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一、引言
在生物科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究、制藥工業(yè)及公共衛(wèi)生等領(lǐng)域中，實驗室工作人員經(jīng)常需要處理可能原體的樣本。這些微生物或生物材料可能對實驗人員、環(huán)境乃至整個社會構(gòu)成風(fēng)險。為保障操作安全、避免交叉污染和環(huán)境擴散，實驗室常配備一種重要設(shè)備——生物安全柜。
生物安全柜（Biological Safety Cabinet，簡稱 BSC）是一種專門設(shè)計的實驗室設(shè)備，用于在處理生物樣本時提供防護屏障。它通過控制氣流、防止污染、凈化空氣，有效保護操作者、樣品和實驗環(huán)境，是實驗室生物安全體系的重要組成部分。
二、生物安全柜的功能
生物安全柜的主要功能可歸納為三類：
保護人員：防止操作者暴露于感染性氣溶膠或濺灑的生物材料。
保護樣品：避免外部空氣或操作人員帶來的微生物污染。
保護環(huán)境：防止污染性物質(zhì)隨排氣釋放到實驗室或大氣中。
這一多重保護機制，使得生物安全柜廣泛應(yīng)用于處理細菌、病毒、真菌、細胞培養(yǎng)物及其他潛在風(fēng)險樣品的實驗過程中。
三、生物安全柜的分類
根據(jù)氣流設(shè)計與保護功能，生物安全柜可分為三級（Class I、II、III），每一類又有子類型，適用于不同的實驗需求和生物風(fēng)險等級。
1. 一級生物安全柜（Class I）
保護對象：操作人員和環(huán)境。
工作原理：通過負壓進風(fēng)，氣流在操作口吸入，經(jīng)高效過濾器（HEPA）凈化后排出。
局限性：不對樣品提供保護，適合低至中等風(fēng)險的生物操作，如樣品預(yù)處理或動物組織處理。
2. 二級生物安全柜（Class II）
保護對象：操作人員、環(huán)境和樣品。
應(yīng)用，適用于絕大多數(shù)實驗室。
原理：部分氣體循環(huán)（通常約70%內(nèi)循環(huán)，30%排出），在保持操作口負壓的同時向工作區(qū)提供層流空氣，保障樣品無菌。
二級柜細分如下：
A1型：工作區(qū)部分為正壓，回風(fēng)和排風(fēng)均經(jīng) HEPA 過濾。
A2型：更常見，70%內(nèi)循環(huán)、30%排出；工作區(qū)保持負壓，更安全。
B1型：約70%空氣排出，適合操作含有少量揮發(fā)性化學(xué)品的實驗。
B2型：100%空氣排出，適用于大量使用有毒或揮發(fā)性試劑的場合，但需要接入專用排風(fēng)系統(tǒng)。
3. 三級生物安全柜（Class III）
封閉系統(tǒng)，通過手套孔進行操作。
用于生物安全等級最高（BSL-4）實驗室，如病毒學(xué)、生物防御研究等。
進出氣體全部經(jīng)過多級過濾，樣品進出通過雙門傳遞艙進行滅菌處理。
四、生物安全柜的結(jié)構(gòu)組成
生物安全柜由多個關(guān)鍵結(jié)構(gòu)構(gòu)成，各自承擔特定功能：
工作腔體：主要操作區(qū)域，通常采用不銹鋼內(nèi)膽，便于清潔和消毒。
前窗：部分型號為固定式，部分可升降，配合操作。
HEPA或ULPA過濾器：用于過濾空氣中≥0.3 μm 的微粒，過濾效率 ≥99.99%。
風(fēng)機系統(tǒng)：維持規(guī)定的風(fēng)速和氣流模式，確保負壓和層流效果。
照明與紫外燈：提供足夠照明；紫外燈用于非操作時的空間滅菌。
控制面板：用于設(shè)定風(fēng)速、照明、滅菌、報警等功能。
五、生物安全柜的使用要求與注意事項
為了確保設(shè)備的有效性與安全性，使用生物安全柜時應(yīng)遵循以下操作規(guī)范：
1. 使用前
啟動風(fēng)機并預(yù)運行 10–15 分鐘，以形成穩(wěn)定氣流。
清潔工作臺面，移除不必要物品。
檢查紫外燈是否關(guān)閉，避免對眼睛和皮膚造成傷害。
2. 操作中
避免頻繁開關(guān)前窗或快速移動手臂，以免擾亂氣流。
操作順序應(yīng)從清潔區(qū)域到污染區(qū)域，防止交叉污染。
樣品與物品應(yīng)距通風(fēng)口一定距離，保持氣流通暢。
3. 使用后
移除廢物，使用消毒劑擦拭工作區(qū)。
運行風(fēng)機數(shù)分鐘后關(guān)閉。
可開啟紫外燈 15–30 分鐘進行空間滅菌（確保無人環(huán)境）。
4. 定期維護
HEPA過濾器應(yīng)每 6–12 個月檢測或更換。
需定期進行 氣流校驗、泄漏測試與完整性檢查。
建議委托專業(yè)機構(gòu)進行年度性能驗證，確保符合國家/國際標準。
六、生物安全柜與潔凈工作臺的區(qū)別
有時生物安全柜與潔凈工作臺容易混淆，兩者在結(jié)構(gòu)和功能上有本質(zhì)區(qū)別：
| 項目 | 生物安全柜 | 潔凈工作臺 |
|---|---|---|
| 保護人員 | 有 | 無 |
| 保護樣品 | 有 | 有 |
| 排風(fēng)方式 | 經(jīng)HEPA過濾后排出 | 局部循環(huán)或直排 |
| 使用場景 | 含病原體/感染性樣品 | 需無菌但無生物風(fēng)險樣品 |
| 是否負壓 | 是（或部分） | 否 |
七、適用場景
生物安全柜應(yīng)用于以下領(lǐng)域：
醫(yī)院檢驗科：血液、痰液、體液等臨床樣本分析。
疾控中心：微生物分離、病原體檢測。
制藥行業(yè)：無菌生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗。
科研實驗室：細胞培養(yǎng)、DNA克隆、基因編輯。
高校教學(xué)：實驗教學(xué)中處理微生物樣品。
不同應(yīng)用場景需根據(jù)樣本類型、生物危害等級和實驗內(nèi)容選擇合適類型與規(guī)格的生物安全柜。
八、相關(guān)標準與認證
使用或采購生物安全柜時，需確認其符合以下標準之一：
NSF/ANSI 49（美國）
EN 12469（歐洲）
YY 0569（中國）
ISO 14644（潔凈室標準）
此外，某些場合（如GMP制藥環(huán)境）還可能要求設(shè)備符合附加認證與驗證文檔支持。
九、結(jié)語
生物安全柜作為實驗室安全防護的重要設(shè)備，在保障實驗室人員健康、樣本純凈以及環(huán)境安全方面起到關(guān)鍵作用。其設(shè)計理念融合空氣動力學(xué)、微生物學(xué)和工程控制原理，已被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域?？茖W(xué)合理地使用和維護生物安全柜，是建設(shè)規(guī)范、安全實驗室體系的重要一環(huán)。
