医学功能学科教学实验室生物安全的潜在风险与防控

2024-12-03饶玉良刘君樱张青松付旭洋严钰锋

医学教育研究与实践 2024年6期

摘要：医学功能学科教学实验室日常需开展大量动物实验，面临多方面生物安全挑战。为加强生物安全管理，作者评估了医学功能学科教学实验室面临的生物安全风险并分析了产生原因，提出了完善实验室生物安全管理的措施。通过系统加强生物安全管理，不仅有效降低了医学功能学科教学实验室的生物安全风险，保障师生健康和社会公共安全，还潜移默化地提升了学生的生物安全风险意识和防控能力。

关键词：医学功能学科；动物实验；生物安全；教学实验室

DOI：10.13555/j.cnki.c.m.e.2024.06.014

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-3181（2024）06-0757-05

基金项目：教育部产学合作协同育人项目（220901282154531）；教育部基础学科拔尖学生培养计划2.0研究课题（20212025）

Potential Biosafety Risks and Their Prevention and Control Measures in Teaching Laboratories of Functional Medical Disciplines

RAO Yuliang，LIU Junyin，ZHANG Qingsong，FU Xuyang，YAN Yufeng

National Experimental Teaching Demonstration Center of Basic Medicine， Fudan University， Shanghai 200032， China

Abstract： Teaching laboratories of medical functional disciplines， where a large number of animal experiments are carried out， face many biosafety challenges. In order to strengthen the biosafety management， this paper evaluates and analyzes the biosafety risks faced by teaching laboratories of medical functional disciplines and their causes. Then it puts forward measures to improve the biosafety management of laboratories， including improving the biosafety management system and standardizing the experimental operations. Systematically strengthening biosafety management can not only effectively reduce the biosafety risks in teaching laboratories of medical functional disciplines and protect the health of teachers and students and social public safety， but also subconsciously enhance students’ awareness of biosafety risks and their ability to prevent and control them.

Keywords： Functional medical discipline； Animal experimentation； Biosafety； Teaching laboratory

近年来，高校实验室生物安全事件时有发生，这不仅造成了严重后果且产生了恶劣影响。各级主管部门高度重视，实验室生物安全风险与防控备受关注。医学功能学科实验涉及大量实验动物，如家兔、小鼠、大鼠、豚鼠及牛蛙等，通过模拟人体状态开展生理、病生及药理等多层次研究。实验动物为实验教学提供了重要的研究模型，但大量使用实验动物使实验室生物安全问题逐渐凸显。我们应深入研究医学功能学科教学实验室的生物安全现状，评估并分析生物安全风险及成因，采取切实有效的防控措施，减少生物安全风险。这不仅关乎实验结果的科学性，也直接关系到师生的健康和社会的公共安全，更是在教学过程中不断强化生物安全教育和培养具备生物安全意识的优秀医学人才的重要举措。

1 生物安全及功能学科教学实验室生物安全

2021年4月15日起施行的《中华人民共和国生物安全法》明确规定，生物安全是指国家有效防范和应对危险生物因子及相关因素威胁，生物技术能够稳定健康发展，人民生命健康和生态系统相对处于没有危险和不受威胁的状态，生物领域具备维护国家安全和持续发展的能力[1]。对于实验室而言，生物安全涉及生物材料的处理、储存和处置，以及人员防护和应急处理措施等。实验动物是医学功能学科教学实验室常见的研究对象，功能学科教学实验室生物安全潜在风险和危害可源自实验动物生产和使用的任何环节[2]，包括实验动物间的交叉感染，以及实验动物对人类和环境的威胁。切实加强对实验动物的保护和关爱，做好生物安全风险的评估和防控措施，确保实验室内的生物材料不会泄漏或造成污染，不仅关乎实验动物的健康和教学工作的顺利开展，更涉及对人类和环境的全面保护[3]。

2 高校医学功能学科教学实验室存在的生物安全问题

2.1 生物安全意识淡薄

目前，高校教学实验室生物安全问题的源头往往与生物安全意识淡薄密切相关[4]。部分参与实验教学的师生对生物安全的重要性认识不足，操作过程忽略基本的防护措施。例如，处理实验动物时未佩戴适当的防护装备，实验结束后废弃物处置不当，都可能成为病原体传播的途径，增加生物安全风险。实验室规章制度虽已制定，但实际执行时可能流于形式，缺乏有效监督和管理[5]。有些生物安全教育和培训工作未能得到充分重视[4]。部分学生对实验动物的分类、设施环境及废物处理等知识不够了解，操作易出现疏漏，增加了生物安全隐患。

