探究SPF 級動物實驗室的應急管理措施

周怡璇 李若楠 張偉 劉星劼

（濱州醫(yī)學院醫(yī)藥研究中心，山東煙臺 264000）

隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家對生命科學科研事業(yè)也越來越重視，各大高校對高級別實驗動物的應用和需求日益增多。無特定病原體（Specific pathogen Free，SPF）動物不攜帶潛在感染或條件致病菌，能夠保證實驗數(shù)據(jù)的精確性和可靠性，已經(jīng)成為生命科學研究中被廣泛認可的實驗動物[1]。而這些實驗動物必須飼養(yǎng)于SPF 級動物實驗室，因此，SPF 級動物實驗室的建設和管理已成為反映醫(yī)學院校科研水平的重要標志之一[2]。但SPF 級動物實驗室運行時間長且對管理與維護要求較高，難以避免在運行過程中發(fā)生緊急安全事件，因此制定合理有效的應急管理預案顯得格外重要。該文將從本校SPF 級動物實驗室正式運行以來遇到的突發(fā)情況進行總結，并對其中典型事件進行分析，對實驗室的應急管理措施進行深度討論。

1 突發(fā)停電及停水對屏障安全的考驗

SPF 級動物實驗室的飼養(yǎng)環(huán)境為屏障環(huán)境，即使用萬級無菌潔凈室作為飼養(yǎng)室，入室施行嚴格管理，如消毒、淋浴、更換衣物等[3]。實驗室正常運行依賴著室內(nèi)的各種設備，包括空調系統(tǒng)、純水系統(tǒng)、滅菌系統(tǒng)及其他實驗儀器等，這些設備均在通電的情況下才能正常使用，因此突發(fā)停電及停水對設備的使用及實驗室內(nèi)的環(huán)境影響巨大。

1.1 對空調系統(tǒng)的影響及相應措施

本校SPF 級動物實驗室使用的是全新風空調，配備獨立的空調控制系統(tǒng)。空調控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行是維持SPF 級動物實驗室內(nèi)溫濕度正常的核心要素，也是保持設施內(nèi)潔凈程度的基本條件[4]。室外空氣經(jīng)過初效、中效及高效三級過濾裝置過濾后進入屏障環(huán)境內(nèi)，室內(nèi)的實驗動物產(chǎn)生的污濁氣體將會通過空調的排風口經(jīng)排風管道排到室外，在維持室內(nèi)均一空氣介質的同時保證室內(nèi)環(huán)境的萬級潔凈度[5]。如果遭遇突發(fā)停電或停水導致新風空調系統(tǒng)無法正常運行時，若無相應應急預案則可能導致實驗室內(nèi)屏障環(huán)境遭到破壞，嚴重威脅到實驗動物的生命安全以及科研人員實驗的正常進行。

若遇到突發(fā)停電的情況，可以根據(jù)季節(jié)溫度不同采取不同應急措施。若在夏季遇到突發(fā)停電時，不需要調整空調系統(tǒng)，室內(nèi)在短時間內(nèi)可維持相對適宜的溫度與濕度。若在冬季遇到突發(fā)停電時，當室外最低溫度在零度以上且為短時間停電時（1h 內(nèi)），同樣無需調整空調系統(tǒng)；但當室外溫度在零度以下且停電時間較長時，需關掉樓頂?shù)难a水箱閥門，同時打開空調主管泄水閥門、水泵泄水孔以及風冷模塊機組的泄水閥門，排掉所有管路水源，避免因溫度過低導致設備凍壞。在來電時應及時關閉所有泄水閥門并打開補水箱閥門，使管道水注滿并打開循環(huán)水泵，再重新啟動空調。

若遇到突發(fā)停水的情況，因空調機房內(nèi)有補水箱可以儲存部分水源，故短時間的停水對于空調系統(tǒng)的運行無大礙。但在缺水的情況下，表冷器等配件的溫度調節(jié)功能可能因缺水出現(xiàn)異常，因此在夏季較長時間缺水可能會導致室內(nèi)溫度明顯升高。

同時應當注意的是，當空調系統(tǒng)因突發(fā)停電、停水或其他故障而不再運行時，屏障環(huán)境內(nèi)各房間的壓差也無法再保持。因此不建議外部人員再進入屏障環(huán)境內(nèi)，而屏障環(huán)境內(nèi)的門禁系統(tǒng)隨即失效，實驗人員可以選擇立即離開，也可以選擇留在原處等供電恢復，但不應頻繁開啟屏障環(huán)境內(nèi)部各房間的門，防止各房間之間的交叉污染。

