淺談實驗動物屏障設施的建設及管理體會
——以廣州中醫藥大學中藥學院實驗動物屏障設施為例

陳秋荷劉曉玲

(廣州中醫藥大學中藥學院,廣州 510006)

實驗動物是“活的分析天平”,是生命科學研究不可或缺的支撐條件[1-2]。 隨著我國改革開放和世界經濟科技一體化進程,實驗動物成為了影響科學研究的重要因素。 SPF(specific pathogen free)級實驗動物是目前國際上普遍采用的動物,建立標準化、科學化、規范化的實驗動物屏障設施可提供SPF級實驗動物并為開展實驗動物研究提供平臺保障[3-4]。

近年來,隨著生命科學、醫藥領域的迅速發展,相關領域研究的規范化,各大高校及科研院所對實驗動物資源及實驗動物屏障設施的需求越來越廣泛[5]。 為了進一步滿足廣州中醫藥大學中藥學院廣大師生的科研需求,中藥學院經過充分的前期準備、投入和論證,于2018 年建成了實驗動物屏障設施,并于2019 年取得廣東省科技廳頒布的《實驗動物使用許可證》,現已投入使用,總體運行狀況良好,為我院的科學研究提供更多的便利和平臺基礎。

1 實驗動物屏障設施的建設情況

1.1 總體建設情況

實驗動物屏障設施在《實驗動物設施建筑技術規范》(GB 50447-2008)的指導下,在原有普通實驗室的基礎上改建而成[6]。 采用雙走廊(潔凈走廊和污物走廊)設計,屏障系統內有風淋間、儲物間、檢疫室、飼養室、實驗操作室,屏障設施外還設有接收室、更衣室、滅菌室、洗消間、儲物間及辦公室,總建筑面積274 m2。 屏障設施整體墻壁及天花板由彩鋼夾芯板組成,地面采用防靜電PVC 地板,墻壁與地面連接處采用鋁合金材料連接。 為了減少大小鼠間實驗干擾,該屏障設施以物品儲物間為中心,左右劃分大小鼠飼養區域,并設獨立空調通風系統、一更、二更、風淋間、檢疫室及配套接收室。 飼養室配備獨立通風籠具(IVC)、小型推車、電子秤;實驗操作間配有潔凈工作臺、冰箱、超凈臺等;另配有高壓滅菌器、傳遞窗、小型發電機等設備設施。

屏障系統的設計參數包括:濕度40%~70%,溫度:20℃~26℃,空氣潔凈度:7 級;換氣次數:每小時15~20 次,與相通房間的最小靜壓差:≥10 Pa,氨濃度≤14 mg/m3,噪聲≤60 dB,最低工作照度:200 lx,晝夜明暗交替時間12 h/12 h。

1.2 空調通風系統及監控、警報系統

實驗動物屏障設施內采用萬級潔凈空調系統,每套系統由兩套單元式機組組成,每套機組有4 臺空氣壓縮機,空氣經初效、中效、高效過濾進入屏障設施。 屏障設施內進風口位于天花板中央,各室于靠近前后門處各設1 個排風口,離地0.25 m。 管理人員每日上午、下午進出屏障設施,對設施內溫度、濕度、壓差等參數進行記錄,如有異常,將及時維護,以保證通風系統正常運行。

由于室內構造獨特,屏障設施內遇險逃生、解救困難指數增加。 為預防或及時控制火災等發生,設施內規定不得使用明火,且各室內裝有聯網煙霧報警器,并配有滅火器等滅火設備。 同時,各室裝有聯網高清攝像頭,管理人員可實現實時監控。 此外,屏障設施內配有移動設備及對講機,方便實驗人員及時與外界取得聯系,解決問題。

2 實驗動物屏障設施管理制度

2.1 嚴格制定科學規范的規章制度和操作規程

實驗動物屏障設施參照國家有關標準,并結合學院實際情況,制定了一系列相關的規章制度和操作規程[7]。 主要包括《實驗動物屏障設施專業技術人員分工與職責》、《實驗動物屏障設施從業人員培訓制度》、《實驗動物屏障設施實驗動物福利保障制度》、《實驗動物屏障設施安全管理制度》、《實驗動物屏障設施人員安全保障制度》、《實驗動物屏障設施設施設備管理制度》等管理制度,編寫了《實驗動物屏障設施設備操作、維護操作規程》、《脈動真空滅菌器標準操作規程》、《物品傳遞窗標準操作規程》、《無菌水系統標準操作規程》、《獨立通氣籠盒系統標準操作規程》、《實驗動物屏障設施實驗動物飼養與管理》、《人員、物品、動物進出實驗動物屏障設施標準操作規程》等相關規范文件,并制定了實驗動物屏障設施突發事件緊急預案,以確保實驗動物屏障設施的正常運行及人員人身安全。

