高級別生物安全實驗室渡槽使用和消毒

薛森仁,王 瑤,趙婭君,王博駿,韓建保,林靜雯

(四川大學華西醫院生物安全實驗室,四川 成都 610041)

生物安全事關國家安全和社會穩定,是國家總體安全的重要組成部分。高級別生物安全實驗室是國家生物安全體系的基礎支撐平臺,是人類健康和動物衛生領域開展科研、生產和服務的重要保障條件。新型冠狀病毒所引起的公共衛生事件暴露出一些問題,部分關鍵防護設備的實用性和重要性并未被充分考慮。高級別生物安全實驗室會接觸到高致病性或者未知病原微生物,需要完善的關鍵防護設備保障生物安全。渡槽作為一種高級別生物安全實驗室關鍵防護設備,用于物品在防護區與非防護區之間的傳遞,能有效防御病原微生物對人員和環境造成危害。目前,國內外關于高級別生物安全實驗室渡槽(以下簡稱為渡槽)技術要求和存在問題介紹較少,極大限制了渡槽的應用和推廣,為解決上述問題,本文將就此展開探討并提出一些合理化建議,以確保渡槽在高級別生物安全實驗室被安全穩定使用。

1 渡槽參數和標準

1.1 渡槽的構造 渡槽是為在防護級別不同的區域之間傳遞物品而設置的盛裝消毒劑的浸泡槽,是由不銹鋼墻、不銹鋼浸泡箱、不銹鋼壓緊密閉蓋板、置物隔板、電氣原件、進排液接口/閥和過氧化氫消毒接口等部件組成的穿墻結構形式的關鍵防護傳遞設備,簡要示意圖見圖1。本文將國內外已有渡槽產品的技術要求進行了總結,具體內容見表1。

圖1 渡槽簡要示意圖

1.2 渡槽的規范標準 渡槽密封要求極高,雙門互鎖,在特定環境下需要經過打壓測試。為指導渡槽的安全使用,我國已經制定和頒布了一系列管理規范和國家標準(表2)來指導渡槽的生產、檢測和使用。

表2 我國生物安全實驗室渡槽的管理規范和國家標準

1.3 渡槽的檢測 根據CNAS-CL05-A002《實驗室生物安全認可準則對關鍵防護設備評價的應用說明》[4]和生物安全實驗室的規章及使用要求,須對渡槽進行定期維護檢測,檢測項目和方法見表3。

表3 渡槽檢測方法

2 渡槽的使用

2.1 物品傳遞 打開防護區側的蓋板,將傳遞物品放入渡槽罐底部后放下網狀隔板,按規定時間浸泡后,在非防護區側打開蓋板,并抬起網狀隔板,使用不銹鋼耙子取出物品后,壓緊和鎖閉蓋板完成物品傳遞。

2.2 更換和補充消毒劑 消毒劑應定期更換,更換時需在防護區側開啟排水閥。防護區一側的渡槽排水管通過手動排水閥排放,收集后經過活毒廢水處理或高溫高壓蒸汽滅菌處理后才可排放。周期例行檢查消毒劑液位,低于額定位置10 mm處時,可在非防護區側補充新消毒劑。

2.3 設備的過氧化氫消毒 排空渡槽腔內液體,關閉兩側蓋板和閥門,接入過氧化氫發生器。部分生物安全實驗室使用汽化過氧化氫的濃度為30%～35%,消毒維持時間為1 h左右;也有生物安全實驗室使用汽化過氧化氫的濃度為7.5%～9.0%,消毒時間達3 h以上。生物安全實驗室可根據研究病原的不同,提前針對渡槽進行過氧化氫濃度和作用時間的消毒驗證和風險評估。

3 消毒

不同于處理其他廢棄物所采用的高溫高壓蒸汽滅菌、熱解法、輻射滅菌法、臭氧或焚燒等消毒方式,渡槽采用化學消毒法,通過消毒劑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對消毒劑的抗性主要體現在形成生物膜、降低細胞膜通透性、過量表達外排泵、產生消除或減弱消毒劑的特異性酶和改變作用靶點等方面[7],應針對不同病原微生物進行消毒驗證,并根據對應的作用機制消毒滅菌。常用的消毒劑及其作用機制見表4。在實際使用中,需根據具體情況,有效論證多種消毒劑搭配效果,聯合使用以加強殺菌效果[8-9]。

