分子生物学实验室安全管理浅谈

支 琴， 郭金超

(上海交通大学 后勤保障处，上海 200240)

·实验室环境与安全·

分子生物学实验室安全管理浅谈

支 琴， 郭金超

(上海交通大学 后勤保障处，上海 200240)

实验室安全和管理是科研实验室运行的基本保障，是科研院所和大学实验室建设的核心环节。生物安全是实验室安全管理重点之一，特别是分子生物学实验室安全是安全管理的核心内容。针对生物学实验室安全管理中普遍存在的问题，以实验技术应用、实验仪器和试剂管理、生物安全培训等方面的实践经验为样本，系统分析分子生物学实验室的安全管理模式，提出从硬件建设和软件支持建立完善的分子生物学实验室安全管理体系，期望能够为高校的相关教学和科研提供建设性建议和保障性服务。

实验室； 分子生物学； 安全管理

0 引 言

生命科学已经成为21世纪最重要的学科之一，也是我国高校重点发展的学科方向。特别是上世纪70年代，限制性内切酶的发现和DNA重组技术的出现为现代分子生物学发展奠定了基础[1-2]。在逐年增加的科研经费资助下，大学的教学和科研规模飞速发展，分子生物学实验室的规模逐渐扩大、数量急剧增加，教学、科研活动日趋频繁。与此同时，分子生物学实验室安全和管理存在的问题和隐患也日益凸现[3-5]。近年来，高校分子生物学安全事故时有发生，甚至引发了比较严重的人员伤亡，引起了社会对于生物学实验室安全管理的关注。因此，高校实验室及管理人员应高度重视生物学实验室安全(laboratory biosafety)管理，尤其是对分子生物学实验室的安全管理[6-7]。

分子生物学实验室是从分子水平上了解生命活动，开展微观实验研究的必备场所，也是培养专业学生动手能力、创新意识和能力，提高学生综合素质的重要平台。其应用领域包括生命科学、农学、食品科学等多个领域。分子生物学实验室安全具有以下特点[8-11]：①地点固定。主要限定在从事涉及各种分子生物学实验的实验室，安全防护贯穿于整个实验过程；②生化试剂复杂多样、危害性强。实验所用试剂种类多，涉及有机化学、无机化学、生物化学、放射性制剂等，有毒有害致畸等试剂多；③实验废弃物处置难度大。废弃物的种类和试剂种类相关，很多试剂具有强腐蚀性、毒性、致畸性和放射性等，对于实验环境和人员具有很强的潜在危险性；④硬件建设和软件支持要求高。生物安全涉及到实验室的空间布局、安全设备和防护装置等硬件建设，也包括管理制度(危化品等)和人员培训等软件支持。

分子生物学实验室的安全管理主要围绕上述4个特点展开。分子生物学实验室有近30年发展历史，学校在资金投入、人员配备等方面均具有良好的基础，实验技术应用、实验仪器配置和实验试剂管理等具备较高的水平。本文结合我校分子生物学实验室运行实际，从实验室空间布局、试剂分类存储、废弃物处置、制度管理和技术培训体系等方面，深入探讨并提出分子生物学实验室的安全管理措施，建立科学、可靠和安全的分子生物学安全管理体系，为高校的相关教学和科研工作提供参考。

1 分子生物学实验室安全管理现状

随着国家科研经费的大力投入，分子生物学实验室的专业装备和科学研究项目数量和规模增长迅速，研究对象和研究手段与传统的分子生物学实验有所不同，对实验室的安全管理提出了新的要求。分子生物学实验室的研究对象广泛，涉及病毒、细菌、真菌、植物和动物等，研究手段已从传统的生物学技术跨界到化学、物理、材料、机械和电子工程等领域。实验室的安全管理主要存在以下问题：

1.1 实验室安全问题不易界定、不易发现

分子生物学实验室主要是开展分子生物学实验的场所，涉及微观、多学科交叉的众多实验技术。特别是多学科交叉实验:①研究要求实验试剂多样、特别是低剂量剧毒致病致畸实验试剂数量和种类多[12-13]；②对具体实验操作规程、实验空间分区等不太重视。因此，分子生物学实验室的安全问题不易界定、不易发现，安全管理也较常规生物学实验室更加复杂。

