新型冠狀病毒的快速傳播將病毒又一次帶入人們的視線，不光醫(yī)務(wù)和救援工作者在前線全力救治，科研人員也在緊鑼密鼓地進(jìn)行病毒研究以及藥物實(shí)驗(yàn)。

那你可能想知道，進(jìn)行病毒實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室是什么樣子？與學(xué)校里的生物實(shí)驗(yàn)室、醫(yī)院里的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室有什么異同呢？

接下來我們一起認(rèn)識(shí)一下生物安全實(shí)驗(yàn)室。

1. 什么是生物安全實(shí)驗(yàn)室？

實(shí)驗(yàn)室是進(jìn)行科研工作的必需場(chǎng)所，根據(jù)危險(xiǎn)度等級(jí)，包括傳染病原的傳染性和危害性，國(guó)際上將生物實(shí)驗(yàn)室按照生物安全水平（Biosafety level，BSL）分為P1（Protection level 1）、P2、P3和P4四個(gè)等級(jí)。 

P1-P4實(shí)驗(yàn)室可以承擔(dān)的工作也根據(jù)安全等級(jí)進(jìn)行劃分，其嚴(yán)格等級(jí)從低到高。 

▲ P1實(shí)驗(yàn)室：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，對(duì)人體、動(dòng)植物或環(huán)境危害較低，不具有對(duì)健康成人，動(dòng)植物致病的因子。 

▲ P2實(shí)驗(yàn)室：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，適用于對(duì)人體、動(dòng)植物或環(huán)境具有中等危害或具有潛在危險(xiǎn)的致病因子，對(duì)健康成人、動(dòng)物和環(huán)境不會(huì)造成嚴(yán)重危害，有有效的預(yù)防和治療措施。 

▲ P3實(shí)驗(yàn)室：防護(hù)實(shí)驗(yàn)室，適用于處理對(duì)人體、動(dòng)植物或環(huán)境具有高度危害性，通過直接接觸或氣溶膠使人傳染上嚴(yán)重甚至是致命的疾病，或?qū)?dòng)植物和環(huán)境具有高度危害的致病因子。通常有預(yù)防和治療措施。 

▲ P4實(shí)驗(yàn)室：最高級(jí)別防護(hù)實(shí)驗(yàn)室，適用于對(duì)人體、動(dòng)植物或環(huán)境具有高度危害性，通過氣溶膠途徑傳播或傳播途徑不明，或未知的、高度危險(xiǎn)的致病因子，沒有預(yù)防和治療措施，比如埃博拉病毒。

電影《傳染病》中，進(jìn)入P4實(shí)驗(yàn)室的片段

生物安全實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)需要遵照已發(fā)布的《生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范》。

根據(jù)規(guī)范，P2實(shí)驗(yàn)室宜實(shí)施一級(jí)屏障和二級(jí)屏障，而P3和P4實(shí)驗(yàn)室需要設(shè)置一級(jí)屏障和二級(jí)屏障。

一級(jí)屏障保障了實(shí)驗(yàn)操作者與被操作對(duì)象之間的隔離，包括生物安全柜和正壓防護(hù)服等；二級(jí)屏障則是保障了生物安全實(shí)驗(yàn)室與外部環(huán)境的隔離，其中就包括換氣系統(tǒng)，因此，一級(jí)屏障和二級(jí)屏障分別是實(shí)驗(yàn)人員和外界環(huán)境的保護(hù)傘。

建筑技術(shù)規(guī)范中也詳細(xì)制定了P3和P4等級(jí)實(shí)驗(yàn)室的主要房間，包括主實(shí)驗(yàn)室，主實(shí)驗(yàn)室緩沖間，隔離走廊，防護(hù)服更換間，準(zhǔn)備間，淋浴區(qū)等的技術(shù)指標(biāo)。超高的清潔級(jí)別，恒定范圍的溫度、濕度以及壓差都是實(shí)驗(yàn)安全的保證。 

生物安全實(shí)驗(yàn)室二級(jí)屏障的主要技術(shù)指標(biāo) ，來源: 生物安全實(shí)驗(yàn)室建筑技術(shù)規(guī)范 GB 50346-2011 

你可能會(huì)好奇，最高級(jí)別的P4實(shí)驗(yàn)室具體是怎樣的呢？

P4實(shí)驗(yàn)室作為最高級(jí)別的生物安全實(shí)驗(yàn)室，是應(yīng)對(duì)高危險(xiǎn)性、且無法預(yù)防和治療的烈性病毒的利器。

P4實(shí)驗(yàn)室一般為一棟獨(dú)立的建筑物，如與其他級(jí)別生物實(shí)驗(yàn)室共用建筑物，也需要在建筑物中占據(jù)獨(dú)立的隔離區(qū)域，并與附近的其他建筑物完全隔離。

在常見的四層結(jié)構(gòu)中，一層為污水處理與保障設(shè)備，二層為核心實(shí)驗(yàn)區(qū)，三層為排風(fēng)管道過濾層，四層為空調(diào)設(shè)備與送排風(fēng)管道。

P4實(shí)驗(yàn)室的基本特征。來源：National Institutes of Health, part of the United States Department of Health and Human Services 　

2. 生物安全實(shí)驗(yàn)室中的人員保護(hù)

