的实施为我国预防控制传染病,应对紧急突发事件和抗击生物恐怖奠定了很好的基础,将有利于推动和促进我国实验室生物安全管理水平的提高。,该标准还根据所操作的生物因子的危害程度和采取的防护措施，将生物安全实验室的生物安全防护水平分为4级，一级防护水平最低，四级防护水平最高。确定了不同等级水平实验室的建立和评价标准。,病原微
12、生物实验室生物安全管理条例,2004年国务院常务会议通过病原微生物实验室生物安全管理条例。,条例分为七章：总则、病原微生物的分类和管理、实验室的设立与管理、实验室感染控制、监督管理、法律责任、附则，共72条。 该条例加强了实验室生物安全管理，保护实验室工作人员和公众的健康。,例举,从事高致病性相关实验应有2名以上人员共同进行高致病性病原微生物发生泄漏应立即采取紧急措施造成传染病传播严重后果的实验室人员将受到处罚原微生物菌种或样本不得通过公车和城铁运输,生物安全实验室的相关问题,1 概念 生物安全实验室是指应用于涉及具有传染可能性的微生物实验的生物实验室。,不同危害群的微生物必须在不同的物理性防
13、护条件下进行操作一方面可防止实验人员和其他物品受到污染，同时也可防止其释放到环境中。,物理性防护是由隔离设备、实验室的设计及实验实施等3个方面所组成。根据其密封程度的不同，国际上一般将生物安全实验室分为P1、P2、P3和P4 4个生物安全等级。,目前，国际上主要建设和使用的生物安全实验室为防护等级相对较高的P3实验室和P4实验室,生物安全实验室的相关问题,生物安全实验室的分类 目前，在生物安全实验室的建设和使用管理方面，美国和西欧等发达国家处于世界领先地位具有丰富的经验。美国国立卫生研究所和美国疾病控制中心实验室按照生物安全级别标准，对生物安全实验室进行了分级。,一级生物安全防护实验室 实验室
14、结构和设施、安全操作规程、安全设备适用于对健康成年人已知无治病作用的微生物。 一般无须使用生物安全柜等专用安全设备。如用于教学的普通微生物实验室等。,二级生物安全防护实验室 实验室结构和设施、安全操作规程、安全设备适用于人或环境具有中等潜在危害的微生物。 应设置实施各种消毒方法的设施，如高压灭菌锅，化学消毒装置等对化学废弃物进行处理。实验室宜有不少于每小时3-4次的通风换气次数。,三级生物安全防护实验室 实验室结构和设施、安全操作规程、安全设备适用于主要通过呼吸途径使人传染上严重的甚至是致死疾病的致病微生物及其毒素，通常已有预防传染的疫苗。,生物安全实验室图例,生物安全实验室,P3P4实验室工
15、作原理 P3P4实验室全称为“生物安全防护ZII级实验室”。整个实验室完全密封，室内处于负压状态，从而使实验室内部的气体不会跑到外面而造成污染。,其中四级生物安全(P4)是生物安全实验室等级最高的实验室，可以有效阻止传染性病源释放到环境中，同时给研究人员提供生物安全的保证。,在P3、P4实验室众多的安全措施中，最主要的措施还是一级屏障和二级屏障。一级屏障为生物安全柜和实验服(或正压防护服)，二级屏障主要为实验室气流控制及灭菌设施。,生物安全柜,生物安全柜是生物安全实验室中极为重要的设备。其主要原理是使安全柜内保持负压，气流只能从外部进入安全柜，使柜内的病源微生物不能逸出从而保护工作者，同时其循
16、环风和排风经过高效过滤器(HEPA)过滤，又能保护产品和环境。,P3、P4实验室内的HEPA与普通洁净室内的HEPA的不同之处在于，后者用于过滤空气中的尘埃粒子，前者则承担了阻断空气中的病源微生物通过气流途径传播出去的任务,有两种办法解决这一问题： 一是更换前将HEPA进行就地消毒，这要求在设计时采取适当措施，能将其就地隔离并消毒； 二是采用像瑞典CAMFIL公司生产的专用于生物污染的高效过滤器箱，其特殊的气密袋结构能在污染过滤器完全不接触外界的情况下进行更换，然后将其焚烧或消毒处理。,生物安全柜原理,A：用于连接等臂长手套的舱孔；B：窗口；C：两个排风HEPA 过滤器；D：送风HEPA 过滤
