2019 年 12 月底,武漢爆發新型冠狀病毒(2019-nCoV)感染導致的肺炎,2020年1月22日國家衛生健康委員會發布《新型冠狀病毒感染的肺炎實驗室檢測技術指南(第二版)》中指出實驗活動暫按照病原微生物危害程度分類中第二類病原微生物進行管理,有要求如下:
1、
病毒培養 在病毒的分離、培養、滴定、中和試驗、活病毒及其蛋白純化、病毒凍干以及產生活病毒的重組試驗等操作應在具有開展相應活動資質的生物安全三級(Biological Safety Level 3,BSL-3)實驗室進行;
2、
動物感染實驗 指以活病毒感染動物的實驗,應在具有開展相應活動資質的動物(Animal)BSL-
3(ABSL-3)實驗室進行操作。
3、未經培養的感染性材料的操作 未經培養的感染性材料在采用可靠的方法滅活前進行的病毒抗原檢測、血清學檢測、核酸檢測、生化分析等操作,應在生物安全二級(BSL-2)實驗室操作,但個人防護裝備參照生物安全三級(BSL-3)實驗室的防護要求。
WHO 和美國 CDC 等也發布了相關指南,指導實驗室檢測及臨床診治,指南建議核酸檢測在生物安全第二等級(BSL-2)設施中進行。
從目前掌握的新型冠狀病毒的生物學性狀、傳播特性、致病性、臨床資料等信息,考慮到新型冠狀病毒感染聚集性發病且有重癥病例,并有死亡病例的特點,實驗活動暫按照病原微生物危害程度分類中第二類病原微生物進行管理,和口蹄疫、高致病性禽流感病毒、艾滋病毒(I型和II型)、SARS冠狀病毒等大家常見病毒為同一類,這樣就對實驗室生物安全方面提出了挑戰。
本文將從試驗廢棄物處理、試驗設備和空間消毒滅菌、標本運輸安全等三個方面對潛在風險層面進行分析,以供相關專業人士參考。
一、試驗廢棄物
根據GB19484-2008《實驗室安全通用要求》中規定,生物安全三級(BSL-3)實驗室在防護區內需設置生物安全型的雙扉高壓蒸汽滅菌柜,試驗過程中產生的固體廢棄物和少量液體廢物物需經過專用的高壓蒸汽滅菌柜滅活后排出。因此,生物安全型的雙扉高壓蒸汽滅菌柜是生物安全三級(BSL-3)實驗室不可或缺的設備,同時生物安全型的雙扉高壓蒸汽滅菌柜在制造和選型方面有著特殊的要求。
1、生物安全密封方面的要求 生物安全型的雙扉高壓蒸汽滅菌柜橫跨污染區和非污染區,這樣就對滅菌柜和墻面的密封提出了較高的要求,正常情況下在裝載側進行生物安全密封,故在設備選型過程中需要注意滅菌柜腔體外側至設備設備外側裝飾板內側從上到下、從左到右需要至少用AISI 304不銹鋼板滿焊。同時在設備外層裝飾板與墻壁的密封處需要用不銹鋼板進行錨定并用優質硅膠進行密封。特別要注意的是在設備與墻壁密封處不用不銹鋼板錨定只是簡單的用硅膠進行密封在長時間運行后因硅膠老化發生病毒泄漏,造成生物安全事故。如1967德國馬爾堡病毒實驗室感染事件、1979年前蘇聯斯維爾德洛夫斯克炭疽菌泄漏事件、2003年新加坡國立大學實驗室SARS感染事件、2004中國大陸中國疾病預防控制中心實驗室SARS感染事件等等。
2、進氣過濾器方面的要求 按照滅菌設計要求需配置可更換濾芯的不銹鋼外殼的空氣過濾器。過濾后的空氣用于滅菌循環結束后平衡腔體內外壓力和對門加壓密封,對0.2um過濾器過濾效率至少要到達99.9 % ,同時過濾器需帶有批次在線滅菌功能,建議每年更換1次。
3、滅廢過濾器 生物安全三級(BSL-3)實驗室裝載側位于走廊側門的污染區,在開門時可能會含有病原微生物的空氣進入高壓蒸汽滅菌柜腔體,同時被滅菌的廢棄物中也會含有病原微生物,在開始滅菌抽真空時腔體內的空氣必須經過高效過濾器過濾方可排出,高效過濾器在每個滅菌循環中都應該被滅菌,該過濾器建議每年更換1次。
4、進蒸汽的方式 相較與普通的高壓蒸汽滅菌柜而言,生物安全型高壓蒸汽滅菌柜進蒸汽的位置有較大的不同。普通的高壓蒸汽滅菌柜的蒸汽由蒸氣發生器產生純蒸汽后通過不銹鋼管路從腔體的側面或頂部分布器在腔體內分布,滅菌循環開始后腔體內空氣、空氣蒸汽混合物通過腔體底部的排水口排出,而生物安全型高壓蒸汽滅菌柜的蒸汽則由腔體底部進入腔體,滅菌循環開始后腔體內的空氣、空氣蒸汽混合物通過滅廢過濾器過濾后排出,從而避免開始滅菌抽真空過程中腔體含有致病微生物的空氣、空氣蒸汽混合物被排出實驗室。
5、滅菌冷凝水處理 普通的高壓蒸汽滅菌柜開始滅菌循環后產生的冷凝水直接通過排水口排入地漏,而生物安全型高壓蒸汽滅菌柜在開始滅菌循環后產生的冷凝水則是會被收集滅菌,待滅菌完成后才會通過地漏排出。
