——淺談生物安全離心機在實驗室安全管理中的拓展應(yīng)用(二)

《生物安全實驗室離心機產(chǎn)生氣溶膠的機制淺析》一文，分析了病原微生物樣品離心操作中可能產(chǎn)生氣溶膠的機理。本文將探討對氣溶膠的有效防控問題。

一、WHO對生物安全實驗室離心所致氣溶膠的防范建議

WHO第三版《實驗室生物安全手冊》的第12章“實驗室技術(shù)”部分，從離心機的配置、操作和維護(hù)給出了較為全面的建議。

其中，有三點特別值得關(guān)注。

1）離心機需配置安全離心桶或防護(hù)轉(zhuǎn)子等防護(hù)附件。危險等級為3、4級的病原微生物樣本離心必須使用可密封離心桶；

2）離心桶的裝載、平衡、密封和打開，必須在生物安全柜內(nèi)進(jìn)行；

3）如將離心機置于Ⅰ或Ⅱ級生物安全柜內(nèi)，離心機噴射出的感染性粒子因運動過快不能被安全柜內(nèi)的氣流可靠截留。在Ⅲ級生物安全柜內(nèi)封閉離心，方可有效遏制氣溶膠擴散。有些離  心機可能還需在局部安裝帶HEPA 過濾器的排風(fēng)系統(tǒng)方能實現(xiàn)有效防護(hù)。

可見，生物安全實驗室有效防控離心操作產(chǎn)生氣溶膠風(fēng)險有2個手段需要重視。

首先是使用帶密封功能的離心機防護(hù)轉(zhuǎn)頭，而且轉(zhuǎn)頭樣品裝卸只能在生物安全柜內(nèi)操作；

其次，評估所采用離心機運行中氣溶膠排放泄漏風(fēng)險后，必要時給離心機配置專用氣溶膠過濾外排裝置。

在實際工作中，離心機采用帶密封蓋的防生物污染轉(zhuǎn)頭的方法簡便易行、可操作性強，居主導(dǎo)地位。因此，我們首先討論這條技術(shù)途徑。

二、離心機防生物污染轉(zhuǎn)頭的多樣化和獲取便利化

離心機通過采用帶密封蓋的轉(zhuǎn)頭，在離心管破碎、轉(zhuǎn)頭內(nèi)部樣品污染的情況下，轉(zhuǎn)頭憑借可靠密封，能防止樣品泄露，從而可防范離心操作產(chǎn)生的氣溶膠在實驗室內(nèi)擴散。

IEC 61010-2-020標(biāo)準(zhǔn)首版頒布于1992年，可見離心機防生物污染轉(zhuǎn)頭的開發(fā)和實際應(yīng)用之早。

隨著生物安全實驗室需求的驅(qū)動、產(chǎn)品設(shè)計改進(jìn)和新材料應(yīng)用，目前生物安全防護(hù)轉(zhuǎn)頭的種類更豐富、使用性能極大提升。

有眾多知名廠家開發(fā)了這類轉(zhuǎn)頭。譬如，德國eppendorf 開發(fā)的aerosol-tight rotor（氣密性轉(zhuǎn)頭）、美國Thermo的Rotor with SealClick Biocontainment Lid(帶生物密封蓋轉(zhuǎn)頭) 、美國Beckman的Fixed-Angle Rotor with Biosafety Lid(帶生物安全蓋的角轉(zhuǎn)頭)和日本日立的Biosafety Rotor等。

從上圖可看出生物安全防護(hù)轉(zhuǎn)頭的技術(shù)演變：

規(guī)格從單一微量角延伸到大、中、小多種容量范圍，

種類從角轉(zhuǎn)頭拓展到各種容量的水平轉(zhuǎn)頭，微孔板轉(zhuǎn)頭和PCR排管轉(zhuǎn)頭等。

這些轉(zhuǎn)頭應(yīng)用后，足以覆蓋生物安全實驗室高危風(fēng)險樣品取材、提取純化、PCR擴增乃至基因測序的全部流程。

生物安全防護(hù)型轉(zhuǎn)頭與普通轉(zhuǎn)頭在轉(zhuǎn)頭的安裝固定和轉(zhuǎn)頭蓋開啟方式都不同（可參考Beckman Avanti J-26S XPI立式大容量低溫高速離心機的角轉(zhuǎn)頭JLA-16.250的詳細(xì)介紹）。