2.2 实验操作规范不够

实验操作不规范是当前教学实验室生物安全问题的重要因素之一，操作者常因不熟悉或忽视操作规范，导致产生潜在的生物安全风险。实验动物抓取、注射及解剖等操作不规范，不仅可引起动物应激，影响实验结果的准确性，还可增加实验师生感染病原体的风险[6]。实验动物的不当处理可能导致病原体的传播，生物安全风险提高[7]。部分高校实验动物管理中，实验操作规范的执行力度不够，个别师生对操作规程的掌握和执行不够深入，没有严格规范操作，使得实验室的生物安全风险难以得到有效控制[8]。

2.3 生物安全技能不足

生物安全技能不足也是影响实验室生物安全的重要因素。生物安全培训对提高实验师生防护能力和生物安全技术非常重要，但实际上，有时存在培训不充分、考核不严的问题，导致部分师生的生物安全技能难以达到理想水平[9]。实验操作的不规范往往与生物安全技能不足密切相关[5]。另外，针对生物安全隐患的评估能力和生物安全事故的应急处置能力也亟待加强。

2.4 实验动物质量不高

实验动物作为医学功能学科实验的重要模型，其来源的明确性和质量高低都至关重要，实验动物的来源不明或携带未知病原体，会增加实验室生物安全隐患[4]。事实上，部分实验动物的引入缺乏有效监管，导致一些未经检验的动物进入实验室，而这些动物如果携带病原体，则可能导致病原体传播而引起生物安全风险。实验动物的质量问题也与来源不明紧密相关[10]。实验动物不合格采购和管理不当也会导致传染病流行，如流行性出血热、狂犬病和布鲁氏菌病等，这些疾病不仅对实验动物构成威胁，若管理不当，会直接影响实验室的生物安全[6]。

2.5 基础设施配套欠缺

实验室硬件设施是保障实验室生物安全的基础，然而，部分实验室在设计和建设时未考虑生物安全的要求，导致在运行中暴露出了诸多问题。实验室基础设施直接关系到实验过程中的应急处理和卫生习惯的养成[11]。实验室的急救设施不足，一旦发生生物安全事故，如生物样本泼洒、师生感染等，缺少急救药箱和必要的急救设备可能使事件恶化。缺乏紫外线消毒灯等消毒设备，实验室日常清洁和消毒工作难以有效开展，增加了病原体滋生和传播的风险。洗手装置的不科学和不足，易出现实验师生的手部卫生问题，增加生物安全风险。实验室通风系统不完善，有害气体和含生物危害的气溶胶积聚，增加实验师生感染的风险。

2.6 医疗废物处置不当

医疗废物管理不当也是生物安全风险的重要环节。医疗废物包括实验动物尸体、含有生物样本的实验材料、使用过的实验耗材等，如处理不当，不仅可引发环境污染，还会造成病原体的传播，增加实验师生和周边环境的健康风险，医疗废物管理在实验室生物安全中处于关键地位[11]。医疗废物处置不当主要体现在以下几个方面：首先，医疗废弃物分类收集不规范，混乱堆放现象常见，如将实验动物尸体、生物组织样本、带有生物活性物质的耗材等不同类型的废弃物混杂一起，显著增加了病原体扩散的概率；其次，部分实验室缺乏专用储存设施，如利器盒、专用垃圾桶等，导致工作人员处理时易受伤，增加了病原体传播感染风险；再者，废弃物的运输和处置环节也可能存在疏漏，如未使用安全的包装材料，使得病原体有可能在运输过程中发生泄漏。