2.2 人員培訓及管理

2.2.1 人員培訓

實驗動物屏障設施管理人員應具備動物管理方面相關知識[8],為了規范管理,管理人員參加廣東省實驗動物學會舉辦的廣東省動物從業人員技術培訓班并獲得相關培訓證書;參加校內外舉辦的倫理委員會建設和審查能力提升系列培訓以及其他動物醫學相關會議;另外,針對高壓滅菌器特種設備,積極組織管理人員參加廣州市市場監督管理局舉辦的特種設備培訓并獲得相關證書,做到持證上崗。 此外,每周召開管理小組會議,討論解決屏障設施運行管理中遇到的問題及工作部署,同時還定期組織職工學習規章制度和業務知識,加強業務能力,提高工作效率,提升服務意識。 針對實驗人員,我們結合國家標準、省級管理條例及管理特色,創建了實驗動物屏障設施使用培訓題庫。 所有實驗人員需通過書面考試及考試后培訓后,方可具備準入使用資格。

2.2.2 創建人員健康檔案

為了保障實驗動物屏障設施人員及實驗動物健康情況,要求管理人員每年進行體檢并建立健康檔案,要求每位實驗人員在申請動物實驗前提供體檢證明,若患有傳染病特別是人獸共患病者在患病期間將不得繼續從事動物實驗相關操作。

2.3 實驗動物屏障設施人員、物品、動物準入及管理

人員、物品、動物進出屏障設施均應遵守嚴格的單向流動原則[9],并做好登記工作。 人員流向:屏障設施外做好登記,進入一更,做好手部消毒后進入二更,實驗人員需再次做好手部消毒,佩戴一次性手套、口罩、穿戴無菌隔離服,進入風淋室風淋60 s,隨后經清潔走廊進入各室開展實驗操作,實驗操作結束后實驗人員經污物走廊進入緩沖間,做好登記后離開。 物品流向:實驗物品需經高壓滅菌、紫外照射或熏蒸消毒等方式消毒滅菌后傳入屏障設施。 管理人員根據物品性質選擇合適的消毒方式,所有傳入屏障設施物品均應標明姓名、聯系方式、有效期等。 實驗結束后,實驗物品隨實驗人員經污物走廊帶離屏障設施。 動物流向:實驗動物應從具有實驗動物生產資質的單位購進,具備《實驗動物質量合格證》或《實驗動物質量檢測報告》。 動物進入屏障設施前,管理人員核查材料及運輸盒完整性;核查無誤后,使用消毒水對運輸盒進行全面擦拭,放入傳遞窗,經紫外照射20 min 后由檢疫室內實驗人員接收并進行5~7 d 的檢疫觀察,檢疫合格的動物將移入飼養室進行飼養備用;如有動物需移出實驗動物屏障設施,應從污物走廊帶出飼養室,隨后由緩沖間退出屏障設施,做好動物處置登記后離開。

2.4 實驗動物屏障設施內滅菌清潔工作

微生物是實驗動物屏障設施的重要指標之一,只有做好消毒滅菌工作,嚴加管理才能保證參數達標[10]。 我們安裝了山東新華醫療器械股份有限公司的脈動真空滅菌器,對傳入實驗動物屏障設施耐高壓高溫物品進行高壓蒸汽滅菌。 實驗后,實驗人員應嚴格按照要求使用75%乙醇或消毒水對操作臺、電子秤等使用設備進行清潔;此外,管理人員每日使用消毒水對地板、墻面進行擦拭,每晚定時開啟紫外燈照射1 h。 每周定期對地面、墻面、籠架、設備等進行擦拭,使用百毒殺/過氧乙酸等噴霧室內空間進行消毒(每半個月對消毒水品種進行更替)。對于空調通風系統,每周對進風口進行擦拭,每兩周排風口進行拆卸清洗;對空調機組防塵網每周進行拆卸清洗,空調通風系統初效、中效、高效過濾器進行定期更換等。 傳遞物品根據性質不同,選擇不同的消毒滅菌方式,對于耐高溫高壓的手術器械、籠具、水瓶、墊料、隔離服等采用高壓蒸汽滅菌器進行121℃、30 min 的程序滅菌;對于不耐高溫高壓、不可浸泡消毒的物品噴灑酒精消毒后再經紫外照射30 min 進行滅菌;對于大型設備、籠架等通過熏蒸消毒[11-12]。 實驗動物屏障設施為實驗動物提供經過濾消毒的純水,符合國家標準。

