用防生物污染转头提升离心所致气溶胶防控能力

——浅谈生物安全离心机在实验室安全管理中的拓展应用(二)

《生物安全实验室离心机产生气溶胶的机制浅析》一文，分析了病原微生物样品离心操作中可能产生气溶胶的机理。本文将探讨对气溶胶的有效防控问题。

一、WHO对生物安全实验室离心所致气溶胶的防范建议

WHO第三版《实验室生物安全手册》的第12章“实验室技术”部分，从离心机的配置、操作和维护给出了较为全面的建议。

其中，有三点特别值得关注。

1）离心机需配置安全离心桶或防护转子等防护附件。危险等级为3、4级的病原微生物样本离心必须使用可密封离心桶；

2）离心桶的装载、平衡、密封和打开，必须在生物安全柜内进行；

3）如将离心机置于Ⅰ或Ⅱ级生物安全柜内，离心机喷射出的感染性粒子因运动过快不能被安全柜内的气流可靠截留。在Ⅲ级生物安全柜内封闭离心，方可有效遏制气溶胶扩散。有些离  心机可能还需在局部安装带HEPA 过滤器的排风系统方能实现有效防护。

可见，生物安全实验室有效防控离心操作产生气溶胶风险有2个手段需要重视。

首先是使用带密封功能的离心机防护转头，而且转头样品装卸只能在生物安全柜内操作；

其次，评估所采用离心机运行中气溶胶排放泄漏风险后，必要时给离心机配置专用气溶胶过滤外排装置。

在实际工作中，离心机采用带密封盖的防生物污染转头的方法简便易行、可操作性强，居主导地位。因此，我们首先讨论这条技术途径。

二、离心机防生物污染转头的多样化和获取便利化

离心机通过采用带密封盖的转头，在离心管破碎、转头内部样品污染的情况下，转头凭借可靠密封，能防止样品泄露，从而可防范离心操作产生的气溶胶在实验室内扩散。

IEC 61010-2-020标准首版颁布于1992年，可见离心机防生物污染转头的开发和实际应用之早。

随着生物安全实验室需求的驱动、产品设计改进和新材料应用，目前生物安全防护转头的种类更丰富、使用性能极大提升。

有众多知名厂家开发了这类转头。譬如，德国eppendorf 开发的aerosol-tight rotor（气密性转头）、美国Thermo的Rotor with SealClick Biocontainment Lid(带生物密封盖转头) 、美国Beckman的Fixed-Angle Rotor with Biosafety Lid(带生物安全盖的角转头)和日本日立的Biosafety Rotor等。

从上图可看出生物安全防护转头的技术演变：

规格从单一微量角延伸到大、中、小多种容量范围，

种类从角转头拓展到各种容量的水平转头，微孔板转头和PCR排管转头等。

这些转头应用后，足以覆盖生物安全实验室高危风险样品取材、提取纯化、PCR扩增乃至基因测序的全部流程。

生物安全防护型转头与普通转头在转头的安装固定和转头盖开启方式都不同（可参考Beckman Avanti J-26S XPI立式大容量低温高速离心机的角转头JLA-16.250的详细介绍）。

需要注意的是，不同转头由于设计和材质不同，可应对的生物安全风险存在区别。

如Thermo Scientific TX-150转头气密性套装，转头及适配器高压灭菌最长时间不超过121℃、20分钟，可用于对WHO《实验室生物安全手册》规定危险分级为II级的样品离心（备注：譬如登革病毒，甲型肝炎病毒，乙型肝炎病毒和NL-63等低危害等级冠状病毒等，适用于P2生物安全实验室操作）。

对于危险等级更高的病原微生物样品（备注：是指WHO划定的危险等级3级、4级须在P3、P4生物安全实验室操作样品，如SARS-CoV和COVID-19 SARS冠状病毒，I型和II型艾滋病毒，埃博拉病毒，H2N2亚型甲型流行性感冒病毒等），eppendorf 的FA-45-30-11 角转头可能更合适（转头整体可耐受140℃高压灭菌2小时，有效消除疯牛病致病源残留污染）。

因此，对于气密型功能转头的选择，应结合实验样品的安全风险的等级来甄别使用。

三、离心机的正确操作、维护是防控气溶胶风险的关键

WHO《手册》指出，实验室离心机良好的机械性能是保障微生物安全的前提条件，应经常检查离心转头和离心吊篮，确保使之始终处于完好的工作状态。

美国Beckman公司2018版英文目录（CENT-471CAT04.15-B）中申明，在正常操作、使用和维护条件下，转头才能可靠抑制病原微生物气溶胶污染（containment of microbiological aerosols）。而不当使用或维护，可能会影响密封完整性损害密封性能。

德国eppendorf公司在5804/5810离心机用户操作手册中警告，气密性转子盖和吊篮盖只能使用未损坏的洁净密封件。使用错误造成气密性受损：高温灭菌、机械负荷及腐蚀性溶剂可能影响转子和转子盖的气密性。

即便是通过HPA生物安全认证的产品，其密封性能可能会因操作和维护不当而受影响（如忽略吊篮密封盖、O环密封环的损坏变形没有及时更换而继续使用等）。正确使用和维护转头，才能真正发挥转头为实验室生物安全保驾护航的效能。

从功能、材料到结构设计都有差异的众多品牌防生物污染转头，密封性能如何衡量，是否有统一技术标准？请参考《离心机防生物污染转头性能评价标准》。

参考文献：

1.《实验室生物安全手册》第三版

2. 《中华人名共和国国家标准》（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离心机操作手册(50144984-a)

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