17、器；E：双开门高压灭菌器或传递箱；F：化学浸泡槽。安全柜需要有与独立的建筑物排风系统相连接的排风接口。,级生物安全柜,级生物安全柜用于操作危险度4 级的微生物材料，可以提供最好的个体防护。 级生物安全柜可以将几个手套箱连在一起以增大工作面积，适用于三级和四级生物安全水平的实验室。,生物安全柜的操作,手和双臂伸入到生物安全柜中等待大约一分钟，以使安全柜调整完毕并且让里面的空气“扫过”手和双臂的表面以后，才可以开始对物品进行处理。,P3、P4实验室是实现生物安全的有力保障，但除了上述硬件设施外，更为关键的是必须要严格遵守实验室的安全操作规程，才能真正发挥P3、P4实验室的功能，达到生产安全的效果。
18、,国外生物安全实验室发展现状,美国 2003年1月。美国总统布什在国情咨文中宣布，为防范生化恐怖袭击，美将实施“生物盾”计划(ProjectBioshield)，目的是使美国在遭受诸如天花、炭疽、肉毒杆菌毒素、埃博拉病毒以及鼠疫等生物武器攻击时能迅速获取安全而有效的疫苗、药物和治疗手段。,据报道，美国P4设施的首次建设经费约为l 5000万美元，年度支持经费约为l 500万美元。美国是世界上拥有P4实验室最多、面积总和最大的国家。,美国现有6个研究机构拥有标准的P4实验室。1个研究机构拥有接近P4水平的实验室，P4实验室的数量为22个总面积超过20 00om 。,“911”事件和炭疽邮件事件后
19、，德克萨斯大学医学部、犹他州大学、波士顿大学医学研究中心等研究机构和大学也都提出了建立P4实验室的申请。,法国,世界上最先进的高危病毒实验室是坐落在法国里昂的让梅里厄P4实验室。这个实验室1999年3月开始运作其除了研究最毒、最新的病毒外，也对历史上旧的、变种的病毒作深入的研究、建档。并找出治疗的方法。让梅里厄P4实验室全部用由玻璃和钢材建成。被一致公认为“新一代P4的首创”。,我国生物安全实验室发展现状,目前，我国的北京、上海、广东、湖北、黑龙江等省市都拥有自己的P3实验室，SARS疫情爆发之前，我国已有l0多个P3实验室，估计目前其数量至少20家以上。,2003年7月23日，中国科学院与武
20、汉市人民政府签署了共建生物安全四级(P4)实验室协议书，这意味着中国内地首座P4实验室将落户武汉。该P4实验室项目以现有中科院武汉病毒所为依托建设，一期投资近l亿元人民币。预计2006年投入正常运转。,据报道，广东省疾病控制中心也拟在番禺市南村镇南大公路南侧建设一座P4实验室。此外。 我国台湾地区也正在建设一座P4实验室。,我国生物安全实验室发展现状,2004年我国从法国引进了4台移动式P3实验室，分别配备给国家疾控中心，上海、北京、广东疾控中心，供各省市疾病预防控制中心管理使用。,我国生物安全实验室发展现状,生物安全方面的条例与法规 我国在生物安全方面也制定了一些相应的条例和法规。1989年
21、2月颁布的中华人民共和国传染病防治法。 中华人民共和国卫生部于2002年发布的行业标准(WS2332002)微生物生物医学实验室生物安全通用准则中，对生物安全三级(P3)实验室进行了规范。该准则已于2003年8月1日正式实施。,我国生物安全实验室发展现状,除前所述，国家还颁布了一系列法令条例来规范实验室的生物安全管理：1、中华人民共和国传染病防治法(2004年8月28日修订版)2、国务院424号令病原微生物实验室生物安全管理条例(2004年11月27日)3、GB50346生物安全宴验室建筑技术规范2004年9月1日实施,实验室的生物安全管理,1 实验室消毒 实验室消毒主要包括实验室空气消毒,地