需要注意的是，不同轉(zhuǎn)頭由于設(shè)計和材質(zhì)不同，可應(yīng)對的生物安全風(fēng)險存在區(qū)別。

如Thermo Scientific TX-150轉(zhuǎn)頭氣密性套裝，轉(zhuǎn)頭及適配器高壓滅菌最長時間不超過121℃、20分鐘，可用于對WHO《實驗室生物安全手冊》規(guī)定危險分級為II級的樣品離心（備注：譬如登革病毒，甲型肝炎病毒，乙型肝炎病毒和NL-63等低危害等級冠狀病毒等，適用于P2生物安全實驗室操作）。

對于危險等級更高的病原微生物樣品（備注：是指WHO劃定的危險等級3級、4級須在P3、P4生物安全實驗室操作樣品，如SARS-CoV和COVID-19 SARS冠狀病毒，I型和II型艾滋病毒，埃博拉病毒，H2N2亞型甲型流行性感冒病毒等），eppendorf 的FA-45-30-11 角轉(zhuǎn)頭可能更合適（轉(zhuǎn)頭整體可耐受140℃高壓滅菌2小時，有效消除瘋牛病致病源殘留污染）。

因此，對于氣密型功能轉(zhuǎn)頭的選擇，應(yīng)結(jié)合實驗樣品的安全風(fēng)險的等級來甄別使用。

三、離心機的正確操作、維護(hù)是防控氣溶膠風(fēng)險的關(guān)鍵

WHO《手冊》指出，實驗室離心機良好的機械性能是保障微生物安全的前提條件，應(yīng)經(jīng)常檢查離心轉(zhuǎn)頭和離心吊籃，確保使之始終處于完好的工作狀態(tài)。

美國Beckman公司2018版英文目錄（CENT-471CAT04.15-B）中申明，在正常操作、使用和維護(hù)條件下，轉(zhuǎn)頭才能可靠抑制病原微生物氣溶膠污染（containment of microbiological aerosols）。而不當(dāng)使用或維護(hù)，可能會影響密封完整性損害密封性能。

德國eppendorf公司在5804/5810離心機用戶操作手冊中警告，氣密性轉(zhuǎn)子蓋和吊籃蓋只能使用未損壞的潔凈密封件。使用錯誤造成氣密性受損：高溫滅菌、機械負(fù)荷及腐蝕性溶劑可能影響轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子蓋的氣密性。

即便是通過HPA生物安全認(rèn)證的產(chǎn)品，其密封性能可能會因操作和維護(hù)不當(dāng)而受影響（如忽略吊籃密封蓋、O環(huán)密封環(huán)的損壞變形沒有及時更換而繼續(xù)使用等）。正確使用和維護(hù)轉(zhuǎn)頭，才能真正發(fā)揮轉(zhuǎn)頭為實驗室生物安全保駕護(hù)航的效能。

從功能、材料到結(jié)構(gòu)設(shè)計都有差異的眾多品牌防生物污染轉(zhuǎn)頭，密封性能如何衡量，是否有統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)？請參考《離心機防生物污染轉(zhuǎn)頭性能評價標(biāo)準(zhǔn)》。

參考文獻(xiàn)：

1.《實驗室生物安全手冊》第三版

2. 《中華人名共和國國家標(biāo)準(zhǔn)》（GB4793.7-20008/IEC61010-2-020:2006）

3. Thermo Scientific Multifuge X Pro/Megafuge ST Plus Series Centrifuges Instructions for Use(50158487-d；08/2019)

4. Thermo Scientific Heraeus Megafuge 8 8R離心機操作手冊(50144984-a)

5. Eppendorf 5804/5804R 5810/5810R操作手冊（5820900.067-01/012018）