實驗動物墊料的標準化

田還成，袁 慧，許超琪

(中國輻射防護研究院藥物安全評價中心，太原 030006)

近年來隨著生命科學研究的飛速發展，作為其研究中不可缺少的重要組成部分—實驗動物也備受各國政府的重視和科學家的關注。動物質量的好壞是動物實驗成功的最基本保證。墊料與動物直接接觸，可影響實驗動物的微環境進而影響動物的健康和實驗結果。因此，墊料的質量評定與控制非常必要。然而我國的文獻報道大多集中在多種墊料的比較、新型實驗動物墊料的開發等方面［1-5］，對于墊料的質量評價是近年來才逐漸重視起來的［6-9］。但仍尚未體現在國家標準和相關管理條例中。歐美等發達國家早已實行墊料商品化生產，有專業的工廠，并且各道工序的質量要求非常嚴格。但反觀我國實驗動物墊料的商品化才剛剛起步，遠遠達不到實驗動物質量要求的標準。這嚴重影響了我國實驗動物的發展，進而影響動物實驗結果的準確性，可靠性，使得科研成果無法走向國際。因此要想使我國的實驗動物的質量管理與國際接軌，實驗動物墊料生產的標準化、商品化就變得至關重要。

1 墊料的種類及消毒

1.1 墊料的種類

多年來研究者大多依據實驗動物的種類、來源、成本等選擇更適于自身的墊料品種，因此國內墊料的種類五花八門。

首先從使用上墊料總體分為接觸型和非接觸型兩種［10］。接觸型直接鋪墊在動物體下，用于吸尿、吸濕、做窩、保暖等，是嚙齒類動物一生中接觸最頻繁的環境因子；非接觸型墊料不與動物身體接觸，一般放置于懸掛式動物籠具下方的托盤內，承接動物排泄物。如家兔籠具下面接糞盤中的墊料—紙板狀墊料、塑料布墊料、木屑等。其次從原材料來分，墊料主要有：木屑、刨花、玉米芯、秸稈、麥糠、棉花、蒲草、稻草、紙屑等。

1.1.1 木屑(鋸沫)：來源廣泛，單位體積吸水性強，舒適性較好。但其成分復雜，含雜質較多［11］。有研究發現其會危害裸鼠的眼睛［12］，提高動物呼吸系統的感染率，降低繁殖力［11］。因此木屑較適用于非接觸型墊料。

1.1.2 刨花：資源豐富，價廉易得，質地松軟，有良好的舒適性、吸水性和保溫性能，較少污染和發霉，是國內應用較早且最廣泛使用的墊料。但由于刨花來源的樹種不同，其化學性和物理性有明顯的差別。多數研究表明，松木、杉木屬于芳香性木料，其所釋放的揮發性物質對動物的肝功能和免疫系統產生影響［13］。而泡桐刨花和白楊刨花的吸水性，舒適性都較好，更重要的是無明顯毒性，安全可靠［1，14］。此外，豚鼠可以通過咀嚼楓樹、樺樹、白楊、山毛櫸等硬木削片，用唾液消化吸收補充其對維生素C的缺乏。可見豚鼠、大小鼠均可以選擇刨花作為墊料［15］。但不足之處是浪費木材資源。

1.1.3 玉米芯：玉米棒芯的粉碎物，較之木質墊料，其細胞毒性低、吸氨能力強、低塵埃、保暖性好，并能長期保持籠內的干燥和清潔［16］。但硬度和大小尺寸不好控制，易被動物吃下，其中殘留的農藥等化學物質難免會危害動物的健康。并且在有些地區玉米芯的成本較高。因此要根據實際情況有選擇的使用。

1.1.4 秸稈、稻草、麥糠等均來源于農作物，以其作為墊料可降低成本，且對環境無破壞性影響。此種墊料的動物適應性良好，無采食、無毒。但稻草的不足之處是易被動物糞便污染，表面吸附塵埃較多［17］。麥糠的缺點是比重較大，易長蟲、發霉，難保存［13］。從而使用此類墊料需在消毒滅菌上嚴格把關。

1.1.5 紙質墊料是國外常用的墊料之一。其吸水性極好，但有些漂白紙中存在有害物質，并且其來源有限，成本很高，以致目前我國很少應用［9］。

1.1.6 蒲草和蘆葦是近年來正在開發的新型墊料，研究證明它們具有良好的吸水、吸氨性及保暖性并且具有柔軟、蓬松、粉塵小、成本低、無公害等特點。所以應對此類環保型墊料加以開發利用和推廣［18］。