二、試驗設備和空間消毒滅菌
生物安全實驗室是通過實驗室設計建造、實驗設備的配置、個人防護裝備的使用,通過嚴格遵守預先制定的安全操作程序(SOP)和管理規范等綜合措施,確保操作生物危險因子的工作人員不受實驗對象的傷害,確保周圍環境不受其污染,但往往在實驗室中與各種病原微生物相關,所以做好安全防護和環境消毒滅菌是預防的重要手段。
傳統的方法多采用甲醛熏蒸和紫外燈照射的方法,由于甲醛具有刺激性氣味,而且對眼睛、呼吸道、皮膚具有不良刺激,高濃度溶液可引起皮膚凝固性壞死,為A類致癌物質。在甲醛滅菌后需要進行中和,中和后白色會有結晶物產生,且很難完全清除。紫外燈照射照射方法滅菌因紫外線照射需要直接照射被消毒物體表面或空氣才起作用,而對被遮擋的墻壁表面、地面和工作臺面等則不起作用。隨著大家對環境和人身安全的關注,氣化過氧化氫空間滅菌技術越來越受到設備使用的喜愛,它是一種將液態過氧化氫轉換成氣態過氧化氫的滅菌方法,其主要特點是干燥、作用快速、無毒無殘留等優越性。
1、滅菌全過程控制 作用原理是將30%~35%濃度液體過氧化氫通過高溫閃蒸板氣化成氣態過氧化氫,然后輸送到實驗室空間內,過氧化氫氣體進行分子無規則布朗運動對空氣和物體表面進行消毒。該技術普遍運用于生物安全實驗室。過氧化氫消毒包括準備階段(預熱除濕)、調節階段(過氧化氫氣體快速注入)、滅菌階段(過氧化氫氣體慢速注入以維持其室內濃度)、降解通風4個階段。
2、閃蒸溫度控制 眾所周知,35%濃度的液體過氧化氫沸點是108℃,傳統的低溫閃蒸技術無法實現過氧化氫完全氣化,這樣就會在滅菌全過程中有高濃度的過氧化氫液體被噴射到設備表面、彩鋼板墻面及環氧地坪處,從而造成腐蝕氣泡,而這些腐蝕氣泡可能會給了氣溶膠傳播這一類致病微生物隱藏空間,無法運行氣化過氧化氫空間滅菌技術進行完全滅菌,從而導致實驗室發生感染,比如結核分枝桿菌。
3、數據傳輸 由于生物安全三級(BSL-3)實驗室是密閉的負壓實驗室,無法像普通實驗室一樣進行數據的紙質數據的記錄和直接傳遞,目前多采用實驗數據記錄與傳輸的計算機網絡進行數據的傳遞,這樣就需要對氣化過氧化氫空間滅菌設備提出了要求,設備自身需帶有存儲功能和網絡端口。
4、對生物安全實驗室環境保持的影響 生物安全三級(BSL-3)實驗室正常狀態下是負壓狀態,實驗室的氣流采用定向流動控制。在氣化過氧化氫空間滅菌設備運行過程中實驗室內溫度、濕度變化均會對實驗室負壓狀態有一定的影響,故在設備運行過程中需要監控設備閃蒸板和房間的溫度、房間的濕度都是身份必要的。
5、新型冠狀病毒期間要注意的事宜
根據國家衛生健康委員會發布《新型冠狀病毒感染的肺炎實驗室檢測技術指南(第二版)》中未經培養的感染性材料的操作可在生物安全二級(BSL-2)實驗室進行,實驗室定期采用氣化過氧化氫空間滅菌設備對實驗室空間內、檢測設備內外表面潛在病毒進行滅菌是十分必要,特別是肩負保護檢測人員安全的生物安全柜因其HEPA過濾器、風道及排風管道更無法使用傳統方法滅菌。目前已知的華中科技大學協和醫院、武漢市金銀潭醫院、青島一附院等醫院檢驗科人員在未接觸病人情況下發生感染。
三、標本運輸安全
根據國家衛生健康委員會發布《新型冠狀病毒感染的肺炎實驗室檢測技術指南(第二版)》中國內運輸要求:新型冠狀病毒毒株或其他潛在感染性生物材料的運輸包裝分類屬于A類,對應的聯合國編號為UN2814,包裝符合國際民航組織文件Doc9284《危險品航空安全運輸技術細則》的PI602分類包裝要求;環境樣本屬于B類,對應的聯合國編號為UN3373,包裝符合國際民航組織文件Doc9284《危險品航空安全運輸技術細則》的PI650分類包裝要求;通過其他交通工具運輸的可參照以上標準包裝。
新型冠狀病毒毒株或其他潛在感染性材料運輸應按照《可感染人類的高致病性病原微生物菌(毒)種或樣本運輸管理規定》(原衛生部令第45號)辦理《準運證書》。
在新型冠狀病毒疫情期間,為保護檢驗人員安全,對用于樣本運輸的樣本轉運箱在進入實驗室前盡可能采用紫外燈或臭氧傳遞窗滅菌對樣本運轉箱外表面進行滅菌,有條件的生物安全三級(BSL-3)實驗室也可采用帶有集成過氧化氫發生器的傳遞窗進行滅菌。筆者發現市面也有帶過氧化氫接口的生物安全型高壓蒸汽滅菌柜,以實現雙扉高壓蒸汽滅菌柜、過氧化氫傳遞窗雙功能。