什么是生物安全柜

一、引言

在生物科学、医学研究、制药工业及公共卫生等领域中，实验室工作人员经常需要处理可能原体的样本。这些微生物或生物材料可能对实验人员、环境乃至整个社会构成风险。为保障操作安全、避免交叉污染和环境扩散，实验室常配备一种重要设备——生物安全柜。

生物安全柜（Biological Safety Cabinet，简称 BSC）是一种专门设计的实验室设备，用于在处理生物样本时提供防护屏障。它通过控制气流、防止污染、净化空气，有效保护操作者、样品和实验环境，是实验室生物安全体系的重要组成部分。

二、生物安全柜的功能

生物安全柜的主要功能可归纳为三类：

1. 保护人员：防止操作者暴露于感染性气溶胶或溅洒的生物材料。

2. 保护样品：避免外部空气或操作人员带来的微生物污染。

3. 保护环境：防止污染性物质随排气释放到实验室或大气中。

这一多重保护机制，使得生物安全柜广泛应用于处理细菌、病毒、真菌、细胞培养物及其他潜在风险样品的实验过程中。

三、生物安全柜的分类

根据气流设计与保护功能，生物安全柜可分为三级（Class I、II、III），每一类又有子类型，适用于不同的实验需求和生物风险等级。

1. 一级生物安全柜（Class I）

• 保护对象：操作人员和环境。

• 工作原理：通过负压进风，气流在操作口吸入，经高效过滤器（HEPA）净化后排出。

• 局限性：不对样品提供保护，适合低至中等风险的生物操作，如样品预处理或动物组织处理。

2. 二级生物安全柜（Class II）

• 保护对象：操作人员、环境和样品。

• 应用，适用于绝大多数实验室。

• 原理：部分气体循环（通常约70%内循环，30%排出），在保持操作口负压的同时向工作区提供层流空气，保障样品无菌。

二级柜细分如下：

• A1型：工作区部分为正压，回风和排风均经 HEPA 过滤。

• A2型：更常见，70%内循环、30%排出；工作区保持负压，更安全。

• B1型：约70%空气排出，适合操作含有少量挥发性化学品的实验。

• B2型：100%空气排出，适用于大量使用有毒或挥发性试剂的场合，但需要接入专用排风系统。

3. 三级生物安全柜（Class III）

• 封闭系统，通过手套孔进行操作。

• 用于生物安全等级最高（BSL-4）实验室，如病毒学、生物防御研究等。

• 进出气体全部经过多级过滤，样品进出通过双门传递舱进行灭菌处理。

四、生物安全柜的结构组成

生物安全柜由多个关键结构构成，各自承担特定功能：

1. 工作腔体：主要操作区域，通常采用不锈钢内胆，便于清洁和消毒。

2. 前窗：部分型号为固定式，部分可升降，配合操作。

3. HEPA或ULPA过滤器：用于过滤空气中≥0.3 μm 的微粒，过滤效率 ≥99.99%。

4. 风机系统：维持规定的风速和气流模式，确保负压和层流效果。

5. 照明与紫外灯：提供足够照明；紫外灯用于非操作时的空间灭菌。

6. 控制面板：用于设定风速、照明、灭菌、报警等功能。

五、生物安全柜的使用要求与注意事项

为了确保设备的有效性与安全性，使用生物安全柜时应遵循以下操作规范：

1. 使用前

• 启动风机并预运行 10–15 分钟，以形成稳定气流。

• 清洁工作台面，移除不必要物品。

• 检查紫外灯是否关闭，避免对眼睛和皮肤造成伤害。

2. 操作中

• 避免频繁开关前窗或快速移动手臂，以免扰乱气流。

• 操作顺序应从清洁区域到污染区域，防止交叉污染。

• 样品与物品应距通风口一定距离，保持气流通畅。

3. 使用后

• 移除废物，使用消毒剂擦拭工作区。

• 运行风机数分钟后关闭。

• 可开启紫外灯 15–30 分钟进行空间灭菌（确保无人环境）。

4. 定期维护

• HEPA过滤器应每 6–12 个月检测或更换。

• 需定期进行 气流校验、泄漏测试与完整性检查。

• 建议委托专业机构进行年度性能验证，确保符合国家/国际标准。

六、生物安全柜与洁净工作台的区别

有时生物安全柜与洁净工作台容易混淆，两者在结构和功能上有本质区别：