總之，無論對于何種管理和實驗條件，還是對于何種動物都沒有最理想的墊料。應充分利用每種墊料的優點，規避它們的缺點，根據不同的管理方式和動物種類，綜合比較后選擇較適合的墊料。

1.2 墊料的消毒

無論何種材料所制的墊料中均可能有昆蟲，微生物等。而動物的糞便混在墊料中，加之適宜的溫濕度，將會成為微生物滋生的良好場所。所以國家實驗動物質量控制標準要求，無論是普通實驗動物還是屏障系統內的實驗動物所用的墊料都應經過消毒滅菌處理。但目前很多地方做不到這一點。消毒的方法主要有：高壓滅菌法、射線照射法、化學熏蒸法、微波滅菌法、干烤滅菌法等。其中高壓蒸汽滅菌法、輻照滅菌法、甲醛熏蒸3種方法是比較適用于實驗動物墊料的消毒滅菌的［19-20］。

1.2.1 高壓蒸汽滅菌法：此法是國內應用較為普遍的一種滅菌方法。其消毒時間較短，消毒效果可靠。但高壓滅菌會破壞墊料組織，導致少量水蒸氣吸附從而致使墊料吸水能力下降，并有利于微生物生長，因而使用時應采用適當的干燥時間和貯存條件。

1.2.2 輻照滅菌法：用60Co輻照滅菌能一次性處理大量墊料，省時省力。并且不會引起其中物質的變化，不會影響墊料的吸水性。我國現行的國家標準對墊料的輻照滅菌劑量沒有明確的規定。周正宇等研究發現25kGy的輻照劑量足以達到 SPF實驗動物墊料滅菌的要求，是比較可靠、經濟的劑量。同時他還證實輻照墊料對實驗動物的生長、繁殖沒有影響，是一種較安全的消毒方法［21］。

1.2.3 甲醛熏蒸法：此法殺菌廣譜、殺菌力強，操作也比較簡便，成本低廉，對物品無損害或損害輕微；但它對人有一定的毒性、腐蝕性、殺菌所需時間也較長，是實驗動物可以選擇的消毒方法之一。

2 墊料的質量要求與評價

墊料直接與實驗動物機體接觸，對實驗動物的微環境有重大影響，是影響實驗動物的質量和動物實驗的結果的關鍵因素之一。發達國家對實驗動物墊料質量研究很重視，目前已普遍使用低毒的商品化墊料。我國雖已越來越重視實驗動物的質量，

提高了實驗動物標準化程度和質量管理水平，但是，對于墊料的質量管理尚未標準化，未能建立質量管理體系。從而制約著我國實驗動物納入規范化、統一化、國際化的軌道。因此，當務之急是建立實驗動物墊料的質量評估體系。

2.1 墊料的質量要求

2.1.1 物理性方面：要吸濕性強，柔軟、舒適、無塵土，不能引起實驗動物皮膚、粘膜的損傷，且易于高壓消毒滅菌、易于貯存，最好能重復利用。動物不能采食、能筑巢。在質量評定時需評價墊料引起的粉塵，要檢查顆粒的均勻性、吸水性、柔軟性，有無異物、針刺物等。

2.1.2 化學性方面：應保證無異味，無芳香類、揮發性化學物質，無農藥、無重金屬污染等。在質量評定時，要檢查化學殺蟲劑，真菌毒素、亞硝胺、消毒劑的殘基和重金屬等。我國尚未明確規定墊料中重金屬的控制指標，但根據美國標準的規定，重金屬殘留量控制為：汞(Hg)小于0.09 mg/kg；鉛(Pb)小于0.2mg/kg；鉻(Cd)小于0.01mg/kg。

2.1.3 生物方面：無微生物(如大腸桿菌、沙門菌、霉菌、細菌)、寄生蟲、昆蟲等污染，無蟲蛀。在質量評定時不同級別需要檢查相應的細菌、病毒、寄生蟲和真菌等。

2.1.4 經濟方面：價廉易得，來源清楚，節能環保。

2.2 墊料的評價

研發新型墊料及投入生產時，需從其理化性質、適用性、安全性等方面進行質量評估。

2.2.1 理化性狀評價

吸水性是要求墊料具有吸收動物排泄物中的水分，保持實驗動物生活環境干燥舒適的特性。將一定重量的墊料用孔徑為2.0mm ×2.0mm的尼龍網包扎后置于水中，一定時間后取出放置于網架上，看不到滴水后稱重。以每克墊料吸水克數評定墊料吸水性能。

