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P4实验室作为人类病毒研究的“航空母舰”充满神秘—— 近距离认识“关病毒的盒子”

来源:
经济日报
2018/06/20 14:02

  身穿正压防护服的科研人员在武汉P4实验室进行适应性演练。肖宇宙摄

  希腊神话中,潘多拉打开了盒子,可怕的瘟疫蔓延到人间。黑死病、西班牙大流感、天花……在人类与病毒这场没有硝烟的战争中,病毒总是与生命如影随形。对于如何才能赢得这场战争,人类一直在钻研。而有关病毒的科学研究就是人类提高胜算的一大“法宝”。

  然而,面对拉沙热、埃博拉等致命活病毒,人类怎样才能在安全的环境里进行研究?

  答案就是:病毒研究的“航空母舰”——P4实验室。

  什么叫P4?P是英文protection防卫和防护的意思。根据传染病原的传染性和危害性,国际上将生物安全实验室分为P1、P2、P3和P4四个生物安全等级。等级越高,就能研究具有更大传染性和危害性的病原。其中,P4实验室是专门用于烈性传染病研究与利用的大型装置,也是人类迄今为止能建造的生物安全防护等级最高的实验室。

  例如,埃博拉病毒等对人体具有高度危险性、但尚无有效预防和治疗方法的病毒,必须在P4实验室中对其进行研究。因此,P4实验室被誉为病毒学研究领域的“航空母舰”。根据国际惯例,这是人类目前唯一可对埃博拉病毒等活体病毒做实验的安全场所。

  据了解,目前除中国拥有亚洲第一个正式投入运行的P4实验室——武汉国家生物安全(四级)实验室(武汉P4实验室)外,全球公开拥有P4实验室的国家仅有法国、加拿大、德国、澳大利亚、美国、英国、瑞典和南非等国。

  那么,P4级防护到底有多高?P4实验室又是如何保护研究活体病毒科研人员安全的呢?让我们走进武汉P4实验室一探究竟。

  首先,我们要让病毒无处可逃——用“盒中盒”钢铁之躯困住病毒。武汉P4实验室采用钢龙骨—不锈钢面板围护结构,将核心实验室分为一个个隔断房间。每个房间都有自身功能,如细胞实验室、动物解剖室、消毒室,这样可以形成有层次、更安全的防护体系。

  其中,核心实验室内部是负压空间,也就是说,实验室的内部压强小于外部压强,空气“只能进不能出”。而且,每个房间的气压都是递减的——这样可以保证空气只能从低风险的洁净区流向高风险的污染区。

  如此一来,P4围护结构的气密性已经足以将病毒们牢牢罩在实验室内。但为避免意外事故或者恶意袭击,武汉P4实验室在各房间组成的围护结构之外,还建立了一个立体的“环形走廊”——它与围护结构一道形成“盒中盒”的空间结构,可以更好防范病原微生物的意外泄露。

  接下来,为保护研究人员避免暴露于病原中——“宇航服”隆重登场,为研究人员保驾护航。通常,研究人员两人一组进入实验室,身着宇航服一般的正压防护服。这种防护服头部为透明的充气罩,下端连接着一条蓝色的呼吸带,呼吸带另一端则悬挂连接在屋顶的管道上。专门的生命支持管道会向防护服内提供新鲜呼吸空气,如此,研究人员能在防护服内循环呼吸,与外界空气不发生任何接触。并且,做实验时,人走到哪儿,呼吸管就要换到哪儿。因此,研究人员必须通过穿脱防护服考试,拿到证书方可进入。

  最后,当研究人员从实验室出来时,还要经过化学淋浴消毒,过滤灭菌,让可能沾染的病毒一个也不能被放过。此外,实验室内的废气将经过两级高效过滤器处理后排放;感染性材料和被污染的器具等固体污染物,则要经过双扉灭菌器高压蒸汽灭菌处理,打包装袋后运到专业医疗废弃物公司做无害化焚烧处理;整个运输过程将由专车托运,全程与实验室保持信息反馈;实验室内的废弃液体则要经过密闭管道收集,再经高温灭菌处理后无害化排放,以保证彻底杀灭病原、严防死守,确保实验室里的病原无处“逃亡”。

  武汉P4实验室内的防护措施远不止上述几点。经过十多年的风雨磨砺,实验室还建立了一支可以开展安全操作和研究的服务队伍,形成了成熟的应急处置运行管理模式和应急反应体系。

  那么,P4实验室里都能做些啥?俗话说“工欲善其事,必先利其器”。武汉P4实验室就是攻克病毒的利器。

  在武汉P4实验室,将会研究世界上最危险的病毒样本;作为获得国家批准的国家级病毒保藏中心,还将为埃博拉等病毒提供研究平台;同时,作为联合国病原研究的参考实验室,将可针对新型病毒快速检测,出具报告。

  目前,武汉P4实验室还包括有P3和P2实验室等相关配套设施,被纳入国家大科学设施管理,以“公开、透明、共享”为运行基础,服务于全球公共卫生安全。经过一段时间的验证,相信武汉P4实验室将成为我国生物安全领域不可替代的实验室,成为真正的“国之利器”。

  (陈逗逗,作者单位:中国科学院武汉病毒研究所)

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