生物安全背景下高校微生物實驗室改革探索

李倩如 京舒婷 蘭文波 廖芳芳 唐美軍

摘要 微生物實驗室是高校開展微生物實驗的重要場所，目前，社會對生物安全給予了高度重視，對高校微生物實驗室潛在的生物安全風險關注與日俱增。文章根據生物安全的要求，剖析了高校微生物實驗室在管理制度、設施設備、職責劃分、生物安全意識方面的現狀及存在的問題，并從健全管理體系、加強培訓考核、加大設施設備投入和結合虛擬仿真技術方面提出了具體建議，以期對高校微生物實驗室管理改革提供一些借鑒。

關鍵詞 生物安全；微生物實驗室；現狀和問題；改革

中圖分類號：G482文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.11.020

20世紀50年代，美國率先提出了實驗室生物安全的概念[1]，雖然我國相較于發達國家起步較晚，但隨著社會的發展、經濟水平的提高，生物安全在我國逐漸得到重視。隨著《中華人民共和國生物安全法》的制定實施，生物安全作為國家安全的重要組成部分[2]，被提升到了國家戰略地位。

微生物實驗課程是大多數綜合性高校開設的基礎實驗課程，其涉及醫學、食品、環境、農林等多個專業[3]。微生物實驗課程不同于一般的實驗課程，不但存在普通理化實驗均有的試劑、儀器等常見危險因素，當涉及病原微生物時，還存在一定的生物安全隱患[4]，稍有不慎就可能會引起群體性生物安全事故，并且高校實驗室還普遍存在實驗人員流動性大、實驗技能不熟練、實驗環境不熟悉等問題[5]。因此，高校微生物實驗室需得到足夠的重視，微生物實驗室管理和課程教學需不斷進行改革探索。

1高校微生物實驗室現狀及存在的問題

隨著國家對高校總體建設投入的不斷提高以及涉及微生物實驗課的專業數量增加，開設微生物實驗室的院校逐年遞增。與此同時，微生物實驗室配套的教師數量增速卻相對較低，實驗室設施設備方面投入力度不夠。量與質的發展不同步，導致微生物實驗室在多方面存在不同程度的問題。

1.1管理制度不夠健全

由于微生物實驗室的特殊性，需建立相應的微生物實驗室專門管理制度。目前，大多數高校由于專職實驗老師數量較少，普通實驗室的日常管理已有缺位現象，而要求更高的微生物實驗室管理更是較難達到規范水平。微生物實驗室要求有菌種管理制度、實驗室安全管理制度、培養試劑管理制度等，但現狀是部分高校相應的制度不完善，比如未建立專門的微生物實驗室生物安全管理制度。有些高校雖然已建立實驗室相關管理制度，但是存在制度落實不到位的現象，對實驗室管理和生物安全風險規避并未真正發揮實效。

1.2設施設備不齊全

按照《病原微生物實驗室生物安全管理條例》要求，禁止一級、二級生物安全實驗室開展高致病性或疑似高致病性病原微生物實驗活動[6]，對人體有潛在危險的致病微生物應在生物安全二級實驗室內操作。但由于高校實驗室空間普遍較為緊張，很難單獨為微生物實驗室劃分出與《生物安全實驗室建設技術規范》（GB50346-2011）相符合的區域。現實情況是微生物實驗室與理化實驗室混用的情況較多，部分高校即使有單獨的微生物實驗室，也很少能達到開展高致病性病原微生物實驗時所需的清潔區、緩沖區、污染區等區域劃分要求。

同時，微生物實驗室設備配備不齊全、老化現象明顯。設備老化可能會導致達不到實驗要求，比如實驗前期準備和后期滅菌所必需的高壓滅菌鍋、紫外燈老化現象較多，這可能會使實驗受到雜菌污染，影響實驗結果。需特別指出，高壓滅菌鍋的操作人員按要求應取得相應的特種設備操作證并在4年有效期內及時換證，但無證、無資質操作現象在高校中較為常見。