吸氨性是以飼養籠內氨濃度作為評價指標的。用適合的塑料袋套住籠子，吸收管的橡皮管深入籠子中心點，扎住袋口，以0.5L/min的流量集氣 2m in，依納氏比色法在分光光度計測定并計算采集樣品的氨濃度［18］。國家標準中規定氨濃度不得超過14mg/m3。墊料更換周期應根據墊料的吸氨能力制定。研究表明玉米芯的吸氨性較高于其它材料［16］。

2.2.2 適用性評價

舒適性試驗方法：在不同的盒子里放不同的墊料，盒子互相連通，小鼠可自由進入任何一個盒子，根據小鼠在某種墊料的盒子里停留和睡眠時間長短，可以推斷小鼠喜歡哪一種墊料［22］。

保暖性試驗方法：用動物巢內溫度以及動物離巢5、10、15min后的空巢余溫評定墊料的保溫性。實驗表明，蒲草保暖性略高于其它材料［18］。

干燥性試驗方法：將各種墊料吸水后不同時間段進行稱重，用干燥度來反應墊料的干燥快慢。實驗表明，干燥速度最快的是刨花，木屑最慢［9］。

2.2.3 安全性評價

墊料原材料本身可能含有影響動物健康的有害物質，因此在研發時必須進行墊料安全性評價。

一般毒性檢測方法：一般進行墊料水浸出物、醇浸出物、醚浸出物的急性毒性實驗。可以用這幾種浸出物對實驗動物進行灌胃、經眼、經皮等試驗，觀察動物狀態，確定墊料對實驗動物的毒性作用。還可以通過檢測血液生化指標變化結合組織切片觀察來確定墊料對動物機體的整體毒性［13］。

細胞毒性檢測方法：常規體外培養的小鼠Hepa-l細胞系對有害的化學物質非常敏感，從而常被用于研究墊料提取物潛在的毒性。研究表明，松木的細胞毒性最大，玉米芯的毒性最小［8，23］。

微核試驗：一般測定骨髓多染性紅細胞核率來評價墊料的致畸作用；一般測定對肝微粒體酶活性的影響來確定墊料因素對實驗結果是否產生影響［24-25］。

對墊料原材料的衛生學檢測［26］：重點檢測原材料內是否殘留危害動物和人類的殺蟲劑、殺菌、抑菌劑和重金屬元素。要調查、研究、分析原材料產區可能使用的農藥、防腐劑、抗生素等種類、劑量、可能的殘留量、可能的重金屬污染，以及微生物和毒素等。

3 墊料的商品化

近年來，我國已逐漸認識到實驗動物的重要性。為了提高實驗動物標準化程度和質量管理水平，我國已在此方面增加了投入并取得了一些成就，但在現行的國家標準和實驗動物相關管理條例中，對于墊料的規定只有：應選用吸濕性好、塵埃少、無異味、無毒性、無油脂的材料；須經消毒、滅菌后方可使用。如此籠統的規定在一定程度上制約了我國實驗動物標準不能緊跟國際標準，同時限制了藥品、生物制品、實驗動物等產品的出口，還使科研論文將不能被同行接受。因此要想提高相關學科競爭力，就必須加強墊料標準化和質量管理。

標準化的重要意義是改進產品過程和服務的適用性，防止貿易壁壘，并促進技術合作［27］。它是保證商品質量的有力證據，是新產品能有效推廣的重要環節，是商品化的必要前提。我國墊料研究工作起步較晚，墊料生產仍比較零散，許多單位使用的墊料來源不清楚，所含雜質也較多，基本都未經過檢驗就投入使用。但經過研究者們的努力，我國的墊料研究已積累了足夠的理論基礎，現只需統一和規范。這就要求政府部門建立墊料質量標準評價體系，制定出實驗動物墊料的國家標準及其配套法規，使墊料生產標準化、法制化進而市場化。

4 小結

綜上所述，從墊料的成本、環保、適應性和安全性等方面來考慮：第一，應推廣使用商品化的白楊、泡桐以及玉米芯墊料，大力開發蒲草、蘆葦和再生紙等新型墊料，促使其商品化。第二，墊料商品化有利于控制滅菌、包裝、運輸等過程中存在的問題。經綜合比較后，商品化墊料均需采用60Co輻照滅菌，所采用的劑量為25kGy。第三，檢測指標需根據實驗動物的不同級別和墊料原材料的不同種類而設定。第四，隨著能源問題日益嚴重，也有較少人關注墊料重復使用的可行性。但由于墊料屬于幫助動物維持微環境干燥清潔的重要工具，重復使用會降低它的能力，因此不建議墊料重復使用。總而言之，實驗動物墊料實行標準化、法制化及商品化已經迫在眉睫，亟需盡早出臺實驗動物墊料的國家標準，完善實驗動物質量監管體系。

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