分子生物學實驗室安全管理淺談

支 琴， 郭金超

(上海交通大學 后勤保障處，上海 200240)

·實驗室環境與安全·

分子生物學實驗室安全管理淺談

支 琴， 郭金超

(上海交通大學 后勤保障處，上海 200240)

實驗室安全和管理是科研實驗室運行的基本保障，是科研院所和大學實驗室建設的核心環節。生物安全是實驗室安全管理重點之一，特別是分子生物學實驗室安全是安全管理的核心內容。針對生物學實驗室安全管理中普遍存在的問題，以實驗技術應用、實驗儀器和試劑管理、生物安全培訓等方面的實踐經驗為樣本，系統分析分子生物學實驗室的安全管理模式，提出從硬件建設和軟件支持建立完善的分子生物學實驗室安全管理體系，期望能夠為高校的相關教學和科研提供建設性建議和保障性服務。

實驗室； 分子生物學； 安全管理

0 引 言

生命科學已經成為21世紀最重要的學科之一，也是我國高校重點發展的學科方向。特別是上世紀70年代，限制性內切酶的發現和DNA重組技術的出現為現代分子生物學發展奠定了基礎[1-2]。在逐年增加的科研經費資助下，大學的教學和科研規模飛速發展，分子生物學實驗室的規模逐漸擴大、數量急劇增加，教學、科研活動日趨頻繁。與此同時，分子生物學實驗室安全和管理存在的問題和隱患也日益凸現[3-5]。近年來，高校分子生物學安全事故時有發生，甚至引發了比較嚴重的人員傷亡，引起了社會對于生物學實驗室安全管理的關注。因此，高校實驗室及管理人員應高度重視生物學實驗室安全(laboratory biosafety)管理，尤其是對分子生物學實驗室的安全管理[6-7]。

分子生物學實驗室是從分子水平上了解生命活動，開展微觀實驗研究的必備場所，也是培養專業學生動手能力、創新意識和能力，提高學生綜合素質的重要平臺。其應用領域包括生命科學、農學、食品科學等多個領域。分子生物學實驗室安全具有以下特點[8-11]：①地點固定。主要限定在從事涉及各種分子生物學實驗的實驗室，安全防護貫穿于整個實驗過程；②生化試劑復雜多樣、危害性強。實驗所用試劑種類多，涉及有機化學、無機化學、生物化學、放射性制劑等，有毒有害致畸等試劑多；③實驗廢棄物處置難度大。廢棄物的種類和試劑種類相關，很多試劑具有強腐蝕性、毒性、致畸性和放射性等，對于實驗環境和人員具有很強的潛在危險性；④硬件建設和軟件支持要求高。生物安全涉及到實驗室的空間布局、安全設備和防護裝置等硬件建設，也包括管理制度(危化品等)和人員培訓等軟件支持。

分子生物學實驗室的安全管理主要圍繞上述4個特點展開。分子生物學實驗室有近30年發展歷史，學校在資金投入、人員配備等方面均具有良好的基礎，實驗技術應用、實驗儀器配置和實驗試劑管理等具備較高的水平。本文結合我校分子生物學實驗室運行實際，從實驗室空間布局、試劑分類存儲、廢棄物處置、制度管理和技術培訓體系等方面，深入探討并提出分子生物學實驗室的安全管理措施，建立科學、可靠和安全的分子生物學安全管理體系，為高校的相關教學和科研工作提供參考。

1 分子生物學實驗室安全管理現狀

隨著國家科研經費的大力投入，分子生物學實驗室的專業裝備和科學研究項目數量和規模增長迅速，研究對象和研究手段與傳統的分子生物學實驗有所不同，對實驗室的安全管理提出了新的要求。分子生物學實驗室的研究對象廣泛，涉及病毒、細菌、真菌、植物和動物等，研究手段已從傳統的生物學技術跨界到化學、物理、材料、機械和電子工程等領域。實驗室的安全管理主要存在以下問題：

1.1 實驗室安全問題不易界定、不易發現

分子生物學實驗室主要是開展分子生物學實驗的場所，涉及微觀、多學科交叉的眾多實驗技術。特別是多學科交叉實驗:①研究要求實驗試劑多樣、特別是低劑量劇毒致病致畸實驗試劑數量和種類多[12-13]；②對具體實驗操作規程、實驗空間分區等不太重視。因此，分子生物學實驗室的安全問題不易界定、不易發現，安全管理也較常規生物學實驗室更加復雜。