1.2 對實驗動物純水儀的影響及相應措施

本實驗室使用的實驗動物純水儀為MN-100J 型實驗動物飲水機，采用三級過濾系統(tǒng)納濾膜滲透系統(tǒng)以及內(nèi)置的紫外殺菌裝置，能有效去除動物飲用水中的氟、砷以及含毒性有機物等有害物質，并可有效殺滅水中可能存在的致病的微生物，保證了實驗動物飲水符合國家安全標準與實際實驗需求[6]。

在突發(fā)停電或停水時實驗動物純水儀均無法繼續(xù)使用，所以實驗室應提前準備適量的、符合標準的飲用水。經(jīng)過純水儀處理的實驗動物飲用水在儲存一周的情況下是符合國家標準的，因此建議定期更換儲存飲用水[7]。

1.3 對滅菌設備的影響及相應措施

外環(huán)境中的一切物品進入屏障環(huán)境內(nèi)都需要經(jīng)過滅菌處理，一般來說有兩種方式，分別是通過紫外傳遞窗的輻照滅菌以及通過脈動真空滅菌器的高溫高壓滅菌。突發(fā)停水不影響紫外傳遞窗滅菌，但當突發(fā)停電時兩種滅菌方式均無法正常使用。

因此，如果在使用過程中遇到突發(fā)停電或停水，應關閉電閘、保持傳遞窗或滅菌器的門為關閉狀態(tài)，等恢復供電后再重新滅菌。

1.4 對其他設備的影響及相應措施

實驗室內(nèi)的其他設備包括大小鼠獨立通風籠具（Individual Ventilated Cages，IVC）、超凈工作臺、顯微鏡、離心機等實驗設備也會因突發(fā)停電而受到影響或是無法使用。

其中大小鼠IVC 在一般情況均內(nèi)置蓄電池，在停電后自動切換至電池供電狀態(tài)，可維持約8～24h 的儀器運行，因此，短時停電對其籠具內(nèi)的實驗動物生存無太大影響。

由此可見，短時間的停水、停電，部分設備可以采用相應應急措施，以減輕對設備的損害，并維持室內(nèi)環(huán)境的潔凈及穩(wěn)定。長時間的停水及停電將對實驗室的環(huán)境造成嚴重破壞，需要聯(lián)系相關單位盡快供水供電，或啟用備用小型發(fā)電機和備用水箱以維持實驗室供水供電正常。

2 極端天氣對空調系統(tǒng)的挑戰(zhàn)

通過對氣候觀測數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，近幾十年間在中國境內(nèi)的極端天氣顯著增多[8]。極端天氣包括極寒、極熱以及極端降水等情況，主要影響的是室外環(huán)境，尤其對空調系統(tǒng)外機設備以及空調機房內(nèi)附屬設備影響較大，對室內(nèi)設備的影響因素較少。

2.1 極寒天氣對空調系統(tǒng)的影響及相應措施

即使在“全球氣候變暖” 這一大趨勢下，實證事例表明仍有部分地區(qū)出現(xiàn)了“極寒天氣現(xiàn)象”[9]，尤其是近幾年的寒潮，往往伴隨著大風、暴雪等災害性天氣，對人們的生產(chǎn)生活造成了嚴重的影響，同時對低溫或超低溫條件下的空調機組造成了著巨大的潛在危害[10]。

該地區(qū)冬季氣溫達到零下十幾度，近年來屢次出現(xiàn)極寒天氣，因此本實驗室非常重視空調系統(tǒng)在冬季運行過程中可能發(fā)生的設備以及管路的凍裂事故[11]。凍裂事故主要發(fā)生在以熱水為熱媒的新風加熱器以及熱風幕，少部分發(fā)生在以蒸汽為熱媒的新風加熱器，另有少部分情況發(fā)生在后盤管內(nèi)的存水排泄不盡時停止運行表冷器[12]。本實驗室曾發(fā)生過冬季低溫時期水泵凍裂情況，是未將輪換使用的水泵中存水及時排出而導致，因此冬季長期不用或輪換使用設備時，應及時打開泄水閥門、水泵泄水閥以及制冷機組泄水閥，將管道和設備里面的水排放干凈避免凍裂管道和設備[13,14]。

2.2 極熱天氣對空調系統(tǒng)的影響及相應措施

在溫度較高的情況下，空調系統(tǒng)的能耗將會顯著上升。

在極熱天氣時，SPF 級動物實驗室管理人員應首先考慮到本區(qū)域供電壓力問題，預防好可能出現(xiàn)的停電或停水情況。

2.3 極端降水對空調系統(tǒng)與屏障安全的影響及相應措施

從2012 年的7.21 北京特大暴雨災害到2021 年的河南暴雨災害，近年來國內(nèi)的極端降水事件不斷發(fā)生，這讓我們不得不考慮到極端降水或多降雨事件對SPF 級動物實驗室可能造成的影響。