1.2 实验试剂管理缺位、无法溯源

对实验过程中，DNA或RNA分子水平的病毒、细菌等微观生物对象一直存在，很多病毒、细菌具有复制力强、易传染等特点。同时实验中经常大量使用强酸、强碱、含重金属试剂、有机溶剂、剧毒致病致畸和放射性试剂。目前，对实验试剂的管理较为粗放，从试剂采购、存储、领用等环节没有实行试剂的全生命周期管理，试剂分类在各个实验室也各有不同，在发生安全事故时很难准确溯源和定位。

1.3 废弃物处置不规范

分子生物学实验室的废弃试剂盒实验废弃物种类繁多，既有基本化学试剂、生化试剂，又有具有传染性的活性生物材料。对废弃物的处置尚未严格做到规范分类、专业处理和全程监管。实验废弃物的处置不当，容易引起二次污染和重叠污染。特别是一些有毒有害生化试剂和放射性物质废弃物排放[10-11]，未建立回收处理规范；在化学和有机溶剂废弃物的处理时，还必须清楚了解具体的废弃物的化学成分，避免可能发生化学反应的化学试剂的混合处理。

2 生物学实验室安全管理策略

针对分子生物学实验室安全管理存在的主要问题，学校已开始重视该领域的安全管理，初步建立安全管理制度，并开始监控。但是，对分子生物学实验室的安全管理还比较粗放，细节不周全，监管不到位，缺少系统的生物安全管理教材、培训和评价体系，以及有毒有害物质的全程溯源等。

因此，分子生物学实验室的安全管理需要紧紧围绕其主要特征，从实验室设计布局、试剂管理、废弃物处理和软硬件管理体系等方面，多管齐下，全方面提升实验室的安全管理。

2.1 合理、科学的实验室设计和分区布局

专业分区清晰、空间布局合理的实验室设计是实验室安全的重要保障。世界卫生组织(WHO)根据实验设备的防护等级、实验对象和实验技术条件等，将生物学实验室分为4级，如表1所示。

一般分子生物学实验室至少要求达到BSL-2实验室要求，按照BSL-2的要求进行布局和安全设备配置。①实验室需建立独立的门禁系统，分类设置进出人员权限并严格控制，确保合适的研究人员在特定区域开展科学研究；②实验室应该根据主要实验内容进行必要的分区，如样品制备区、试剂配制区、清洗灭菌区、试剂储存区、放射性实验区等，每个分区之间可以根据需要设置缓冲区域和可控的气压控制系统，同时，必须设计专门的清洁区域，配备高压灭菌设备和生物安全柜等，并进行定期核查和计量校准。典型的核酸PCR分子操作实验室布局(见图1)。③对于进入实验区域的人员必须穿戴专门的工作服，实验操作时必须配戴乳胶手套，阶段性实验结束后及时更换。

图1 典型分子生物学实验室布局

实验室适用范围屏障设置BSL⁃1基础实验室适用于己知其特征的，在健康人群中不引起疾病的，对实验室工作人员和环境危害最小的生物因子的工作不需要特殊的一级和二级屏障，除需要洗手池外，依靠标准的微生物操作即可获得基本的防护水平BSL⁃2安全实验室适合与从事对人和环境有中度危害的生物因子的工作，保护人、样品和环境一级：需要Ⅰ或Ⅱ级生物安全柜和个人防护；二级：在Ⅰ级BSL的基础上增加高压消毒器和洗眼装置等BSL⁃3高度安全实验室适用于主要通过呼吸途径吸入使人传染上严重的甚至是致死疾病的微生物及其毒素一级：特殊的人体和呼吸道防护措施，严格的操作规范Ⅱ级或Ⅲ级BSC二级：在Ⅱ级BSC的基础，实验室和进入走廊隔开，双门进入，自动关闭，排出的空气不循环，室内负压，双开门高压灭菌器BSL⁃4最高度安全实验室适用于对人体、动植物或环境具有高度的危险性，通过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性微生物或未知传播风险的有关病原体及其毒素一级：Ⅲ级生物安全柜，正压防护服二级：在Ⅲ级BSL基础上，应为单独建筑或隔离的独立区域，有供气系统、排气系统、真空系统、消毒系统、外排空气二次HEPA过滤