22、面、墙壁、门窗消毒和检验用具消毒3 个方面。,1.1 实验室空气消毒当室内有人时,首先开窗通风,如不能开窗时,要安装大功率的排风扇强行通风,并保证空气的单向流通,还可用乳酸加热熏蒸,每日2 次。,1.2 地面、墙壁、门窗消毒用0. 5 %1 %过氧乙酸喷雾,每日2 次3 次,用量为50 ml/ 2300 ml/ m2 ,作用时间不少于30 min。实验台、桌面、椅子等物品,每日用0. 2 %0. 5 %的过氧乙酸擦拭1 次2 次。,1.3 检验用具消毒完成检测操作后,检验仪器的表面及进样口用0. 2 %0. 5 %的过氧乙酸擦拭数遍后再用清洗剂。,实验室的生物安全管理,2 实验室操作要求 实验
23、室操作要求分为标准微生物操作要求和特殊操作要求。前者是指实验室的共性要求，所有级别的生物安全必须遵守；后者是指根据特定生物安全的级别提出的特殊要求。,2.1 标准微生物操作要求包括：A.不准在实验室进食、饮水和抽烟，工作时间无关人员不得随便进入实验室，使用自动加样器，手拿培养物后或出实验室前洗手，尽量避免溅洒和气溶胶的发生，工作表面有溅出物或工作结束后要进行消毒，实验垃圾要消毒后处理，有尖锐物处理制度，有防止昆虫和鼠类进入实验室的措施。,.,B.安全装备为达到生物安全的目的，实验室应具有相应的安全装备。 安全装备包括两部分，一部分是实验室操作设备，如生物安全柜等。生物安全柜的作用是对环境和操作
24、者进行生物安全保护，如果生产制品，对制品亦进行保护；另一部分是个人防护装备：个人防护用品主要有工作服、隔离服、防护服、工作帽罩、眼罩、面罩、手套、呼吸保护装置及正压气体供应工作服。,C.生物安全水平根据所操作的病原不同分为1-4级，对于不同水平的生物安全要求，采取不同的感染控制措施。根据措施的不同性质，将这些控制措施分为初级控制措施和次级控制措施。,初级控制措施包括微生物实验室操作要求和安全防护装备，后者又称为一级防线。 次级控制措施主要指实验室的一些特定设施和结构，又称为二级防线。 对于实验室建筑结构方面的要求有时又称为三级防线。,实验室的生物安全管理,3 实验室设备 和良好的操作规程一起,
25、安全设备的使用将有助于降低处理生物安全危害时的危险。有关设备使用的基本原则应该是：(1 )用来阻止或限制操作者和感染物之间的接触。(2) 构成材料应该防水、耐腐和满足结构要求。,(3) 装配的应该没有毛头、锐边和随意挪动 的部分。(4 )设备的设计、构造和安装应便于简单操 作,并提供保养、清洁、去污和认证测试。(5 )尽可能避免使用玻璃和其他易碎物品。,必须的生物安全设备1 助吸器避免用口吸,助吸器可有多种不同设计。2 生物安全间(或生物安全柜) ,下列情况下使用：(1) 处理感染物质。 (2) 有较高危险的吸入感染时。(3) 执行可能产生气溶胶的步骤,包括:离心、研磨、混合、剧烈震荡或混合、
26、打开盛有感染物质的容器且容器内的压力与周围压力不同等。,3 在生物安全间也可选择使用电子转移环以降低气溶胶的产生。4 带有螺旋冒的管子和瓶子。5 用以消毒感染物质的高压消毒锅。6 塑料可处理的吸管,只要可以做到,避免使用玻璃吸管。7 高压消毒锅和生物安全间等设施在投入使用之前,应必须通过正确方法验证,根据厂家说明,应定期进行重复验证。,建议及展望,建议:1.建立监管体系，健全监督机制，在评估、准人、审查、监督、事故调查等各个环节。对微生物菌毒种、实验室、工作人员以及微生物学研究开发生产活动，依法从严监管；2.完善机制，依法监管才是防止事故、确保安全的有效途径，也是国际上大多数国家的通行做法。,展望 生物安全实验室是一柄“双刃剑”它的应用可能造福人类，也可能为人类带来种种“祸害”。我们在积极建设生物安全实验室的同时，必须加强生物安全实验室的管理，防止发生事故。 我国生物安全实验室的建设将向着标准化、安全性和实用性的方向发展,为我国医药和生物技术的发展创造良好的实验环境。,谢谢 !,
