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苏州净化Ⅱ级生物安全柜的研究

[导读]实验环境中粘质沙雷菌本底检测结果菌落数均为 0, 粘质沙雷菌在自然界空气中不是优势菌株, 不会对检测产生干扰。 两台生物安全柜在不同风速下防护性能检测结果全部合格且与该安全柜出厂检测结果一致。

国际上通常以枯草杆菌黑色变种芽孢作为生物安全装备检测的指示菌株 , 但是细菌芽孢制备周期长 ( >2周 ), 消毒处理难度大 ,检测工作效率低 ,尤其不适宜在安全柜的大批量连续检测中应用。检测环境内泄漏的残留细菌芽孢若消除不够彻底 , 还会增加后续检测的结果假阳性率。本研究结果表明 ,在雾化和采样冲击实验所选取的时间和流量条件下 ,粘质沙雷菌的耐受性较强, 且各种条件下存活率较为稳定;通过雾化试验的时间 -存活率曲线可看出 ,指示微生物连续雾化 60 m in 后, 回流罐混合液活力有较大幅度下降。因此 ,本研究认为,粘质沙雷菌更适宜于做为一种生物安全设备检测的指示微生物。

有研究证明,用蒸馏水作为喷雾介质,细菌芽孢的回收率高于细菌繁殖体, 而本研究结果则相反。造成这种结果的原因可能是方法上的差别所致, 还可能是由于本试验制备芽孢过程中选取的枯草杆菌黑色变种菌落不够典型 ,菌种发生变异 ,引起雾化耐受性产生变化 。本研究所用粘质沙雷菌取稳定生长期细菌悬液,即可方便地得到较好耐受性的菌体 。

本实验的气溶胶发生和采样点布置参考了我国、欧洲、日本 、北美多个国家颁布的 Ⅱ级生物安全柜标准 , 这些标准均可溯源于美国颁布的 NF - 49标准 。该标准将采样点布置于Ⅱ级柜使用过程中气流屏障最薄弱的位置 ,是世界公认的较科学的布点方式 。操作人员使用安全柜过程中手臂能破坏层流气幕的完整性 ,是影响人员防护能力的最大不利因素, 假如发生污染气溶胶外泄的情况,围绕模拟手臂摆放的四个采样器是最具有代表性的收集点 。上方两个采样器针对人员操作时口鼻所处位置放置, 试验使用的 AG I采样器特性也模拟了人员呼吸的自然通气量和呼吸道生理曲率 。 AG I采样器采样口小, 易精确定位 ,同时因采样流量相对裂隙式采样器低,采样抽吸作用对气幕的影响也较小 。两侧前窗滑轨处容易引起气流紊乱, 是 Ⅱ级生物安全柜气幕屏障的另一个脆弱环节, 本试验在此处选用的两个安德森采样器 , 30 m in的检测过程中可分别采集700 L以上的空气, 能灵敏地监测气溶胶粒子外逸并对粒子大小分级 。

NF - 49标准未明确规定检测用的气溶胶发生器和采样器规格。本试验采用了 TK - 2 气溶胶发生器是一种气喷回流式气溶胶发生器 ,产生的气溶胶粒子小 ,粒谱较窄, 对微生物机械损伤小, 雾化菌液的能力为 0. 3 m l /m in, 喷射口直径 1. 6 cm, 以工作流量 8 L /m in 计, 粒子平均初速度达到了 70 m /m in, 各项参数都达到或超出了国外使用的发生器,保证了检测的严格性和准确性 。试验选用的 AG I -10采样器和安德森式采样器, 均为第一届国际空气微生物学会议推荐的标准采样器 ,采集粒谱广,采样效率高,能满足 NF - 49标准规定的条件。 AG I - 10采样器的最佳工作流量为 7 ~ 10 L /m in,本试验采样流量调节为 12 L /m in, 采样泵负荷过大, 无法保证最佳捕获率,今后的工作中有待寻找更适宜装备或改进试验方案 。

生物安全柜排风系统通过高效粒子过滤器(HEPA)过滤空气, 以保障外界环境的生物安全。本试验以生物学方法验证生物安全柜排风 HEPA 性能 ,以前未见国内外文献报道。 Ⅱ B2型安全柜已经过生产商物理检测(DOP法)合格 ,与本研究结果比较基本一致 。

检测环境本底的洁净是检测灵敏性和准确性的前提保障,美国 NF - 49 标准和其他国家标准均规定性能检测顺序为环境防护、样品保护、交叉污染防护 。通过分析认为该程序不尽合理, 因为样品保护需在安全柜外发生气溶胶 , 难免造成指示菌污染实验室内空气 ,若消毒不彻底 ,进行下一步的交叉污染防护试验时 ,残存的指示菌可能随安全柜前开口进入气流被布置在工作台面上的培养皿捕获 , 造成结果的假阳性 。本实验将检测项目顺序改进为人员和环境防护、交叉污染防护 、样品保护, 消除了上述弊端 。前两项在生物安全柜内发生指示菌气溶胶 ,指示菌不易泄漏到实验室内 ,即使有少量逃逸,根据样品保护试验室柜外发生,柜内采样的检测原理 ,也不会对结果判定造成影响。

本试验检测的 NUA IREⅡ B2型生物安全柜购入之前已通过了生产商 (Nuaire公司 )使用枯草杆菌黑色变种芽孢按照 NF - 49标准进行的型式检验和出厂检验。以此为标准对照, 运用本研究改进的方法对同 1台生物安全柜进行的检测结果表明, 不同风速条件下 ,各项防护性能判定结果与生产商检测结果一致,因此改进的检测方法可以替代国内外现有方法用于生物安全柜的实际检测。

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