2.2 高效、可追溯的实验试剂管理

随着数字和信息化发展，应建立实验试剂的订购、管理和领用可追溯的实验室管理系统。对实验试剂实行全生命周期管理，做到分类清晰、高效可溯源，最大限度地降低试剂安全风险。

(1) 试剂分类。分子生物学涉及的实验试剂种类繁多，需要专业的分类，以确定其在使用和存储过程中的管理要求。分子生物学实验室的实验试剂主要包括有机、无机溶剂、生化试剂、放射性化合物、稀有和惰性高压气体等。每个实验室应该制定详细的实验室试剂的目录和分类表，定期更新发放给实验室人员。同时，应建立试剂的配制和使用注意事项文件，确保所有实验人员能够正确使用试剂。如挥发性的试剂，操作时一定要在通风橱内进行、强烈刺激性气味的试剂必须在通风橱内进行，保护实验操作人员和避免腐蚀实验仪器。

(2) 试剂使用全过程管理。随着实验室规模和实验人数的增多，实验试剂使用的过程管理十分重要。良好的过程管理可以有效防止因试剂引起的生物安全问题，节约实验室运行成本，提高实验效率。实验室应该建立电子化的试剂管理系统，详细记录每种试剂入库、领用、库存、保存周期等信息，并及时对信息进行更新，特别是对于有毒有害试剂的管理必须具备可追溯性，避免因人为原因引起的有毒有害试剂泄露和释放引起的生物安全问题。

(3) 试剂存储。分子生物学试剂种类多、数量大、储存条件多样。试剂的存储应根据存储的条件进行划分，存储在超低温、低温、冷藏和室温等环境条件可控的区域。对于常温放置的实验试剂，需要根据试剂的物理化学性质，确定合适的保存方式和地点。对于挥发性酸类试剂，应存放在阴凉通风的地方；有机溶剂挥发性强，且易燃易爆，存放时应严格分类放置于阴凉通风处；强碱类分类存放，应注意此类试剂严禁放人冰箱。对于甲基磺酸乙酯、丙烯酰胺、溴化乙锭等毒性强、强致癌的有毒有害试剂应该单独存放，双人专人管理，建立从申请、审批到领用的层层登记制度，按需领取。对于具有放射性的同位素等，应该由学校统一规定管理和存放，避免人为因素产生的泄露和污染。对于如液氮、氦气等专用气体盛装容器应装备专门独立的气瓶柜，放在阴凉、干燥、严禁明火、远离热源的房间。同时，必须明确各类气瓶不能混合存放，如果需要搬动时，严禁横卧滚动等。

2.3 分类、无害化实验废弃物处理

实验室必须对废弃物进行分类收集，对于具有腐蚀性的酸碱试剂、具有致畸致癌的生化试剂、具有放射性标记的化合物废弃液、具有潜在传染性的活性生物材料等，在废弃物处理时，应该及时、分类、单独、专业化处理，避免交叉污染和重叠污染。特别是具有生物活性的实验材料处理，必须及时灭活、消毒和高压灭菌处理。如实验废弃的生物活性的细胞和微生物、固体培养基，动物实验完成后，动物尸体或被解剖的动物器官需及时按要求消毒，并用专用塑料袋密封后冷冻储存，统一送专一职能机构集中焚烧处理。有毒特别是强毒性的实验废弃物必须明确专人负责，专用容器盛装和醒目生物危害标识，分级、分类收集，专人管理，定期回收，统一处理。