1.2 實驗試劑管理缺位、無法溯源

對實驗過程中，DNA或RNA分子水平的病毒、細菌等微觀生物對象一直存在，很多病毒、細菌具有復制力強、易傳染等特點。同時實驗中經常大量使用強酸、強堿、含重金屬試劑、有機溶劑、劇毒致病致畸和放射性試劑。目前，對實驗試劑的管理較為粗放，從試劑采購、存儲、領用等環節沒有實行試劑的全生命周期管理，試劑分類在各個實驗室也各有不同，在發生安全事故時很難準確溯源和定位。

1.3 廢棄物處置不規范

分子生物學實驗室的廢棄試劑盒實驗廢棄物種類繁多，既有基本化學試劑、生化試劑，又有具有傳染性的活性生物材料。對廢棄物的處置尚未嚴格做到規范分類、專業處理和全程監管。實驗廢棄物的處置不當，容易引起二次污染和重疊污染。特別是一些有毒有害生化試劑和放射性物質廢棄物排放[10-11]，未建立回收處理規范；在化學和有機溶劑廢棄物的處理時，還必須清楚了解具體的廢棄物的化學成分，避免可能發生化學反應的化學試劑的混合處理。

2 生物學實驗室安全管理策略

針對分子生物學實驗室安全管理存在的主要問題，學校已開始重視該領域的安全管理，初步建立安全管理制度，并開始監控。但是，對分子生物學實驗室的安全管理還比較粗放，細節不周全，監管不到位，缺少系統的生物安全管理教材、培訓和評價體系，以及有毒有害物質的全程溯源等。

因此，分子生物學實驗室的安全管理需要緊緊圍繞其主要特征，從實驗室設計布局、試劑管理、廢棄物處理和軟硬件管理體系等方面，多管齊下，全方面提升實驗室的安全管理。

2.1 合理、科學的實驗室設計和分區布局

專業分區清晰、空間布局合理的實驗室設計是實驗室安全的重要保障。世界衛生組織(WHO)根據實驗設備的防護等級、實驗對象和實驗技術條件等，將生物學實驗室分為4級，如表1所示。

一般分子生物學實驗室至少要求達到BSL-2實驗室要求，按照BSL-2的要求進行布局和安全設備配置。①實驗室需建立獨立的門禁系統，分類設置進出人員權限并嚴格控制，確保合適的研究人員在特定區域開展科學研究；②實驗室應該根據主要實驗內容進行必要的分區，如樣品制備區、試劑配制區、清洗滅菌區、試劑儲存區、放射性實驗區等，每個分區之間可以根據需要設置緩沖區域和可控的氣壓控制系統，同時，必須設計專門的清潔區域，配備高壓滅菌設備和生物安全柜等，并進行定期核查和計量校準。典型的核酸PCR分子操作實驗室布局(見圖1)。③對于進入實驗區域的人員必須穿戴專門的工作服，實驗操作時必須配戴乳膠手套，階段性實驗結束后及時更換。

圖1 典型分子生物學實驗室布局

實驗室適用范圍屏障設置BSL?1基礎實驗室適用于己知其特征的，在健康人群中不引起疾病的，對實驗室工作人員和環境危害最小的生物因子的工作不需要特殊的一級和二級屏障，除需要洗手池外，依靠標準的微生物操作即可獲得基本的防護水平BSL?2安全實驗室適合與從事對人和環境有中度危害的生物因子的工作，保護人、樣品和環境一級：需要Ⅰ或Ⅱ級生物安全柜和個人防護；二級：在Ⅰ級BSL的基礎上增加高壓消毒器和洗眼裝置等BSL?3高度安全實驗室適用于主要通過呼吸途徑吸入使人傳染上嚴重的甚至是致死疾病的微生物及其毒素一級：特殊的人體和呼吸道防護措施，嚴格的操作規范Ⅱ級或Ⅲ級BSC二級：在Ⅱ級BSC的基礎，實驗室和進入走廊隔開，雙門進入，自動關閉，排出的空氣不循環，室內負壓，雙開門高壓滅菌器BSL?4最高度安全實驗室適用于對人體、動植物或環境具有高度的危險性，通過氣溶膠途徑傳播或傳播途徑不明，目前尚無有效疫苗或治療方法的致病性微生物或未知傳播風險的有關病原體及其毒素一級：Ⅲ級生物安全柜，正壓防護服二級：在Ⅲ級BSL基礎上，應為單獨建筑或隔離的獨立區域，有供氣系統、排氣系統、真空系統、消毒系統、外排空氣二次HEPA過濾

2.2 高效、可追溯的實驗試劑管理

隨著數字和信息化發展，應建立實驗試劑的訂購、管理和領用可追溯的實驗室管理系統。對實驗試劑實行全生命周期管理，做到分類清晰、高效可溯源，最大限度地降低試劑安全風險。

