高级别生物安全实验室渡槽使用和消毒

薛森仁,王 瑶,赵娅君,王博骏,韩建保,林静雯

(四川大学华西医院生物安全实验室,四川 成都 610041)

生物安全事关国家安全和社会稳定,是国家总体安全的重要组成部分。高级别生物安全实验室是国家生物安全体系的基础支撑平台,是人类健康和动物卫生领域开展科研、生产和服务的重要保障条件。新型冠状病毒所引起的公共卫生事件暴露出一些问题,部分关键防护设备的实用性和重要性并未被充分考虑。高级别生物安全实验室会接触到高致病性或者未知病原微生物,需要完善的关键防护设备保障生物安全。渡槽作为一种高级别生物安全实验室关键防护设备,用于物品在防护区与非防护区之间的传递,能有效防御病原微生物对人员和环境造成危害。目前,国内外关于高级别生物安全实验室渡槽(以下简称为渡槽)技术要求和存在问题介绍较少,极大限制了渡槽的应用和推广,为解决上述问题,本文将就此展开探讨并提出一些合理化建议,以确保渡槽在高级别生物安全实验室被安全稳定使用。

1 渡槽参数和标准

1.1 渡槽的构造 渡槽是为在防护级别不同的区域之间传递物品而设置的盛装消毒剂的浸泡槽,是由不锈钢墙、不锈钢浸泡箱、不锈钢压紧密闭盖板、置物隔板、电气原件、进排液接口/阀和过氧化氢消毒接口等部件组成的穿墙结构形式的关键防护传递设备,简要示意图见图1。本文将国内外已有渡槽产品的技术要求进行了总结,具体内容见表1。

图1 渡槽简要示意图

1.2 渡槽的规范标准 渡槽密封要求极高,双门互锁,在特定环境下需要经过打压测试。为指导渡槽的安全使用,我国已经制定和颁布了一系列管理规范和国家标准(表2)来指导渡槽的生产、检测和使用。

表2 我国生物安全实验室渡槽的管理规范和国家标准

1.3 渡槽的检测 根据CNAS-CL05-A002《实验室生物安全认可准则对关键防护设备评价的应用说明》[4]和生物安全实验室的规章及使用要求,须对渡槽进行定期维护检测,检测项目和方法见表3。

表3 渡槽检测方法

2 渡槽的使用

2.1 物品传递 打开防护区侧的盖板,将传递物品放入渡槽罐底部后放下网状隔板,按规定时间浸泡后,在非防护区侧打开盖板,并抬起网状隔板,使用不锈钢耙子取出物品后,压紧和锁闭盖板完成物品传递。

2.2 更换和补充消毒剂 消毒剂应定期更换,更换时需在防护区侧开启排水阀。防护区一侧的渡槽排水管通过手动排水阀排放,收集后经过活毒废水处理或高温高压蒸汽灭菌处理后才可排放。周期例行检查消毒剂液位,低于额定位置10 mm处时,可在非防护区侧补充新消毒剂。

2.3 设备的过氧化氢消毒 排空渡槽腔内液体,关闭两侧盖板和阀门,接入过氧化氢发生器。部分生物安全实验室使用汽化过氧化氢的浓度为30%～35%,消毒维持时间为1 h左右;也有生物安全实验室使用汽化过氧化氢的浓度为7.5%～9.0%,消毒时间达3 h以上。生物安全实验室可根据研究病原的不同,提前针对渡槽进行过氧化氢浓度和作用时间的消毒验证和风险评估。

3 消毒

不同于处理其他废弃物所采用的高温高压蒸汽灭菌、热解法、辐射灭菌法、臭氧或焚烧等消毒方式,渡槽采用化学消毒法,通过消毒剂浸泡的方式使物品表面的病原菌死亡或失活[6]。高致病性病原微生物对消毒剂的抗性主要体现在形成生物膜、降低细胞膜通透性、过量表达外排泵、产生消除或减弱消毒剂的特异性酶和改变作用靶点等方面[7],应针对不同病原微生物进行消毒验证,并根据对应的作用机制消毒灭菌。常用的消毒剂及其作用机制见表4。在实际使用中,需根据具体情况,有效论证多种消毒剂搭配效果,联合使用以加强杀菌效果[8-9]。