2.7 生物安全制度不全

目前，实验动物领域已经建立了系列规章制度，如GB 14925-2010《实验动物环境及设施》、T/ CALAS 29-2017《实验动物教学用动物使用指南》等，各高校和实验室制定了相应的规章制度，但这些规章可能未结合自身实际覆盖主要风险点，落实起来有难度。实验室准入制度通常不够严格或落实不到位，对实验师生的生物安全培训和考核不足，部分实验师生未掌握必要的生物安全知识和操作规程。高校动物实验室的安全管理体系应全面标准化，涵盖动物质量控制、操作方法、设施、安全培训、准入、防护、伦理审查、危废物处理和应急预案等多方面，但部分实验室未得到充分实施[5]。对涉及生物安全危害物品的运输、储存和处理，以及废弃物无害化处理等方面应严格管理，但现实中并未完全落实[9]。

2.8 防控应急预案缺失

防控应急预案缺失也是生物安全风险的重要因素。《实验室生物安全指南》和《病原微生物实验室生物安全管理条例》等法规明确规定实验室应建立应急响应机制，但部分实验室并未落实，导致在面临生物安全事件时反应迟钝，无法及时有效地控制事态，增大了生物安全风险[11]。实验师生对应急预案的培训和掌握不足[2]，缺少必要的应急演练，导致生物安全事件发生时，实验师生缺乏应对措施。部分实验室应急设备配置不完善，如防护服、口罩、消毒剂等，实验师生无法及时采取防护措施，增加感染的风险。

3 医学功能学科实验室生物安全应对措施

3.1 加强生物安全教育，规范生物安全培训

生物安全教育和培训是提升实验室整体生物安全水平的关键环节[12]。强化实验动物的生物安全管理，包括实施严格的培训和考核制度，确保实验师生具备必要的生物安全知识和操作技能，是降低实验室生物安全风险的重要防线。高校应将生物安全教育和培训制度化、常态化，培养学生的生物安全意识和实验动物管理能力[12]。培训内容应涵盖实验操作的标准化流程，如实验前后个人卫生、实验废物的正确分类与处理、实验设备的清洁与消毒。定期的复训和考核至关重要，确保实验师生的生物安全知识与时俱进，持续提升操作技能。培训内容不仅包括对现有规程的复习，还可包括新发的生物安全威胁、新技术与新方法等。学生还应熟悉实验室的生物安全规章制度，学习生物安全防护装备的正确使用方法，掌握实验动物的正确抓取、饲养与处理技巧。实验教学中应增加实验动物的专业课程，强调生物安全和实验动物福利，以提高学生的生物安全意识[7]。

3.2 增强生物安全意识，提升生物安全技能

增强实验师生的生物安全意识和提升生物安全技能，对实验室生物安全防控至关重要。进入实验前的生物安全教育，熟悉动物传播疾病及其预防，熟知动物样本的潜在风险，是培养师生生物安全意识的重要步骤[3]。如东北农业大学的布鲁氏菌感染事件警示案例教育，让师生深刻认识到生物安全的红线[13]。在动物实验中，实验师生的个人防护及安全技能是降低生物安全风险的关键[12]。加强实验动物生物安全理念的宣传，提升师生对生物安全的认知[8]。通过系统教育、规范培训，以及案例分析与应用，确保实验师生具备足够的生物安全知识和技能，降低实验室内的生物安全风险，维护实验师生的健康和公共安全。

3.3 配齐个人防护装置，建设基础配套设施

实验操作过程中，实验师生的个人防护是防止实验伤害和病原体传播的基础。个人防护装置（Personal Protective Equipment， PPE）的正确使用是防止实验过程中病原体传播和感染的关键措施[13]。实验师生应正确使用PPE，如实验服、手套、口罩、防护眼镜等，以降低感染风险和实验伤害[13]。实验室应为实验师生提供必要的个人防护装置，确保在实验操作中能有效防止化学试剂、微生物等物质的损伤。实验服应便于清洗和消毒，以免成为潜在的病原体藏匿地。必要时，实验室可提供防护眼镜或面罩，保护实验师生的面部和眼睛免受飞溅伤害。实验室内应配备合适的手套，师生根据实验操作的需要选择适当材质和型号的手套，例如耐腐蚀手套、防穿刺手套等。实验室基础配套设施也是生物安全管理体系的基石。根据实际情况和具体需求，实验室可设有专门的洗涤和消毒设施，包括器具清洗、消毒设备等，如紫外线消毒灯，对实验区域进行定期消毒，减少微生物滋生。必要时，实验室需增加通风系统，以有效排出实验过程中的有害气体和气溶胶，减少病原体的传播风险。实验室应提供充足的洗手液、干手设备，确保实验区域内的清洁干燥，减少微生物的滋生。