1.3職責劃分不明確

微生物實驗室管理職責較多，需要細致劃分權責，責任到人。目前部分高校存在菌種保存不當、化學試劑存放不當、特種設備管理不當等情況。具體情形如無存放菌種的專用冰箱，或者無存放病原微生物菌種要求的專用超低溫冰箱；化學試劑特別是危險化學試劑無專人專鎖保存；特種設備如高壓滅菌鍋無專人管理；無菌室、超凈工作臺、生物安全柜無專人定期清潔、滅菌等。

1.4生物安全意識較弱

微生物課程屬于基礎課程，一般會將微生物實驗課安排在本科一、二年級進行教學[7]。雖然在正式開展微生物實驗課之前會進行理論課教學，強調生物安全的重要性和實驗中的風險點，但具體開展微生物實驗后，由于學生人數較多，微生物實驗室條件有限，還是會存在不按照實驗規程操作的情況。部分學生認為環境中本來就存在微生物，對致病性微生物未能引起足夠重視，導致實驗前后滅菌等處理省略不做的情況時有發生。

2高校微生物實驗室改革探索

2.1建立健全生物安全管理體系

在組織建設方面，學校可從校領導層起從上至下建立一整套生物安全組織體系。可參考浙江大學現行模式，成立學校生物安全管理工作小組[8]，由校領導擔任小組的主任、副主任，實施“學校―學院―實驗室”分級安全管理責任制體系。通過此體系，既可快速準確傳達校領導層關于生物安全方面的決策意見，又可將微生物實驗實際教學管理中的問題和生物安全隱患及時向上傳遞，爭取在不利局面產生或擴大之前得到解決。

在體系文件方面，需要建立較為全面且行之有效的管理制度體系文件。可將通用實驗室管理文件與微生物實驗室的特殊性要求相結合，制訂包括質量手冊、程序文件、作業指導書和記錄格式在內的管理制度體系文件，并每年定期由管理層組織管理評審、質量負責人組織內審，以驗證體系文件的有效性和實用性，及時糾正管理中存在的偏差。

2.2加強生物安全培訓和考核

學校要大力培育高校生物安全方面人才隊伍的建設。對于微生物實驗室相關的教師需要定期進行培訓，包括但不限于生物安全法的解讀、微生物實驗室管理體系文件宣貫、特種設備的使用和日常維護等。同時，建立生物安全全流程考核機制，定期對微生物實驗室管理者和教學人員進行考核，如實驗前的準備工作是否到位、生物安全柜的使用是否規范、病原微生物的實驗操作步驟是否正確、生物廢棄物的處置是否合理等，確保考核合格后才能上崗，考核結果與年底績效考核以及評先評優掛鉤。

對于會使用到微生物實驗室、接觸病原微生物的學生進行培訓。除了微生物實驗的理論教學外，平時可進行生物安全法校內宣講、開展生物安全方面的知識講座、舉行微生物實驗室開放日活動、防護服等生物安全防護用具的演示體驗課等。同時，可定期開展生物安全事故應急演練，讓同學們清楚發生生物安全事故后應該怎樣正確處理，按照應急方案沉著冷靜地處理風險點，避免安全事故的擴大。

2.3加大生物安全防護設施設備投入

微生物實驗室由于其特殊性，需要配備一定的防護設備才能保障實驗的順利進行。對于普通病原微生物實驗，一般要求在二級或者二級以上生物安全實驗室內進行，而如病毒核酸的檢測實驗室要求更高，理想為負壓環境，且須設置排風處理系統，防止提取核酸時可能產生的氣溶膠危害實驗人員和污染外界環境。生物安全柜、高壓滅菌鍋、緊急沖淋設備、護目鏡、防護服等要按需配備。同時還需配有用以處理生物廢棄物的設施設備，以免對環境和人員造成污染。

2.4利用虛擬仿真技術創新教學方式

虛擬仿真實驗教學是依托于虛擬實驗人機交互多媒體等技術，構建出高度仿真的虛擬實驗環境[9]。

2.4.1虛擬仿真技術應用于微生物實驗教學中的優點

不受場地、設施設備的限制。高校所配備的生物安全實驗室數量有限，但開展微生物實驗課的專業較多，大部分同學沒有足夠的時間進行一次完整的微生物實驗操作，少數同學甚至沒有在生物安全柜中操作過。利用虛擬仿真技術可以不受場地限制，讓學生身臨其境地進行微生物實驗操作。

