生物安全实验室离心机防生物污染转头性能评价标准

——浅谈防生物污染离心机在实验室安全管理中的拓展应用(三)

《用防生物污染转头提升离心所致气溶胶防控能力》文中提到，目前市面有数十款防生物污染转头可供生物安全实验室离心机使用。这些产品的生物安全防护性能验证标准是什么，测试结果是否靠谱？本文我们就这个问题进行探讨。

一、防生物污染转头的安全防护性能谁说了算？

生物安全实验室用防污染转头，使其在关键环节上发挥应有效用，增强实验室生物安全风险防护能力。这要求转头实际防护性能的可靠性须足够硬核才行。

阿拉斯加科技（北京）有限公司对离心机生物安全防护技术进展的调查显示，德国eppendorf，美国Beckman、Thermo等一线离心机制造商的产品彩页和/或用户手册对转头生物安全防护性能认证都有介绍说明。

以美国赛默飞为例，我们。新型大容量台式低温高速离心机Multifuge X4R Pro用户手册提供了多款、多批次具有生物安全防护功能转头的防生物污染性能的验证文件。如：

2009年英国HPA认证的：2009年TX-750水平转头(4700rpm)、F13-14x50cy锥形管角转头(10000rpm)、F15-8x50cy角转头(14500rpm)、F14-6x250 LE大容量角转头(11000rpm)、F15-6x100y角转头(15000rpm)、MicroClick 30x1.5/2mL微量角转头(15200rpm)、M-20微孔板转头(40000rpm)等；

2013年验证HIGHConic II角转头(10350rpm)；

2014年验证的MicroClick 18x5mL角转头(15000rpm)；

2018年验证的F10-6x100 LEX角转头(10500rpm)。

图上可见，验证文件注明了测试转头类型、测试转速和测试技术标准。水平转头还注明转头所用吊篮。

Eppendorf公司也用户手册中提供各型转头通过防生物污染测试的文件（如下图所示）。

上图可见，验证文件注明了测试转头和所属机型。

美国Beckman的Avanti J26S XPI立式大容量低温高速离心机的JA-25.50、JA-25.15、JA-20.1、JA-20、JA-17、JA-14、JA-14.50、JA-12、JA-18、JLA-16.250、JLA-10.500、JLA-8.1000共12个角转头有“Bio-C”标识。代表这部分转头通过微生物气溶胶遏制测试获得 “BioCertified”认证。其测试由独立第三方实验室完成，即：英国Porton Down的CAMR或USAMARIID（美国军队传染病医学研究中心）下属Fort Detrick生物实验室（德特里克堡生物实验室）。

日本日立公司的落地式大容量低温高速离心机CR22N则是部分带Biosafety标识的转头，如12×10mL角转头R22A6，取得HPA生物安全防护认证；另一部分转头，如6×250mL角转头R13A，则是根据IEC61010-2-020附录AA的规定流程内部完成的测试。

日本kubota公司转头的生物安全防护认证由CAMR提供。

以上资料表明：

知名离心机制造商都选择了英国HPA（Health Protection Agency）应用微生物研究中心（Centre for Applied Microbiological Research，CAMR）作为独立第三方进行气密性能认证。

CAMR认证证明至少有3个版本，即2003年前CAMR版（备注：2003年HPA成立），2003-2012年间HPA版和2012年后HPE版（备注：2012年HPA被并入Health Protection England/PHE后，CAMR隶属于Centre of Emergency Preparedness and Response）。2020年8月18日，为有效应对生物武器和新冠病毒疫情等传染病威胁，英国组建国家卫生防护研究所（National Institute for Health Protection/NIHP）替代PHE。可以预见，认证文件版本还得变！

二、离心机转头生物安全防护性能测试金标准

尽管十几年间CAMR认证历经独立品牌授权、HPA、HPE和可预见的NIHP变更，但不变的是CAMR测试结果的权威性和所颁发Certificate of Containment Testing的含金量。除了CAMR多年来积累的软硬件体系成就，铸就其在生物安全认证测试行业口碑的是其采用的测试标准——IEC 61010-2-020。