(1) 試劑分類。分子生物學涉及的實驗試劑種類繁多，需要專業的分類，以確定其在使用和存儲過程中的管理要求。分子生物學實驗室的實驗試劑主要包括有機、無機溶劑、生化試劑、放射性化合物、稀有和惰性高壓氣體等。每個實驗室應該制定詳細的實驗室試劑的目錄和分類表，定期更新發放給實驗室人員。同時，應建立試劑的配制和使用注意事項文件，確保所有實驗人員能夠正確使用試劑。如揮發性的試劑，操作時一定要在通風櫥內進行、強烈刺激性氣味的試劑必須在通風櫥內進行，保護實驗操作人員和避免腐蝕實驗儀器。

(2) 試劑使用全過程管理。隨著實驗室規模和實驗人數的增多，實驗試劑使用的過程管理十分重要。良好的過程管理可以有效防止因試劑引起的生物安全問題，節約實驗室運行成本，提高實驗效率。實驗室應該建立電子化的試劑管理系統，詳細記錄每種試劑入庫、領用、庫存、保存周期等信息，并及時對信息進行更新，特別是對于有毒有害試劑的管理必須具備可追溯性，避免因人為原因引起的有毒有害試劑泄露和釋放引起的生物安全問題。

(3) 試劑存儲。分子生物學試劑種類多、數量大、儲存條件多樣。試劑的存儲應根據存儲的條件進行劃分，存儲在超低溫、低溫、冷藏和室溫等環境條件可控的區域。對于常溫放置的實驗試劑，需要根據試劑的物理化學性質，確定合適的保存方式和地點。對于揮發性酸類試劑，應存放在陰涼通風的地方；有機溶劑揮發性強，且易燃易爆，存放時應嚴格分類放置于陰涼通風處；強堿類分類存放，應注意此類試劑嚴禁放人冰箱。對于甲基磺酸乙酯、丙烯酰胺、溴化乙錠等毒性強、強致癌的有毒有害試劑應該單獨存放，雙人專人管理，建立從申請、審批到領用的層層登記制度，按需領取。對于具有放射性的同位素等，應該由學校統一規定管理和存放，避免人為因素產生的泄露和污染。對于如液氮、氦氣等專用氣體盛裝容器應裝備專門獨立的氣瓶柜，放在陰涼、干燥、嚴禁明火、遠離熱源的房間。同時，必須明確各類氣瓶不能混合存放，如果需要搬動時，嚴禁橫臥滾動等。

2.3 分類、無害化實驗廢棄物處理

實驗室必須對廢棄物進行分類收集，對于具有腐蝕性的酸堿試劑、具有致畸致癌的生化試劑、具有放射性標記的化合物廢棄液、具有潛在傳染性的活性生物材料等，在廢棄物處理時，應該及時、分類、單獨、專業化處理，避免交叉污染和重疊污染。特別是具有生物活性的實驗材料處理，必須及時滅活、消毒和高壓滅菌處理。如實驗廢棄的生物活性的細胞和微生物、固體培養基，動物實驗完成后，動物尸體或被解剖的動物器官需及時按要求消毒，并用專用塑料袋密封后冷凍儲存，統一送專一職能機構集中焚燒處理。有毒特別是強毒性的實驗廢棄物必須明確專人負責，專用容器盛裝和醒目生物危害標識，分級、分類收集，專人管理，定期回收，統一處理。

2.4 專業、完善的管理制度和培訓體系

實驗室應該建立完善的生物安全管理制度和培訓體系[14-15]，涵蓋不同院系的不同專業實驗室，如物理、化學、生物學實驗室等。生物安全管理制度應該在技術培訓的前提下，明確實驗室每個成員對于實驗室安全管理具有不可推卸的責任和義務，設立專職實驗室分區域負責人和監督員。對于實驗室人員實行考核合格上崗的基本制度，保證每個人員能夠勝任所在的實驗崗位，將潛在的生物安全風險降到最低。

培訓體系應該全面、專業、實時更新。例如實驗室必須制定具體、可操作且便于傳承的實驗室安全手冊。對每個實驗室人員進行培訓，讓進入實驗室的每個老師和學生對實驗室安全問題有一個全面、具體的認識，了解實驗室的安全運行模式。同時，實驗室制定合理的研究生安全管理機制，賦予研究生一定的管理權利，讓研究生參與到實驗室安全管理，調動研究生參與安全管理的積極性并確保實驗室安全。

實驗室應該定期和不定期的進行全員的生物安全培訓，特別是生物安全意識的培訓，包括實驗室生物安全的法律法規、實驗室標準操作手冊(SOP)、安全手冊、儀器設備操作手冊等。對于新進實驗室人員，需要建立考核準入制度。進入實驗室之前，必須學習實驗室安全管理條例和技術培訓手冊，并通過考試考核合格，方可進入實驗室開展研究工作。