避免潛在生物安全風險。病原微生物實驗特別是高致病性病原微生物實驗都存在一定的生物安全風險，若采用虛擬仿真技術，既可避免現實中實際接觸病原微生物，營造無生物污染的微生物實驗環境，又能讓同學體驗微生物培養、分離、鑒定等實驗操作。

調動學生學習的積極性[10]。以往由于實驗課的嚴肅性，課堂氣氛較為拘謹低沉，但利用學生對于虛擬仿真技術的好奇，可以充分調動學生學習的積極性和能動性，帶給學生沉浸式的微生物實驗學習體驗，是一種自主自助式的教學方式。

2.4.2虛擬仿真應與實操交互聯動，實現“線上+線下”良性互動

虛擬仿真技術的確有諸多優點，但仍不可替代實操教學，最優教學方案是以現實實驗室操作為主，虛擬仿真技術為輔。在課程設置方面，需充分考慮到線上、線下課程的優缺點，本著“能實不虛，以虛補實”的原則進行課程安排。實驗內容較為簡單，實驗條件較充足，屬于基礎性需掌握的知識點時可進行實操教學，如微生物形態學實驗、革蘭氏染色實驗、菌落總數平板計數等；而涉及要求在生物安全二級實驗室或生物安全柜操作的對實驗場地要求較嚴格的內容時可考慮采用虛擬仿真技術進行教學，如病毒毒力因子測試實驗、病毒分離培養實驗、毒動力學實驗、遺傳學實驗和綜合性實驗等。

3結語

隨著經濟全球化水平越來越高、世界交往越來越頻繁，流行病等生物安全問題大規模暴發的可能性與日俱增，我們仍然需要持續關注生物安全，對生物安全方面的研究亟待加強。高校微生物實驗室是生物安全課題研究的孵化點，對其進行改革創新可為微生物研究創造更好的條件、營造更好的氛圍，同時也能科學地規避其潛在的生物安全風險，促進高校微生物實驗室良性發展。

基金項目：湘南學院2022年校級教學改革研究項目“生物安全背景下高校微生物實驗室改革探究”；湘南學院校級教改項目“生物安全背景下的公共衛生學院實驗室教學改革探索”（湘南學院校發〔2020〕78號）；湖南省普通高等學校教學改革研究項目（HNJG-2020-0920）；郴州市科學技術局“郴州市環境微生物資源保護與利用技術研發中心”；郴州市科學技術局“郴州市應用數學成果轉化技術研發中心”；郴州市科學技術局“郴州市重金屬污染健康風險評估技術研發中心”。

參考文獻

[1]劉琦，盧耀勤，劉濤.國內外生物安全實驗室的研究進展[J].職業與健康，2021，37（12）：1724-1728.

[2]全國人民代表大會常務委員會.中華人民共和國生物安全法[Z]. 2020-10-17.

[3]陳鋼，呂春芳，賈然然，等.高校微生物教學實驗室安全管理現狀及對策[J].中國現代教育裝備，2022，397（21）：45-47.

[4]呂岫華，劉偉，劉巧麗，等.微生物教學實驗室生物安全的探索與研究[J].中國教育技術裝備，2011（30）：91-94.

[5]梁冰玉，劉潔，農清清，等.醫學高校科研實驗室的生物安全管理[J].內科，2021，16（2）：258-260，263.

[6]劉華，王維，江定豐，等.安徽省動物病原微生物實驗室生物安全管理[J].中國動物檢疫，2022，39（5）：61-65.

[7]潘越，吳林根.高校微生物教學實驗室的安全管理探討[J].安全與環境工程，2018，.25（4）：119-122.

[8]金海萍，胡凱，樊偉，等.新形勢下高校病原微生物實驗室安全管理探索[J].實驗室科學，2022，25（3）：207-209，212.

[9]熊宏齊.虛擬仿真實驗教學助推理論教學與實驗教學的融合改革與創新[J].實驗技術與管理，2020，37（5）：1-4，16.

[10]王艷鳳，趙國星，劉暢，等.虛擬仿真技術助力下的“醫學微生物學”實驗課程教學方案設計和實踐[J].微生物學通報， 2021，48 （1）： 295-305.