降水過多或時間過長時可能會出現(xiàn)建筑漏水情況，因此，一定要做好實驗室防水工作。另外，濕度過大時可能會導致空調外部設備的線路短路，工作人員應做好設備巡檢與維保工作，一旦發(fā)生問題及時維修。

管理人員應及時關注可能發(fā)生的極端天氣，遇到可控范圍內(nèi)的極端天氣可采取部分應急措施，以降低對SPF 級動物實驗室內(nèi)環(huán)境的影響；若遇到較為嚴重的情況，則應積極響應國家及當?shù)卣念I導，服從指揮，應對災情。

3 實驗動物微生物污染的防控

SPF 級實驗動物是生命科學及醫(yī)學研究使用最頻繁的動物，因其不存在對實驗結果影響大的微生物而被廣泛認可。因此，SPF 級實驗動物的微生物質量直接影響著相關實驗結果的精確性與準確性，是實驗動物質量的重要評判標準之一，需要我們嚴加防控[15]。

在對我國部分廠家生產(chǎn)的商業(yè)化SPF 級小鼠的檢疫分析中，結果證實部分樣品仍可能存在病原體污染現(xiàn)象，包括呼腸孤病毒Ⅲ型（Reo-3）、小鼠肺炎病毒（PVM）和多瘤病毒（POLY）等病毒污染，以及為肺炎克雷伯桿菌、金黃色葡萄球菌和綠膿桿菌等細菌污染，另有少量樣品存在寄生蟲污染[16,17]。其次，在實驗動物飼養(yǎng)和實驗過程中，空調系統(tǒng)過濾器未及時更換、物品滅菌不完全、飲用水不達標、飼料或墊料不合格、實驗室環(huán)境清潔不到位、人員操作不規(guī)范或本人具有傳染性人畜共患病等均可造成實驗動物的微生物污染[18,19]。這些微生物病原體中，除條件性致病菌綠膿桿菌外，其他病原體對小鼠本身和實驗研究均具有一定的影響。國外普遍要求排除而未在我國標準中的螺桿菌、牛棒狀桿菌、檸檬酸桿菌等微生物均可也對實驗動物健康產(chǎn)生不同程度的危害，往往會產(chǎn)生體重降低、結膜充血、腫瘤等異物移植生長緩慢等現(xiàn)象[1,20,21]，進而影響實驗結果的準確性，因此，做好實驗動物檢疫工作顯得尤其重要。

針對此類情況，入駐前的動物檢疫工作至關重要，我們通常需要對實驗動物攜帶微生物進行檢測，并將其放在檢疫觀察室內(nèi)觀察1～2 周，均無異常后再轉入相應飼養(yǎng)室中。實驗動物的微生物污染一旦發(fā)生就難以清除，按照《實驗動物管理條例》 應將本室內(nèi)污染的實驗動物全部淘汰或是重新凈化，所有的飼養(yǎng)器具及實驗器具均需重新清理消毒，本室內(nèi)外有可能被污染的區(qū)域應當采取嚴格的消毒措施，且應空置一段時間后再次啟用。而目前常用的凈化方法包括剖腹取胎技術以及胚胎移植技術，剖腹取胎技術的特點是相對來說簡單且有效，而胚胎移植技術更適用于基因編輯動物的凈化[22]。但在實際情況中，部分單位并不具備大規(guī)模凈化的能力，且無法承擔全部淘汰的損失，在實驗動物表現(xiàn)基本正常的情況下也有通過藥浴達到消滅寄生蟲污染的案例，并在隨后的18 個月隨訪過程中未發(fā)現(xiàn)復發(fā)現(xiàn)象[23]。

4 日常實驗過程中對人員傷害防護

SPF 級實驗動物往往需要屏障系統(tǒng)及IVC 系統(tǒng)的雙重保險，因此其生存環(huán)境相對穩(wěn)定，不但保證了實驗結果的可信性，也最大程度保障了實驗人員的安全。但是2011 年發(fā)生的東北農(nóng)大師生在動物實驗過程中感染布魯氏菌病的事件，再一次讓我們重視起動物實驗過程中的安全隱患問題[24]。