3 安全管理舉措實施成效

基于以上的安全管理舉措，我校某分子生物學實驗室根據實驗室的特點定制了實驗室綜合信息管理系統(http://202.120.45.121/portal/)，主要功能模塊包括：試劑管理、廢液處理、儀器設備預約、安全培訓等，利用該系統，實驗室已經形成了穩定的管理體系，3年來未發生一起生物安全相關事件，同時，也節省了大量的人力管理成本。

(1) 試劑管理科學化、可溯源。試劑采用申購、入庫、領用、儲存等信息全過程溯源。通過將近3年的運轉，大大降低了試劑的有效使用量，避免浪費；保障了試劑的安全使用有效期和安全使用和保存；降低了人力管理的時間成本。

(2) 廢液處理責任化、規范化。對每個實驗室和每一類的廢液進行登記，建立廢液處理臺帳，明確責任人。系統能夠自動提示責任人員定期處理廢液，并記錄處理時間、方法等過程。

(3) 安全培訓系統化、高效化。新進實驗室人員在進入實驗室前，通過網上遠程學習，了解掌握實驗室相關的安全知識和實驗操作等，大大提高了新進人員的培訓效率，減少了集中授課的時間成本。

(4) 設備管理信息化、標準化。儀器設備采用預約使用，對大型、高頻率使用的設備，對使用時間進行預約，極大提高了設備的使用率，并可追溯設備使用過程中可能出現的問題，及時對設備進行維護，避免重大儀器故障相關的安全事故發生。

4 結 語

良好的實驗室安全管理，不僅保障了教學和研究工作的開展，更保護了實驗人員的切身利益和實驗環境，為創造出更出色的研究成果奠定基礎。分子生物學實驗室安全管理必須圍繞分子生物學實驗的特點，拓展思路、與時俱進、勇于創新。做到制度建設與隊伍建設相結合，人員培訓與深化認識相結合，傳統管理方式和科學管理相結合，開創實驗室安全建設新局面，提高實驗教學和科學研究水平，為新世紀國家的生物技術產業發展提供堅實保障。

[1] Mahan B, Morawetz J, Ruttenberg R,etal. Workplace safety and health improvements through a labor/management training and collaboration[J]. New Solut, 2013, 23(4): 561-576.

[2] 王夢姣．淺談生物化學與分子生物學進展及其在社會發展中作用[J]．農藝探討，2009(5)：112-114．

[3] 馬春峰，辛 竹，孟召祥．學生對實驗室生物安全的認知調查及生物安全管理的重要性[J]．中國實驗診斷學，2014，18(2)：327-328．

[4] 仇念文，安緒常，賈繼文，等．新時期高校實驗室安全管理面臨的挑戰與對策[J]．實驗技術與管理，2012，29(1)：181-185．

[5] 劉慧玲，楊世平，溫崇慶，等．高校微生物學實驗室安全的關鍵控制點分析[J]．實驗技術與管理，2012，29(11)：198-199，213．

[6] 蘇 益，藺萬煌，胡 超，等．生物學實驗室安全管理與實踐[J]．實驗室研究與探索，2015，34(3)：155-158，197．

[7] 周 黎，谷大豐，李五一．高校生物學實驗室安全管理探索[J]．實驗室研究與探索，2010，29(9)：175-178．

[8] 張麗霞，賈海燕．分子生物學實驗室的建設與管理淺析—以南京農業大學應用基因組實驗室為例[J]．高校實驗室工作研究，2013(3)：61-62，91．

[9] 王小利，郭月霞．農學院分子生物學教學實驗室建設[J]．高校實驗室工作研究，2006(4)：62-65．

[10] 徐繼革，李建民．放射性同位素實驗室的安全管理[J]．中國現代教育裝備，2003(9)：11．

[11] 周海濤，陳敬德，周 勤．高校實驗室化學廢棄物回收處理[J]．實驗室研究與探索，2012，31(8)：456-459．

[12] 唐 微，孫曉東，王 君，等．分子生物學實驗室有毒物質的危害及管理[J].現代醫藥衛生，2009，25(10)：1588-1589．

[13] 沈錫權．分子生物學實驗室中溴化乙錠的安全使用與管理[J]．高校實驗室工作研究，2012(2)：97-97．

[14] 胡 昱．高校化學實驗安全教育方式的探討[J]．實驗技術與管理，2012，29(6)：212-214．

[15] 李 欣，張寶珠，趙玉紅，等．生物化學與分子生物學實驗室人性化管理探討[J]．實驗技術與管理，2015，32(5)：265-267．

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，江蘇昆山人，碩士，助理研究員，主要從事高校節能、環保管理與研究。

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

X 913

A

1006-7167(2017)04-0280-04