表4 常用消毒剂种类和作用机制

作为防护区和非防护区节点设备,渡槽在实际使用前需经过严格的消毒验证工作,一般使用生物指示剂评估消毒灭菌效果。但我国现行的医疗保健产品灭菌国家标准GB/T 19972—2018/ISO 14161:2009《医疗保健产品灭菌生物指示物选择、使用和结果判断指南》[23]和GB 18281—2015系列标准重点关注的是湿热、干热、环氧乙烷、低温蒸汽甲醛和辐射灭菌等消毒方式,例如,推荐压力蒸汽灭菌采用嗜热脂肪杆菌芽孢作为指示物,而针对浸泡消毒方式无相关指示物选择推荐。化学淋浴同样使用化学消毒方式,其消毒评价具有一定的可参考性,RB/T 199—2015《实验室设备生物安全性能评价技术规范》[24]推荐化学淋浴指示微生物通常选用枯草杆菌黑色变种芽孢,病毒用脊髓灰质炎病毒-I型疫苗株,结核杆菌用龟分枝杆菌脓肿亚种,真菌用黑曲霉菌。

Wang等[25]将要消毒的物品置于渡槽中,室温下浸入0.5%次氯酸钠消毒剂溶液中30 min进行消毒,测试位置(底部和侧面)的枯草芽孢杆菌孢子均被杀死,且培养后无细菌生长或菌落形成。根据GB 15981—2021《消毒器械灭菌效果评价方法》[26]要求,消毒剂的选择还需要针对实验室所做病原进行验证,不同病原对消毒剂的耐受情况不同;也可参考生物安全实验室内其他设施设备或环境的消毒情况,结合消毒剂对环境和人体的影响,选择适合的消毒剂。根据从事试验活动的微生物特点,选择特定的指示微生物进行试验,原则是所选择消毒验证的指示微生物对消毒的抗力通常需高于生物负荷微生物。

4 渡槽现存问题和思考

渡槽的便捷、实用和对非灭活物品传递的可行性优势得到了广大生物安全消毒专家的认可,但其存在安装要求高、应用范围窄等局限,大多高级别生物安全实验室并未设置,针对渡槽在高级别生物安全实验室的应用现状,提出以下建议。

4.1 安装方面 建设初期应提前布置预留预埋件,而非后期打孔安装,避免气密性问题导致实验室生物安全风险发生。更换和排出消毒剂时需要一定的操作空间,建设阶段需提前预留空间,避免后期空间限制。

4.2 使用方面 两侧盖板互锁和中间隔板设置十分重要,避免气体连通导致生物安全风险。在传递过程中,液体浮力导致物品无法完全浸没,消毒不完全,故需配置转移篮。渡槽尺寸有限,若物品尺寸过大,渡槽难以容纳,可考虑通过气消间和化学淋浴等传递物品。渡槽内消毒剂液面不能低于隔板。补充消毒剂时,在非防护区侧添加。消毒剂的选择,需针对实验室所涉及高致病性病原微生物进行消毒验证。另外,需提前评估消毒剂对渡槽内壁和管道的腐蚀性。渡槽更换的消毒剂废液,需通过活毒废水设备或高压灭菌处理。

4.3 其他方面 传递窗内放置消毒剂桶不可以完全代替渡槽,原因是消毒剂桶尺寸受限,且浸泡不均匀,易造成生物安全风险。生物安全实验室追求安全稳定,机械式渡槽所需元器件较多,存在维保问题,建议选择非机械式渡槽。

5 小结

渡槽作为生物安全实验室关键防护设备,主要用于跨区域传递不耐高温高压但可耐受消毒剂浸泡的物品。物品经浸泡一定时间后可进入非防护区,其最大的优势是可高效、安全、快捷的传递物品,最大限度降低由病原微生物造成的污染。从渡槽的规范和标准来看,应重点考虑耐腐蚀材料的选择和消毒剂更换操作的便利性。受限于高级别生物安全实验室维护结构的相对固定、不易反复变更和操作空间有限等原因,渡槽需要于建设阶段提前考虑操作面积并预留合适空间。目前,渡槽相关生物安全报道和使用还较少,许多问题还值得探讨和实践,本文介绍了高级别生物安全实验室中渡槽技术参数、使用、消毒和现有的问题,并进行分析和探讨,可为将要应用渡槽的高级别生物安全实验室提供参考。