表4 常用消毒劑種類和作用機制

作為防護區和非防護區節點設備,渡槽在實際使用前需經過嚴格的消毒驗證工作,一般使用生物指示劑評估消毒滅菌效果。但我國現行的醫療保健產品滅菌國家標準GB/T 19972—2018/ISO 14161:2009《醫療保健產品滅菌生物指示物選擇、使用和結果判斷指南》[23]和GB 18281—2015系列標準重點關注的是濕熱、干熱、環氧乙烷、低溫蒸汽甲醛和輻射滅菌等消毒方式,例如,推薦壓力蒸汽滅菌采用嗜熱脂肪桿菌芽孢作為指示物,而針對浸泡消毒方式無相關指示物選擇推薦。化學淋浴同樣使用化學消毒方式,其消毒評價具有一定的可參考性,RB/T 199—2015《實驗室設備生物安全性能評價技術規范》[24]推薦化學淋浴指示微生物通常選用枯草桿菌黑色變種芽孢,病毒用脊髓灰質炎病毒-I型疫苗株,結核桿菌用龜分枝桿菌膿腫亞種,真菌用黑曲霉菌。

Wang等[25]將要消毒的物品置于渡槽中,室溫下浸入0.5%次氯酸鈉消毒劑溶液中30 min進行消毒,測試位置(底部和側面)的枯草芽孢桿菌孢子均被殺死,且培養后無細菌生長或菌落形成。根據GB 15981—2021《消毒器械滅菌效果評價方法》[26]要求,消毒劑的選擇還需要針對實驗室所做病原進行驗證,不同病原對消毒劑的耐受情況不同;也可參考生物安全實驗室內其他設施設備或環境的消毒情況,結合消毒劑對環境和人體的影響,選擇適合的消毒劑。根據從事試驗活動的微生物特點,選擇特定的指示微生物進行試驗,原則是所選擇消毒驗證的指示微生物對消毒的抗力通常需高于生物負荷微生物。

4 渡槽現存問題和思考

渡槽的便捷、實用和對非滅活物品傳遞的可行性優勢得到了廣大生物安全消毒專家的認可,但其存在安裝要求高、應用范圍窄等局限,大多高級別生物安全實驗室并未設置,針對渡槽在高級別生物安全實驗室的應用現狀,提出以下建議。

4.1 安裝方面 建設初期應提前布置預留預埋件,而非后期打孔安裝,避免氣密性問題導致實驗室生物安全風險發生。更換和排出消毒劑時需要一定的操作空間,建設階段需提前預留空間,避免后期空間限制。

4.2 使用方面 兩側蓋板互鎖和中間隔板設置十分重要,避免氣體連通導致生物安全風險。在傳遞過程中,液體浮力導致物品無法完全浸沒,消毒不完全,故需配置轉移籃。渡槽尺寸有限,若物品尺寸過大,渡槽難以容納,可考慮通過氣消間和化學淋浴等傳遞物品。渡槽內消毒劑液面不能低于隔板。補充消毒劑時,在非防護區側添加。消毒劑的選擇,需針對實驗室所涉及高致病性病原微生物進行消毒驗證。另外,需提前評估消毒劑對渡槽內壁和管道的腐蝕性。渡槽更換的消毒劑廢液,需通過活毒廢水設備或高壓滅菌處理。

4.3 其他方面 傳遞窗內放置消毒劑桶不可以完全代替渡槽,原因是消毒劑桶尺寸受限,且浸泡不均勻,易造成生物安全風險。生物安全實驗室追求安全穩定,機械式渡槽所需元器件較多,存在維保問題,建議選擇非機械式渡槽。

5 小結

渡槽作為生物安全實驗室關鍵防護設備,主要用于跨區域傳遞不耐高溫高壓但可耐受消毒劑浸泡的物品。物品經浸泡一定時間后可進入非防護區,其最大的優勢是可高效、安全、快捷的傳遞物品,最大限度降低由病原微生物造成的污染。從渡槽的規范和標準來看,應重點考慮耐腐蝕材料的選擇和消毒劑更換操作的便利性。受限于高級別生物安全實驗室維護結構的相對固定、不易反復變更和操作空間有限等原因,渡槽需要于建設階段提前考慮操作面積并預留合適空間。目前,渡槽相關生物安全報道和使用還較少,許多問題還值得探討和實踐,本文介紹了高級別生物安全實驗室中渡槽技術參數、使用、消毒和現有的問題,并進行分析和探討,可為將要應用渡槽的高級別生物安全實驗室提供參考。