IEC 61010-2-020创建于1992年，历经了1996、2006和2016年4次大修订，目前是2016年第三版。

我国目前使用国标文件《测量、控制和实验室用电气设备的安全性要求.第2-020部分:实验室离心机特殊要求》(GB 4793.7-2008)，与IEC 61010-2-020:2006对应。

通过GB 4793.7-2008，我们依然可以初步了解61010-2-020:2006与IEC 61010-2-020:2016关于离心机生物安全防护转头气密性验证的核心要求。

三、离心机生物安全防护转头性能测试测什么，如何测？

国标GB 4793.7-2008《附录AA 密封圈的动态微生物试验方法》，对生物安全验证测试条件、测试要求、测试步骤和质控标准都有详细描述。了解其内容便于理解转头的气密性防护的含义。

1. 测试目的：将吊篮或转头的密封圈暴露在密集的细菌孢子悬浮液上来观察是否有细菌孢子逸出。

2. 测试准备：

枯草芽孢杆菌黑色变种芽孢（Bacillus atrophaeus Nakamura或B. globigii)) 水悬浮液，浓度≥1×1010个孢子/mL（备注：评价消毒剂对芽孢消杀效果时悬液浓度通常为106-108 cfu/mL）；

固定角度转头：将试验悬浮液装入受试转头离心管/瓶内，不加盖或不密封地放置在转头的每个位置。用吸管另取实验悬浮液模拟“洒落”转头中间。1.5-50mL管的转头“洒落”液体容积≥5 mL，100mL及以上转头，遗撒体积为单个离心容器容量10%。

吊篮密封方法:直接把吊篮按额定容量装填悬浮液后加密封锁紧，缓慢颠倒吊篮两次，以便试验液落在吊篮封口处。

3. 实验方法

吊篮或转头安装于指定离心机使用，启动加速到转头额定最大转速并保持转速5 min后停机取样。取样部位包括：吊篮或密封圈整个外侧表面取样；离心腔体内存表面转头和吊篮运行高度一周多点取样；吊篮转头表面取样及对可能污染的地方取样。

4. 判定标准：每个转头或吊篮进行三次独立测试，三次测试都合格视为通过测试。

四、离心机防污生物污染转头验证的解读

枯草芽孢杆菌黑色变种菌，为国内外通行的灭菌效果评价的指示菌。其芽孢生存能力强，外形更短小，尺寸小至以μm计。

在转头内部发生大量样品遗撒、并以额定最高转速运行，高浓度细微芽孢粒子在高达数千-数万xg离心力加持下，防生物污染转头能把洒落样品严格限制在密封圈内，防止孢子渗透进入转头盖外围进而扩散，彻底截断污染源外溢途径，杜绝生成气溶胶的风险。

作为全球通行的标准，到IEC 61010-2-020：2016都尚未建立防生物污染转头动态防病毒污染测试规程，使得对通过防生物污染验证转头对病毒实际防护能力一直缺少最直接证据（可能与各国实验室生物安全保障政策许可有关）。病原微生物以特定形式存在于样品介质中，通过阻断传输介质扩散即可防控病原微生物本身的扩散。人们可能正是基于这样的认识，接受了和认同了IEC防生物污染技术标准的意义。

国家CDC公布COVID-19电镜图像资料后，即有微生物学权威人士指出，当病毒粒子与体液等介质结合后，形成的病毒颗粒尺寸可达到数μm。如结论属实，则枯草芽孢杆菌黑色变种芽孢在一定程度上可视作病毒颗粒的“动作替身”。而众所周知的是，N95口罩可滤除最小颗粒直径0.3μm，能滤阻99%以上病毒颗粒和气溶胶。推测通过严格生物安全性能验证的转头通过把样品严密密封而有效阻断高危风险气溶胶形成和扩散。而数十年来全球应对高危病原微生物的研究实践也表明，防生物污染转头是生物安全实验室离心安全可靠技术手段。

据此，《生物安全实验室离心机必须使用防生物污染达标转头？》的讨论才有立足之地。

参考文献：

1.《实验室生物安全手册》(第三版/2004)

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. Centrifuge 5804 5804R 5810 5810R操作手册(5820900067-01/012018)