这可能是世界最危险实验室,里面关着最致命的病毒

  出品 | 网易新闻

  作者 | 浪潮击水,法学&军事爱好者

  如果你喜欢看科幻片的话,相信对这样的情景并不陌生:某种病毒突然爆发并迅速传播,往往只是一点小伤口,甚至只是暴露在空气中就足以感染甚至死亡,令人无处遁逃……

這可能是世界最危險實驗室,裡面關著最致命的病毒

  (生物危险标识——如果在街上看到一定要远离并及时报警)

  现实虽然没有科幻电影中描述的那么恐怖,但病毒及传染病带给人的恐惧,经历过2003年“非典”时期的人想必至今心有余悸。

  正是在这样的背景下,中国建设了国内首座BSL-4实验室,用来满足国家传染病防治,维护生态环境安全以及国防建设的需要。

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  (中国首座BSL-4实验室刚落成时)

  (一)生物本无贵贱之分,危险却有高下之别

  BSL(biosafety level)即生物安全等级,是科学家对生物实验室里的研究对象——各种微生物的一种危险度划分,一共分为四级。

  生物安全等级为一级的实验对象是所有微生物的“弟中弟”,这一级别的实验室适合于我们都非常熟悉的病源,例如麻疹病毒或者腮腺炎病毒,这些病原体不会经常引发健康成人疾病,对于实验人员和环境潜在危险很小。

  这一级别的生物实验室,基本不需要特别的安全设施,一般按照高中学习的标准微生物操作进行试验就没问题。

  生物安全等级二级与一级相去不远,适合于对人和环境有中度潜在危险的病源,但与一级实验室相区别的是,实验室人员均需要接受过病源处理方面的特殊培训,并由有资格的科学工作者指导。

  对于某些可能产生传染性气溶胶或飞溅物的过程——例如普通的流感病毒——应该在生物安全柜或者其他物理遏制设备中进行。

  以上都属于入门级的生物实验。

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  (相对“开放”的BSL-2实验室)

  生物安全三级的标准,则是现代科学应用于临床、诊断、教学、研究或者生产设施中最广泛应用的安全标准等级,在此安全标准下实验的病毒若因为暴露而吸入,会引发严重的、可能致死的疾病,但是面对此类型的病原,人类仍有治愈方法,例如结核分枝杆菌,可以使用利福平、异烟肼、乙胺丁醇、链霉素等药物作为一线药物。

  而作为生物安全的最高等级,BSL-4等级生物实验室中实验的病原是一些极易传播的、没有有效疫苗或者治疗方法,不知道其传播方式甚至不知道其病原体的极其危险的有毒物质,致命性极强,例如埃博拉病毒,实属病毒届的“最强王者”了。

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  (埃博拉病毒的主要传播方式)

  也正因如此,世界上的BSL-4实验室技术水平要求极高,费用开销巨大,限制了诸多国家的研究和建造。

  (二)“能操作”和“跑不了”的,BSL-4实验室难就难在两次隔离

  如上面所说,BSL-4实验室的实验对象都是诸如埃博拉病毒、马尔堡病毒这种既“活泼”又凶悍的“敌人”,因此在安全的条件下保证实验的进行,让研究人员既能安全操作,又要保证危险的种子不散播到外界,这就是如何实现“两次隔离”的困难。

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  1.如何防止实验人员受到感染(一次隔离)

  在生化实验最频繁的冷战时期,有关统计资料显示,截止1976年共发生实验室获得性感染事件3000多例,排除几十年前没有科学的标准微生物操作准则以及技术的落后,站在新世纪的生物实验标准来看,工作人员的发病率也比普通人平均高5到7倍。

  这对于在BSL-4实验室的工作人员可不是一个好消息,毕竟天天都参与研究并且长时间地接触完全不可治愈的病原。

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  (这是早年全球高等级生物安全实验室发生过的部分事故)

  2.如何防止病原逃逸到外界环境(二次隔离)

  二次隔离的难度在于实现最大的容错率和最小的失误率,因为BSL-4实验室中的病原体,一旦泄露,那真的就算是“生化危机”了。

  1979年4月的斯维尔德洛夫斯克的炭疽泄露事件,被称为“生物切尔诺贝利”,虽然只是等级BSL-3的病原在人烟稀少的西伯利亚的传播,且根据专家估计飘出污染物不超过一千克,而炭疽孢子的质量更是不超过一克,但是炭疽传染性极强的特点仍然导致超过1000人死亡,而泄露的原因仅仅只是生产炭疽的工厂通风系统过滤网没有按时清洁未发挥作用。

  在事后的处理中,苏联军方在医院和平民区都大量喷洒氯水,在工厂附近的街道表面的泥土甚至都被挖走了一层以防止炭疽“死而复生”,若是换成诸如埃博拉病毒这种致死率更高,传染性和生存能力更强的病原,后果更是不堪设想。

  (三)虽不能笑傲群雄,亦属迎头赶上——中国的BSL-4实验室

  对于上面的两个难题,中国目前实验室生物安全防护设备的发展已经进入了较为完善的阶段,达到了大部分的技术标准,获得了大部分的授权专利。

  在个人防护技术保障装备方面,有包括呼吸道防护装备面型适合度测试仪,Ⅱ、Ⅲ级生物安全柜,手套箱式生物隔离器等。

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  (在Ⅲ级生物安全柜前工作的科研人员)

  在实验室通风空调系统和围护结构气密防护设备方面,有包括生物安全型高效空气过滤装置,生物型密封阀,生物安全实验室气密门,气密性传递窗,渡槽传递装置,管、线穿墙密封装置等。

  在生物安全四级实验室关键防护装备研发方面,中国同样取得了重大的突破,包括正压防护服、实验室生命支持系统、化学淋浴设备,这些装备足以在高标准的BSL-4实验室中保证防护服的正常工作,去除正压防护服表面的生物污染。

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  (工作中身着正压防护服的科研人员)

  除了攻克核心设备的技术门槛,BSL-4实验室还需要整体的设计实力来完成实验室建设。

  中国首座BSL-4实验室位于湖北武汉,实验室设计为独立的建筑物,建筑物内部设置有非循环的通风系统,平衡系统的供风和排风装置,这套装置可以保证在不同区域产生特定的气压差,保证气流方向的恒定(从小危险区域向潜在的大危险区域),而同时HVAC控制系统(Heating, Ventilation and Air Conditioning,即一般说的暖通空调)可以保证实验室持续处于负压环境。

  在进入实验室后,首先会通过更衣区和消毒区,进入有关病原工作的房间,即一个特殊设计的防护服区域,实验人员不论进出防护服实验室都设置有独立的淋浴室,实验废料要使用遏制屏障上的双门高压锅、浸润缸、烟熏消毒仓进行灭菌消毒。

  在核心防护区的墙面、地面、天花板均为密封板的内壳,以便于烟熏并防止昆虫进入;在地板上的排水管设有存水弯,内有对目标病原显效的化学消毒剂,并和废液消毒系统直接连接,在其排水口部设有HEPA过滤器(High efficiency particulate air Filter,即高效空气过滤器,是生物安全柜的核心部分)。

  结语

  武汉BSL-4实验室填补了中国生物安全体系空白,是应对重大生物安全威胁的关键性大科学设施,今后将在中国新发传染病防控、公共卫生应急反应、新药研发中发挥重要科技支撑作用,为带动中国建立国际先进的生物安全体系迈出关键一步。

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  编辑| 史文慧

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