3.4 强化实验操作技能，规范生物安全操作

规范实验操作技能是确保实验安全、减少生物安全风险的关键。规范化实验操作是降低病原体传播风险的有效手段，特别动物实验，规范的动物抓取、保定、麻醉等步骤能够显著减少病原微生物扩散的机会[3]。医学功能学科实验中涉及到大量实验动物手术操作，比如说家兔颈总动脉插管、输尿管插管，以及气管插管等，实验操作不当容易导致家兔出血，个别学生可能会由于操作不当导致动脉大出血，甚至会溅到眼睛里。小鼠捉拿不当导致被动物咬伤、家兔捉拿固定不当导致被兔子腿蹬伤、手术器械和注射器操作不当导致损伤、三通阀使用不当导致药液漏出或迸溅等。实验操作不当也是导致生物安全风险的重要因素，因此，一定要强化实验操作技能，规范操作，减少生物安全风险的产生。

3.5 控制实验动物源头，提高实验动物质量

质量有保障的实验动物是实验教学生物安全的前提[13]。应从“入口关”和“监测关”两方面严格把控，确保实验动物的来源可靠和质量优良。严格遵守实验动物的“入口关”，选择信誉良好、符合国家和国际标准的实验动物供应商，确保实验动物的遗传背景、健康状况和微生物控制均达到规定要求，实验动物伦理与管理委员会（Institutional Animal Care and Use Committee， IACUC）负责对引入的实验动物质量评估和审批，确保实验动物的合规使用[14]。严格做好实验动物的“监测关”，定期对实验动物健康监测，如对哨兵鼠的微生物检测，尽早发现潜在的健康问题，预防病原微生物的传播。实施病原微生物的多项检测，如病毒、细菌、寄生虫等，全面了解实验动物的健康状况，为实验结果的科学性提供保障[14]。实施严格的饲养或暂存标准，包括适宜温度、湿度、通风条件和饲养密度，以及科学的饲料和饮水供应。保证动物在运输过程中的舒适度，避免因运输不当造成的动物应激和健康损害。通过严格的“入口关”和“监测关”，以及科学的暂存饲养，有效控制实验动物的健康状况，减少生物安全风险，保证生物安全和教学效果。同时，也是实验室对实验动物福利和实验质量的双重重视的体现[15]。

3.6 细化药品试剂管理，减少生物安全风险

医学功能实验室会使用不同的生物制品和毒性物质，如激素、抗生素、病毒抗原、细胞因子等，若药品试剂管理不当，也可能导致实验的师生暴露于有害物质，严重威胁生物安全[16]。储存是管理的首要环节，实验室根据需要设立专门的药品试剂库房或药品专柜，按药品性质分类储存，确保库房通风良好，避免温湿度的异常变化。对易挥发、易氧化的药品，应采取避光、冷藏或惰性气体保护等特殊措施。实验师生应严格按照操作规程进行药品的取用，特别是生物制品。过期生物制剂应按照危险废物处理，如使用专门的收集容器，标记并登记，再由专业部门无害化处置。通过合理储存、正确使用、妥善处理以及严格的出入库管理，实验室能有效降低因试剂引发的生物安全风险。

3.7 规范医疗废物管理，严格落实处置规范

医疗废物不仅包括实验中产生的生物废弃物，如实验动物尸体、实验样本、废弃的生物制品，还包括带有生物材料的防护装备和实验耗材。这些废物可能携带病原体，若处理不当，不仅会污染环境，还可引发公共卫生事件，增加生物安全风险[10]。医疗废物的分类、收集、储存和处理必须严格遵循国家的法律法规。实验室应设置专用的医疗废物收集容器，并对废物进行明确的分类，如感染性废物、化学性废物、放射性废物等。不同类型的废物应使用不同颜色的标识，以减少混淆。收集容器应密闭，防止泄漏和扩散，定期清洁和消毒。应设有专门的医疗废物储存区域，确保储存区通风良好，远离生活区和实验操作区，防止生物污染物的扩散。储存时间应符合法规规定，定期清运，避免废物过多积压。对于感染性废物，实验室应使用符合标准的生物安全袋收集，集中暂存。学校统一预处理后，按照规定程序转移至有资质的医疗废物处理中心处置。强化医疗废物管理，不仅能减少实验室的生物安全风险，还能保护实验师生的健康，维护公共卫生安全，也是实验室社会责任的体现。