2.5 動物尸體及廢棄物處理

由于實驗條件有限,本實驗動物屏障設施不接收具有感染性或放射性相關實驗。 動物尸體存放于特定的-20℃冰柜中,定期與學校動物中心對接,交由具備相關資質的企業統一進行無害化處理。實驗過程中產生的利器,分類置于利器盒中,與學校門診部對接,交由具備相關資質的公司統一進行處理。 與學校后勤部門對接,將飼養過程中產生的廢棄墊料、針筒、口罩、手套等實驗廢棄物交由具備相關資質的公司進行焚燒處理。 籠具清洗過程中產生的廢水需經使用含氯消毒水浸泡后方可排放。

3 實驗動物屏障設施運行管理中的常見問題及解決辦法

自實驗動物屏障設施運行以來,常見的問題主要有:(1)實驗人員進出頻繁,對屏障設施環境穩定造成影響;(2)實驗人員認識不足,違規現象較多,實驗人員常存在咬傷、抓傷現象;(3)粉塵較多,空氣潔凈度較難控制;(4)屏障設施斷電,以及空調系統故障未能及時維修等問題。

人員是實驗動物屏障設施的最大潛在污染源,人員頻繁進出屏障設施不僅會干擾屏障設施環境的穩定,還會增加管理人員工作壓力[13]。 為有效解決實驗人員進出頻繁問題,我們采取以下對策:(1)實驗申請時應明確實驗人員信息,實驗過程中無關人員不可進入;(2)采取預約制,實驗人員需提前1 d預約,每天每批實驗限制為2 人次;因特殊實驗需求,可書面申請,獲批后增加進入人次。 自約束政策實施后,屏障設施每日進出人數得到了極大程度的控制。

在前期管理過程中發現,實驗人員即便通過培訓考試,但在實驗過程中違規現象仍層出不窮,且常出現被動物抓傷、咬傷等情況。 為了進一步改善這種情況,我們采取以下相關對策:(1)整理屏障設施使用過程中常犯錯誤,整合入準入考試題庫;(2)舉辦培訓考試后的專項培訓,重點強調屏障設施使用注意事項、常見違規行為及處罰措施;(3)管理人員加強日常巡查,針對違規類型采取相應的處罰措施;(4)與藥理學本科實驗教學中心合作,每月定期舉辦動物實驗基本操作相關培訓,盡可能規范學生的實驗基本操作。 通過加強培訓等整改措施后,實驗人員違規行為明顯減少,被咬傷現象也得以緩解,屏障設施整體處于良性運行狀態。

刨花墊料由于材質蓬松,在相同鼠籠的更換頻率下,刨花墊料用量相對較少,性價比高,但容易帶來粉塵問題[14];而玉米芯具有較好的吸水性、碎粉率低,動物適應性好,但價格較高[15]。 為了兼顧粉塵問題、降低運行成本及滿足動物天性,我們后期同時采用玉米芯、刨花墊料,實驗人員可根據實驗需求進行選擇。 除此之外,屏障設施相應地增加了清潔次數以及實驗人員衛生意識方面培訓,進一步改善屏障設施空氣潔凈度問題。

獨立通風籠具采用微型隔離技術,可保證動物免受微生物的污染,也能降低屏障設施內氨氣濃度、粉塵污染;但設備對供電要求高,為此,我們配備小型發電機用于滿足實驗動物屏障設施斷電后用電需求。 此外,前期由于管理經驗不足,常出現設備故障未能及時有效解決等問題,導致出現較多管理漏洞,耽誤實驗進程。 為此,我們與具備屏障設施建設資質和維保能力的公司簽訂維保協議,對通風系統、屏障設施等相關設備定期進行檢查維護及配件更換;另外,管理人員加強日常巡視管理,以保障實驗動物屏障設施的正常運轉。

4 實驗動物屏障設施未來努力方向

實驗動物屏障設施因管理特殊,相關設施設備需全天候運行[16],且空調過濾器、純水過濾器、IVC主機過濾器、紫外燈等相關配件需經常更換;空調系統、純水系統、屏障設施等需定期維護檢修;加之動物飼料墊料、水電等其他費用支出較大,維持實驗動物屏障設施的正常運轉需耗費巨大的財力。節約能源,減少運行成本,目前仍是實驗動物屏障設施未來努力方向之一。 部分實驗動物屏障設施利用熱管式空氣換熱器進行換熱,回收排風中的能量進行利用而達到節能效果[17]。 此外,小型實驗動物屏障設施往往由于投入成本有限,經常會出現管理人員身兼數職、管理手段較為落后等情況,進而導致管理過程中出現費用核算不及時、籠位跟蹤管理滯后、人員進出管理任務大,管理人員工作任務繁重等問題。 如果能加大投入成本,構建完善的涉及實驗申請、籠位變更、人員進出統計、飼養費用核算等內容的信息化管理系統,將極大程度提高工作效率。 但如何平衡降低管理成本與提高管理工作效率間的關系,是值得我們深入探討的問題。