高标准建造生物样本库

崔明文

北京诚茂兴业科技发展有限公司(100029)

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高标准建造生物样本库

崔明文

北京诚茂兴业科技发展有限公司(100029)

1 生物样本库的类型与应用现状

在医院及医学教学、科研单位为了医治、教学和科研任务，常建立有人体组织库及器官库。如血液、骨髓、正常细胞、遗传突变细胞、肿瘤细胞、细胞株库等多种人体组织细胞库。目前近80%医院的生物样本由相对应的科室及病理科保存与应用，以-80℃超低温水箱、-196℃液氮罐为主要保存容器。科室小范围保存样本成本高、资源不能共享，也不利于信息化、正规化管理。

2 国内生物样本库的发展趋势

随着生物治疗、精准治疗前瞻性发展，国家对生物样本库保存与开发给予高度重视与支持，建立高标准国家级生物样本库成为发展的必然趋势；而且目前各种形式的生物样本的采集与保存的公司已经产生；以社会采集自费保存期自愿捐献保存的形式相结合，为中国生物样本前沿开发研究、疾病精准治疗提供了生物样本信息和生物治疗资源，如中源协和干细胞基因工程公司、北京脐血造血干细胞库、山东省脐血造血干细胞库等，这些公司对生物样本保存采用大规模集中保存，容器以-196℃液氮储存箱为主，少部分采用-80℃冰箱保存。他们为中小型医院及不具备生物样本库的大型医院提供应用条件，也为建立高标准国家级生物样本库和国家生物样本库信息平台，使全国生物资源共享、加速提升全民精准医疗水平打下一定基础。

3 生物样本液氮库建库要求

3.1 一般要求

液氮库区尽可能建在地上一层。一层便于大型液氮罐搬运且地面承重量大，对应较大体积液氮罐满载重高达2211 kg、面积2.3m2，要求地板承重量要求>1200 kg/m2。不建议液氮库建在地下层，因为地下层潮湿，如果遇到意外容易进水。如果液氮箱进水，水立刻结成冰极速膨胀导致液氮箱及生物样本的损坏。

液氮储槽位置应安置液氮库的墙外，距离库区大约1.5m较为合适，尽可能缩短距离铺设真空管路使冷损最低。储槽周边要确保液氮运输车顺利进出。储槽要定期补充液氮，液氮储槽内液位不少于30%的余量时充装液氮。储槽大小要根据液氮罐的数量及蒸发量，加真空管路及连接软管的蒸发量进行系统计算。储槽液氮的补给周期约15天以上相对安全。

3.2 库区内安全设施

①液氮库区内禁止使用喷淋灭火器，建议使用干粉灭火器。②液氮库区内必须安装排风系统，换气量12次/h。根据液氮库容积确定排风机的排放量，风速分为低、中、强排风3级。由于液氮箱不断蒸发(液氮蒸发比一般为1:630)、库内氮气含量不断增加，导致液氮库内氧浓度下降，会引起进入库区人员呼吸困难，严重时危及生命安全。为此建议液氮库内环境氧浓度确保达17%以上。③液氮库内必须安装氧浓度监控器， 建议每25m2内至少有一个氧监控探头。因液氮蒸发、冷气下沉，库内下部氧含量低于上部空间，库内多个氧浓度监测探头的安置，应距地面高度30cm和150cm高低交错布局。④氧监控与排风系统要自动联控。液氮库内氧浓度<19%时低排风启动、<18%时中排风启动、<17%时强排风启动，这样可达到安全、节能、降噪的目的。⑤声光报警。液氮库区要在明显处加装声光报警器，其目的是液氮库区氧浓度过低时提醒工作人员不要进入库内，工作人员可通过观光口观察库内氧含量数字，检查排风系统是否启动，如果联动失灵可以启用强制排风系统。⑥排风风道进风口建议上下组合排风，进风量必须可调控。⑦液氮补给真空管路要求主真空管路与储槽补给口之间的连接(约50cm)处为主管路前段安全阀(压力0.65Mpa)，安全阀随后50cm处加装低温真空截止阀，主管路进入库前加装0.65Mpa安全阀，两个截止阀中间须加装安全阀；分支管路末端加装安全阀和液气分离器和排气管路。安全阀要求每年送检一次并备用安全阀一套。安全阀用于保护真空管路，当真空管路内压力大于安全阀设定压力时自动起跳释放压力。⑧液氮库区温度要求在15～28℃，库区环境湿度应<40%，建议库区安装匹配的除温系统。⑨进库要求两人以上工作人员并佩戴防护镜、便携式氧浓度检测仪，穿戴工作服及防护手套，长时间在库区内工作建议佩戴护膝带。

4 真空管路布局

真空管路进入库区给液氮罐补给，可分为上通道液氮补给和下通道液氮补给。上通道是将真空管路架空高于地面250cm处，补给口离地面高度200cm。目前国内外最大体积液氮罐高度170cm。如北京阜外医院生物样本库项目采用上通道真空管路布局,液氮罐(Thermo CE8194型)的高度为173.3cm、直径152.4cm、空载781kg、满载2211kg。中源协和公司(天津)的干细胞库一期130台及二期液氮箱Thermo 7407型,高110.5cm、宽119.4cm、深127cm，采用下通道真空管路液氮补给，真空管路离地面高度30cm,液氮补给口离地面高度70cm。采用上通道形式液氮补给还是采用下通道液氮补给，要根据建库现场及液氮罐体积、房间高度等多方面因素综合考虑设计。上通道液氮补给优点是地面整洁没有障碍物，液氮罐移动方便；缺点是施工、安装、维修相对麻烦。下通道补给优点是操作、安装、维修方便，空间整体美观；缺点是罐体移动不便。

根据十几年建库实际并与国外专家多次探讨，本单位承建了中源协和干细胞库一期、二期，阜外医院细胞库，军科院广州细胞库等设计和安装，取得了许多经验。在目前国家没有建库标准的情况下上述经验供国内生物样本库建设单位使用参考，也为建立高质量、高标准、高安全一体化的生物样本保存库提供借鉴。