3.8 完善生物安全制度，落实标准操作规程

实验室生物安全管理需从完善制度和操作规程两方面着手。首先，实验室应建立完善的生物安全制度，包括实验室准入制度、生物安全培训制度、实验动物健康监控和病原体检测制度，以及应急响应机制。制度应覆盖实验的各个环节，从实验前的准备，到实验中的操作，再到实验后的废弃物处理，确保每个步骤都有明确的指导和监督。实验准入制度是防止生物安全风险的第一道防线[13]。只有经过生物安全培训和考核合格的师生，才能进入实验室。生物安全培训制度是确保实验室人员具备必要生物安全知识和操作技能的关键[3]。实验动物健康监控和病原体检测制度是维持实验室生物安全的重要保障。为实现医学功能学科实验室生物安全的全方位保障，实验室管理者和实验师生须共同努力，切实提升生物安全意识，遵守生物安全规程，配合制度执行，营造安全、规范的实验环境。

4 结语

在新医科建设背景下，多学科交叉融合，培养具有创新能力和实践能力、能够适应未来医疗健康领域发展的医学人才，医学功能学科实验室是创新医学人才培养的重要载体，如何有效管理和防控生物安全风险显得尤为重要。深入剖析实验室生物安全的潜在风险，系统梳理实验动物的病原体传播、实验操作的不规范、废弃物处理不当以及管理体系的不完善等潜在问题，提出切实可行的生物安全防控的措施方案，落实严格的动物实验准入制度、生物安全培训、实验动物的健康监控和病原体检测，以及实验规范操作等具体举措，显著提升实验室生物安全防护水平。随着我国生物安全法律法规的不断健全，持续评估实验室生物安全风险和修订完善规章制度，确保了制度的科学性、适用性、先进性和可操作性。强化生物安全意识，使实验师生自觉遵守规程，逐步形成良好的实验室生物安全文化。

医学功能学科实验室的生物安全管理是动态的系统工程，需要教学、科研与管理多部门协同研究，探索创新，以应对日益复杂的生物安全挑战。通过实施精细化管理、引入科技手段、加强内外部协作，以及持续开展教育和培训，包括医学功能学科实验室在内的医学教学实验室将有效降低生物安全风险，保障师生健康和社会公共安全，在潜移默化中提高医学生生物安全风险的防范意识和防控能力，为新医科背景下的医学人才培养赋予新内涵。

参考文献：

[1]中华人民共和国生物安全法[J].中国人大，2021（8）：15-21.

[2]张永斌，郭学军.高校实验动物与生物安全[J].畜牧与饲料科学，2016，37（2）：91-93.

[3]张恬欣.动物解剖学实验生物安全措施[J].畜牧兽医科学（电子版），2022（7）：100-101.

[4]贺花，师书玥，黄永震，等.高校实验室实验动物生物安全管理与规范[J].安徽农业科学，2018，46（31）：217-219.

[5]王芳，张景科，田永刚，等.新医科背景下高校动物实验室安全隐患及管理机制探究[J].中兽医医药杂志，2023，42（3）：93-95.

[6]王蓉，赵四海，白亮，等.医学实验动物学教学中生物安全的探讨与实践[J].基础医学教育，2023，25（12）：1072-1076.

[7]赖红，曹永实，陈菊辉.药学本科实验教学中实验动物管理规范化的现状分析[J].华西药学杂志，2019，34（5）：545-548.

[8]黄术兵，姚文茜，侯豹，等.高校实验动物管理工作的现状和对策研究[J].实验室科学，2023，26（6）：147-150.

[9]惠斌.教学型医学院实验室生物安全防护体系的建设思考[J].实验室研究与探索，2018，37（10）：305-309.

[10]刘丽艳，韩艳梅，李文超，等.实验动物潜在生物安全威胁及降低风险的建议[J].实验技术与管理，2020，37（2）：264-266.

[11]赵元，王桂美，庞小刚，等.机能学实验室生物安全评价体系构建的探索[J].教育教学论坛，2019（45）：269-270.