4.1 突發(fā)的物理性危害及應對措施

實驗室內(nèi)發(fā)生的物理性危害包括動物的抓傷咬傷、銳器的割傷刺傷、不慎摔傷碰傷、放射線輻射傷以及觸電傷等，一般情況下若實驗人員按照標準流程操作，很大程度上可以避免這些傷害。

操作人員及管理人員應具備一定的應急處理知識，針對不同傷害采取相應措施。抓傷或咬傷一般是由于操作人員操作不規(guī)范或固定不當，導致實驗動物受到驚嚇從而被動物攻擊。被實驗動物抓傷或咬傷的傷口一般較小，操作人員可能會出現(xiàn)疼痛或焦慮等癥狀，如處理不當可能存在感染的風險，因此，應及時沖洗傷口并仔細消毒，必要時使用抗菌劑治療，并及時進行接種破傷風疫苗[25]。針刺傷和銳器傷一般是由于操作人員未正確取用針頭或銳器，若造成損傷的針頭或銳器已經(jīng)使用過或存在潛在感染的危害，則應立即擠出傷口的血液，盡可能沖洗干凈、消毒包扎，及時就醫(yī)并作好跟蹤復查和治療[26]。摔傷碰傷一般是由于隔離衣腳底較滑，操作人員疾行不慎或是搬運物品用力不當而導致，實驗室工作人員應做好巡視工作，一旦發(fā)現(xiàn)摔傷碰傷的實驗人員應及時協(xié)助其轉移至屏障環(huán)境外，盡快處理傷情。放射線輻射傷一般是由于操作人員作業(yè)期間室內(nèi)或超凈工作臺紫外燈處于開啟狀態(tài)，無防護情況下長時間的放射線輻射可能導致實驗人員頭暈、灼傷、四肢無力甚至對視力造成嚴重傷害。因此，工作人員應做好檢查，在有人作業(yè)的情況下嚴禁開啟室內(nèi)或超凈工作臺紫外滅菌裝置[27]。觸電傷一般是由于使用潮濕電器，傷情可能較為嚴重，因此，工作人員應嚴格檢查實驗室內(nèi)設備的用電安全，并且具備相關急救知識，及時對受傷人員進行急救處理并送至醫(yī)院進行治療[28-30]。

4.2 突發(fā)的化學性危害應對措施

實驗室內(nèi)發(fā)生的化學性危害一般來源于化學消毒劑或是實驗用藥劑，往往表現(xiàn)為對皮膚、眼睛、呼吸道和胃腸道的強烈刺激，嚴重者可能導致灼傷。

因此使用揮發(fā)性消毒劑時不應有人長時間處于室內(nèi)，在消毒結束后應及時通風；若化學消毒劑或藥劑濺射到皮膚或眼睛上時應及時沖洗，若出現(xiàn)瘙癢或灼傷癥狀應及時就醫(yī)[31]。

4.3 突發(fā)的生物性危害應對措施

實驗室內(nèi)發(fā)生的生物性危害一般來源于實驗動物的體液、糞便或是其他分泌物及廢棄物，如果動物本身攜帶有傳染性的病原微生物，則很有可能通過皮膚接觸或伴隨物理性傷口出現(xiàn)時的體液接觸等方式傳染給操作人員。

因此對實驗動物的定期檢疫、哨兵動物的設置與實驗廢棄物的正確處理十分必要[32]。一旦操作人員的手套或隔離衣發(fā)生破損導致與潛在感染的實驗動物分泌物或廢棄物發(fā)生直接接觸后，應立即停止實驗，充分沖洗接觸部位或傷口處，使用消毒劑消毒并及時就醫(yī)。若在隨診中發(fā)現(xiàn)疑似感染則應對污染樣品進行保存、檢測，同時按國家相關規(guī)定向上級主管部門報告，并及時跟進事件進展情況[33]。如果感染事件屬實，則應按上文相應措施對實驗室進行徹底的消毒滅菌。

5 小結

SPF 級實驗動物作為生命科學及醫(yī)藥研究領域的重要載體，其飼養(yǎng)環(huán)境為SPF 級動物實驗室的管理水平直接決定了實驗動物質量以及實驗結果的可靠性，及時有效地應對實驗室突發(fā)的緊急事件才能夠保障實驗室的正常運行、保證動物實驗的有效進行以及實驗動物從業(yè)人員的自身安全。近年來各大高校和研究機構實驗室安全事故時有發(fā)生，國家和教育部也出臺了一系列相關政策和指導意見，對實驗室的安全管理工作越來越重視。制定和實施SPF 級動物實驗室的應急管理措施是實驗室安全管理的重要保障，需要每一位實驗動物從業(yè)人員的重視與支持。