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行病毒研究以及藥物實驗。

那你可能想知道，進行病毒實驗的實驗室是什么樣子？與學校里的生物實驗室、醫(yī)院里的檢測實驗室有什么異同呢？

接下來我們一起認識一下生物安全實驗室。

1. 什么是生物安全實驗室？

實驗室是進行科研工作的必需場所，根據(jù)危險度等級，包括傳染病原的傳染性和危害性，國際上將生物實驗室按照生物安全水平（Biosafety level，BSL）分為P1（Protection level 1）、P2、P3和P4四個等級。 

P1-P4實驗室可以承擔的工作也根據(jù)安全等級進行劃分，其嚴格等級從低到高。 

▲ P1實驗室：基礎實驗室，對人體、動植物或環(huán)境危害較低，不具有對健康成人，動植物致病的因子。 

▲ P2實驗室：基礎實驗室，適用于對人體、動植物或環(huán)境具有中等危害或具有潛在危險的致病因子，對健康成人、動物和環(huán)境不會造成嚴重危害，有有效的預防和治療措施。 

▲ P3實驗室：防護實驗室，適用于處理對人體、動植物或環(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重甚至是致命的疾病，或?qū)又参锖铜h(huán)境具有高度危害的致病因子。通常有預防和治療措施。 

▲ P4實驗室：最高級別防護實驗室，適用于對人體、動植物或環(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、高度危險的致病因子，沒有預防和治療措施，比如埃博拉病毒。

電影《傳染病》中，進入P4實驗室的片段

生物安全實驗室的建設需要遵照已發(fā)布的《生物安全實驗室建筑技術規(guī)范》。

根據(jù)規(guī)范，P2實驗室宜實施一級屏障和二級屏障，而P3和P4實驗室需要設置一級屏障和二級屏障。

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

建筑技術規(guī)范中也詳細制定了P3和P4等級實驗室的主要房間，包括主實驗室，主實驗室緩沖間，隔離走廊，防護服更換間，準備間，淋浴區(qū)等的技術指標。超高的清潔級別，恒定范圍的溫度、濕度以及壓差都是實驗安全的保證。 

生物安全實驗室二級屏障的主要技術指標 ，來源: 生物安全實驗室建筑技術規(guī)范 GB 50346-2011 

你可能會好奇，最高級別的P4實驗室具體是怎樣的呢？

P4實驗室作為最高級別的生物安全實驗室，是應對高危險性、且無法預防和治療的烈性病毒的利器。

P4實驗室一般為一棟獨立的建筑物，如與其他級別生物實驗室共用建筑物，也需要在建筑物中占據(jù)獨立的隔離區(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備，二層為核心實驗區(qū)，三層為排風管道過濾層，四層為空調(diào)設備與送排風管道。

P4實驗室的基本特征。來源：National Institutes of Health, part of the United States Department of Health and Human Services 　

2. 生物安全實驗室中的人員保護

進入普通實驗室時，實驗人員僅需實驗服，手套和面部防護等裝備。

而高等級實驗中有潛在的危險致病因子，研究人員要怎樣保護自身呢？

圖片來源網(wǎng)絡

我們前面提到了，一級屏障保障了實驗人員與潛在毒菌的隔離。在進入高等級實驗室前，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，從外面進到實驗室內(nèi)部可能需要20-30分鐘。

因此，實驗室工作人員在上崗前都需要接受嚴格的培訓，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，進入實驗室需要穿著獨立供氧的正壓防護服。

在防護服中，實驗人員所呼吸的空氣來源于獨立的空氣系統(tǒng)，并且在實驗室中活動需要更換呼吸管，這也是為什么實驗室中會吊著很多螺旋狀管子。 　　  

對于P2級別及以上的實驗室，按照規(guī)定須配備有生物安全柜（Biosafety cabinet，BSC），操作有危險的病原都需要在柜內(nèi)完成。

生物安全柜是一種負壓式裝備，根據(jù)循環(huán)風和排風比例也分為不同的級別，其通過將柜內(nèi)空氣不斷抽出，以保證柜內(nèi)的負壓，來防止實驗操作中產(chǎn)生的氣溶膠向外擴散。

生物安全柜（來源網(wǎng)絡）

安全柜工作原理（圖片來自網(wǎng)絡）

實驗完成后，人員在離開實驗室時，要進行化學淋浴消毒，消滅一切可能沾染到的病毒，最終才能層層脫掉防護裝置。

3. 無法出逃的病毒

科學家們可能會在實驗室中研究危險的致病因子，而實驗室是如何確保了實驗室內(nèi)部的病原不向外擴散的呢？

首先，所有生物實驗都要按照國家規(guī)定的微生物安全等級在相應安全等級的實驗室中進行（詳細參考《人間傳染的病原微生物名錄》http://www.nhc.gov.cn/wjw/gfxwj/201304/64601962954745c1929e814462d0746c.shtml）。

普通實驗室接觸不到也不具有致病性病毒的實驗權(quán)限，但需要在操作中遵循微生物學操作技術規(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。

各級生物安全實驗室的二級屏障保障了致病因子無法出逃。實驗人員在從緩沖間進出實驗室內(nèi)部需要經(jīng)過層層關卡。

對于P3和P4實驗室來說，進入方向的每一道門氣壓都會逐漸降低，即定向負壓系統(tǒng)，同時設有多道安裝連鎖裝置的門，保證無法同時打開兩道門，以防止空氣流通。

實驗室內(nèi)部的空氣必須經(jīng)由高效過濾器過濾后才可向外排放；實驗產(chǎn)生的固體廢棄物，必須經(jīng)過徹底的滅菌消毒，才可以進行無害化焚燒處理；實驗室產(chǎn)生的污水也經(jīng)由污水處理系統(tǒng)進行了完善的處理；至于實驗人員穿著的防護服則更加不會被放過，嚴格的化學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，固體和液體是不會離開實驗室的。 

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

高等級的生物安全實驗室都遵照了其建設標準，設置了備用電源和備用排風機，不間斷地保障實驗室內(nèi)的負壓環(huán)境，維護實驗室安全。

也就是說，生物安全實驗室就像一個盒子，用各種手段把病原“關”在里面。

目前，在全國不少的生物安全實驗室中，圍繞新型冠狀病毒有的在抓緊時間進行科研攻關，有的在開展實驗室檢測工作，向奮斗在一線的科研工作者和醫(yī)務工作者致敬！

作者 | 張欣妍

文章來源 |《中國科學報》公眾號

聲明：本文圖片視頻來源于網(wǎng)絡，版權(quán)歸原作者所有，侵權(quán)刪