2.4 专业、完善的管理制度和培训体系

实验室应该建立完善的生物安全管理制度和培训体系[14-15]，涵盖不同院系的不同专业实验室，如物理、化学、生物学实验室等。生物安全管理制度应该在技术培训的前提下，明确实验室每个成员对于实验室安全管理具有不可推卸的责任和义务，设立专职实验室分区域负责人和监督员。对于实验室人员实行考核合格上岗的基本制度，保证每个人员能够胜任所在的实验岗位，将潜在的生物安全风险降到最低。

培训体系应该全面、专业、实时更新。例如实验室必须制定具体、可操作且便于传承的实验室安全手册。对每个实验室人员进行培训，让进入实验室的每个老师和学生对实验室安全问题有一个全面、具体的认识，了解实验室的安全运行模式。同时，实验室制定合理的研究生安全管理机制，赋予研究生一定的管理权利，让研究生参与到实验室安全管理，调动研究生参与安全管理的积极性并确保实验室安全。

实验室应该定期和不定期的进行全员的生物安全培训，特别是生物安全意识的培训，包括实验室生物安全的法律法规、实验室标准操作手册(SOP)、安全手册、仪器设备操作手册等。对于新进实验室人员，需要建立考核准入制度。进入实验室之前，必须学习实验室安全管理条例和技术培训手册，并通过考试考核合格，方可进入实验室开展研究工作。

3 安全管理举措实施成效

基于以上的安全管理举措，我校某分子生物学实验室根据实验室的特点定制了实验室综合信息管理系统(http://202.120.45.121/portal/)，主要功能模块包括：试剂管理、废液处理、仪器设备预约、安全培训等，利用该系统，实验室已经形成了稳定的管理体系，3年来未发生一起生物安全相关事件，同时，也节省了大量的人力管理成本。

(1) 试剂管理科学化、可溯源。试剂采用申购、入库、领用、储存等信息全过程溯源。通过将近3年的运转，大大降低了试剂的有效使用量，避免浪费；保障了试剂的安全使用有效期和安全使用和保存；降低了人力管理的时间成本。

(2) 废液处理责任化、规范化。对每个实验室和每一类的废液进行登记，建立废液处理台帐，明确责任人。系统能够自动提示责任人员定期处理废液，并记录处理时间、方法等过程。

(3) 安全培训系统化、高效化。新进实验室人员在进入实验室前，通过网上远程学习，了解掌握实验室相关的安全知识和实验操作等，大大提高了新进人员的培训效率，减少了集中授课的时间成本。

(4) 设备管理信息化、标准化。仪器设备采用预约使用，对大型、高频率使用的设备，对使用时间进行预约，极大提高了设备的使用率，并可追溯设备使用过程中可能出现的问题，及时对设备进行维护，避免重大仪器故障相关的安全事故发生。

4 结 语

良好的实验室安全管理，不仅保障了教学和研究工作的开展，更保护了实验人员的切身利益和实验环境，为创造出更出色的研究成果奠定基础。分子生物学实验室安全管理必须围绕分子生物学实验的特点，拓展思路、与时俱进、勇于创新。做到制度建设与队伍建设相结合，人员培训与深化认识相结合，传统管理方式和科学管理相结合，开创实验室安全建设新局面，提高实验教学和科学研究水平，为新世纪国家的生物技术产业发展提供坚实保障。

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Introduction to the Safety Management for Molecular Biology Laboratory in Colleges and Universities

ZHIQin,GUOJinchao

(Logistics Department, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)

The laboratory safety management is a basic guarantee and key link for the laboratory construction in scientific research institutes and universities. Biological safety is the core of laboratory’s safety management, especially the molecular biology laboratory safety management. Herein we presented suitable solutions for the biosafety management of molecular biological laboratories from the parts of facilities and software supports, according to the characteristics of molecular biological experiments, professional equipment and reagents.

laboratories; molecular biology; safety management

2016-08-15

支 琴(1979-)，女，江苏昆山人，硕士，助理研究员，主要从事高校节能、环保管理与研究。

Tel.021-54743067；E-mail：simonezhi@sjtu.edu.cn

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1006-7167(2017)04-0280-04