——淺談生物安全離心機在實驗室安全管理中的拓展應用(二)

《生物安全實驗室離心機產生氣溶膠的機制淺析》一文，分析了病原微生物樣品離心操作中可能產生氣溶膠的機理。本文將探討對氣溶膠的有效防控問題。

一、WHO對生物安全實驗室離心所致氣溶膠的防范建議

WHO第三版《實驗室生物安全手冊》的第12章“實驗室技術”部分，從離心機的配置、操作和維護給出了較為全面的建議。

其中，有三點特別值得關注。

1）離心機需配置安全離心桶或防護轉子等防護附件。危險等級為3、4級的病原微生物樣本離心必須使用可密封離心桶；

2）離心桶的裝載、平衡、密封和打開，必須在生物安全柜內進行；

3）如將離心機置于Ⅰ或Ⅱ級生物安全柜內，離心機噴射出的感染性粒子因運動過快不能被安全柜內的氣流可靠截留。在Ⅲ級生物安全柜內封閉離心，方可有效遏制氣溶膠擴散。有些離  心機可能還需在局部安裝帶HEPA 過濾器的排風系統方能實現有效防護。

可見，生物安全實驗室有效防控離心操作產生氣溶膠風險有2個手段需要重視。

首先是使用帶密封功能的離心機防護轉頭，而且轉頭樣品裝卸只能在生物安全柜內操作；

其次，評估所采用離心機運行中氣溶膠排放泄漏風險后，必要時給離心機配置專用氣溶膠過濾外排裝置。

在實際工作中，離心機采用帶密封蓋的防生物污染轉頭的方法簡便易行、可操作性強，居主導地位。因此，我們首先討論這條技術途徑。

二、離心機防生物污染轉頭的多樣化和獲取便利化

離心機通過采用帶密封蓋的轉頭，在離心管破碎、轉頭內部樣品污染的情況下，轉頭憑借可靠密封，能防止樣品泄露，從而可防范離心操作產生的氣溶膠在實驗室內擴散。

IEC 61010-2-020標準首版頒布于1992年，可見離心機防生物污染轉頭的開發和實際應用之早。

隨著生物安全實驗室需求的驅動、產品設計改進和新材料應用，目前生物安全防護轉頭的種類更豐富、使用性能極大提升。

有眾多知名廠家開發了這類轉頭。譬如，德國eppendorf 開發的aerosol-tight rotor（氣密性轉頭）、美國Thermo的Rotor with SealClick Biocontainment Lid(帶生物密封蓋轉頭) 、美國Beckman的Fixed-Angle Rotor with Biosafety Lid(帶生物安全蓋的角轉頭)和日本日立的Biosafety Rotor等。

從上圖可看出生物安全防護轉頭的技術演變：

規格從單一微量角延伸到大、中、小多種容量范圍，

種類從角轉頭拓展到各種容量的水平轉頭，微孔板轉頭和PCR排管轉頭等。

這些轉頭應用后，足以覆蓋生物安全實驗室高危風險樣品取材、提取純化、PCR擴增乃至基因測序的全部流程。

生物安全防護型轉頭與普通轉頭在轉頭的安裝固定和轉頭蓋開啟方式都不同（可參考Beckman Avanti J-26S XPI立式大容量低溫高速離心機的角轉頭JLA-16.250的詳細介紹）。

需要注意的是，不同轉頭由于設計和材質不同，可應對的生物安全風險存在區別。

如Thermo Scientific TX-150轉頭氣密性套裝，轉頭及適配器高壓滅菌最長時間不超過121℃、20分鐘，可用于對WHO《實驗室生物安全手冊》規定危險分級為II級的樣品離心（備注：譬如登革病毒，甲型肝炎病毒，乙型肝炎病毒和NL-63等低危害等級冠狀病毒等，適用于P2生物安全實驗室操作）。

對于危險等級更高的病原微生物樣品（備注：是指WHO劃定的危險等級3級、4級須在P3、P4生物安全實驗室操作樣品，如SARS-CoV和COVID-19 SARS冠狀病毒，I型和II型艾滋病毒，埃博拉病毒，H2N2亞型甲型流行性感冒病毒等），eppendorf 的FA-45-30-11 角轉頭可能更合適（轉頭整體可耐受140℃高壓滅菌2小時，有效消除瘋牛病致病源殘留污染）。

因此，對于氣密型功能轉頭的選擇，應結合實驗樣品的安全風險的等級來甄別使用。

三、離心機的正確操作、維護是防控氣溶膠風險的關鍵

WHO《手冊》指出，實驗室離心機良好的機械性能是保障微生物安全的前提條件，應經常檢查離心轉頭和離心吊籃，確保使之始終處于完好的工作狀態。

美國Beckman公司2018版英文目錄（CENT-471CAT04.15-B）中申明，在正常操作、使用和維護條件下，轉頭才能可靠抑制病原微生物氣溶膠污染（containment of microbiological aerosols）。而不當使用或維護，可能會影響密封完整性損害密封性能。

德國eppendorf公司在5804/5810離心機用戶操作手冊中警告，氣密性轉子蓋和吊籃蓋只能使用未損壞的潔凈密封件。使用錯誤造成氣密性受損：高溫滅菌、機械負荷及腐蝕性溶劑可能影響轉子和轉子蓋的氣密性。

即便是通過HPA生物安全認證的產品，其密封性能可能會因操作和維護不當而受影響（如忽略吊籃密封蓋、O環密封環的損壞變形沒有及時更換而繼續使用等）。正確使用和維護轉頭，才能真正發揮轉頭為實驗室生物安全保駕護航的效能。

從功能、材料到結構設計都有差異的眾多品牌防生物污染轉頭，密封性能如何衡量，是否有統一技術標準？請參考《離心機防生物污染轉頭性能評價標準》。

參考文獻：

1.《實驗室生物安全手冊》第三版

2. 《中華人名共和國國家標準》（GB4793.7-20008/IEC61010-2-020:2006）

3. Thermo Scientific Multifuge X Pro/Megafuge ST Plus Series Centrifuges Instructions for Use(50158487-d；08/2019)

4. Thermo Scientific Heraeus Megafuge 8 8R離心機操作手冊(50144984-a)

5. Eppendorf 5804/5804R 5810/5810R操作手冊（5820900.067-01/012018）