進(jìn)入普通實(shí)驗(yàn)室時(shí)，實(shí)驗(yàn)人員僅需實(shí)驗(yàn)服，手套和面部防護(hù)等裝備。

而高等級(jí)實(shí)驗(yàn)中有潛在的危險(xiǎn)致病因子，研究人員要怎樣保護(hù)自身呢？

圖片來源網(wǎng)絡(luò)

我們前面提到了，一級(jí)屏障保障了實(shí)驗(yàn)人員與潛在毒菌的隔離。在進(jìn)入高等級(jí)實(shí)驗(yàn)室前，人員需要經(jīng)過多道程序，包括外更衣間，淋浴間，內(nèi)更衣間，緩沖間等，從外面進(jìn)到實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部可能需要20-30分鐘。

因此，實(shí)驗(yàn)室工作人員在上崗前都需要接受嚴(yán)格的培訓(xùn)，上崗后必須確保遵守使用流程。為了使科研人員與潛在的病原隔離，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室需要穿著獨(dú)立供氧的正壓防護(hù)服。

在防護(hù)服中，實(shí)驗(yàn)人員所呼吸的空氣來源于獨(dú)立的空氣系統(tǒng)，并且在實(shí)驗(yàn)室中活動(dòng)需要更換呼吸管，這也是為什么實(shí)驗(yàn)室中會(huì)吊著很多螺旋狀管子。 　　  

對(duì)于P2級(jí)別及以上的實(shí)驗(yàn)室，按照規(guī)定須配備有生物安全柜（Biosafety cabinet，BSC），操作有危險(xiǎn)的病原都需要在柜內(nèi)完成。

生物安全柜是一種負(fù)壓式裝備，根據(jù)循環(huán)風(fēng)和排風(fēng)比例也分為不同的級(jí)別，其通過將柜內(nèi)空氣不斷抽出，以保證柜內(nèi)的負(fù)壓，來防止實(shí)驗(yàn)操作中產(chǎn)生的氣溶膠向外擴(kuò)散。

生物安全柜（來源網(wǎng)絡(luò)）

安全柜工作原理（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

實(shí)驗(yàn)完成后，人員在離開實(shí)驗(yàn)室時(shí)，要進(jìn)行化學(xué)淋浴消毒，消滅一切可能沾染到的病毒，最終才能層層脫掉防護(hù)裝置。

3. 無法出逃的病毒

科學(xué)家們可能會(huì)在實(shí)驗(yàn)室中研究危險(xiǎn)的致病因子，而實(shí)驗(yàn)室是如何確保了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的病原不向外擴(kuò)散的呢？

首先，所有生物實(shí)驗(yàn)都要按照國(guó)家規(guī)定的微生物安全等級(jí)在相應(yīng)安全等級(jí)的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行（詳細(xì)參考《人間傳染的病原微生物名錄》http://www.nhc.gov.cn/wjw/gfxwj/201304/64601962954745c1929e814462d0746c.shtml）。

普通實(shí)驗(yàn)室接觸不到也不具有致病性病毒的實(shí)驗(yàn)權(quán)限，但需要在操作中遵循微生物學(xué)操作技術(shù)規(guī)范（GMT），并且與非致病性病毒接觸的器械和耗材需要經(jīng)過酒精或高壓消毒，廢棄物放入專用的醫(yī)療廢物垃圾袋，以保證生物安全。

各級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室的二級(jí)屏障保障了致病因子無法出逃。實(shí)驗(yàn)人員在從緩沖間進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部需要經(jīng)過層層關(guān)卡。

對(duì)于P3和P4實(shí)驗(yàn)室來說，進(jìn)入方向的每一道門氣壓都會(huì)逐漸降低，即定向負(fù)壓系統(tǒng)，同時(shí)設(shè)有多道安裝連鎖裝置的門，保證無法同時(shí)打開兩道門，以防止空氣流通。

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的空氣必須經(jīng)由高效過濾器過濾后才可向外排放；實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的固體廢棄物，必須經(jīng)過徹底的滅菌消毒，才可以進(jìn)行無害化焚燒處理；實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的污水也經(jīng)由污水處理系統(tǒng)進(jìn)行了完善的處理；至于實(shí)驗(yàn)人員穿著的防護(hù)服則更加不會(huì)被放過，嚴(yán)格的化學(xué)淋浴消毒可以消滅一切沾染到的病原。

總之，沒有經(jīng)過處理的氣體，固體和液體是不會(huì)離開實(shí)驗(yàn)室的。 

那你可能想問，如果斷電了怎么辦？排風(fēng)系統(tǒng)出故障了怎么辦？不用擔(dān)心！

高等級(jí)的生物安全實(shí)驗(yàn)室都遵照了其建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置了備用電源和備用排風(fēng)機(jī)，不間斷地保障實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的負(fù)壓環(huán)境，維護(hù)實(shí)驗(yàn)室安全。

也就是說，生物安全實(shí)驗(yàn)室就像一個(gè)盒子，用各種手段把病原“關(guān)”在里面。

目前，在全國(guó)不少的生物安全實(shí)驗(yàn)室中，圍繞新型冠狀病毒有的在抓緊時(shí)間進(jìn)行科研攻關(guān)，有的在開展實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)工作，向奮斗在一線的科研工作者和醫(yī)務(wù)工作者致敬！

作者 | 張欣妍

文章來源 |《中國(guó)科學(xué)報(bào)》公眾號(hào)

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