PCR实验室建立指南：从平面布局到污染控制

PCR实验室，作为分子诊断的核心场所，承载着PCR实验的重要使命。它能够通过扩增病毒体内基因的方法，准确检测出低病毒含量的感染者体内的特定病毒。随着分子诊断技术的迅猛发展，PCR实验室已广泛应用于医院临床、致病菌检测以及防疫部门的禽疫病诊断等多个领域。然而，这种高精尖的实验技术需要严格的安全保障和合理的实验室配置，以及规范的操作流程。本文将深入探讨临床基因扩增检验实验室的平面布局、空调通风系统设计、气流控制以及污染防治等关键要素，为您揭示实验室设计中的核心要点。

一、PCR实验室的平面布局

PCR实验室的布局至关重要，它直接影响到实验的准确性和安全性。实验室通常被划分为四个独立的工作区域：试剂贮存和准备区、标本制备区、扩增反应混合物配制和扩增区，以及扩增产物分析区。为确保各区域间的洁净与安全，人员流动一定要遵循单一方向，即从试剂贮存和准备区开始，依次经过标本制备区、扩增反应混合物配制和扩增区，到达扩增产物分析区。此外，各实验区域之间的试剂和样品传递，一定要通过专门的传递窗进行，很大程度地减少污染风险。

二、PCR实验室的空调通风系统设计与压力控制

虽然PCR实验室没有严格的净化标准，但为防范各实验区域间的潜在交叉污染，建议采用全送全排的气流组织方式。此外，一定要精细调控送风与排风的比例，以确保各实验区达到适当的压力需求。

试剂贮存和准备区

在PCR实验室中，试剂贮存和准备区是至关重要的。这个区域主要用于制备试剂、分装试剂以及制备主反应混合液。所有试剂和用于标本制作的材料都应直接送至该区，并严禁经过其他区域，以确保实验的纯净度和准确性。此外，本区还负责将试剂原材料进行贮存和制备成所需的贮存试剂。

对于气流压力的控制，这个区域并没有特别严格的要求。然而，为了确保实验的顺利进行和防止潜在交叉污染，仍然需要对该区域进行适当的压力监控和调整。

2. 标本制备区

在PCR实验室中，标本制备区承担着临床标本的保存、核酸（RNA、DNA）的提取、贮存，以及将提取的核酸加入到扩增反应管中的关键任务。此外，当进行RNA测定时，该区域还负责合成cDNA。为确保实验的纯净度和安全性，本区的压力梯度设定为相对于邻近区域的正压，旨在避免邻近区域的气溶胶污染进入本区。同时，为防范气溶胶污染，操作人员在本区内应尽量减少不必要的走动。

3. 扩增反应混合物配制和扩增区

该区域的核心任务是进行DNA或cDNA的扩增操作。同时，这里还可以完成将已制备的DNA模板和合成的cDNA（均来自样本制备区）与主反应混合液（源自试剂贮存和制备区）混合，以制备成反应混合液的工作。需要注意的是，在巢式PCR测定中，由于首轮扩增后需要打开反应管，因此存在较高的污染风险。为确保实验的纯净度，第二次加样操作一定要严格在本区内进行。

本区的压力梯度设定为相对于邻近区域呈现负压状态，旨在防止气溶胶从本区向外部泄漏。为进一步降低气溶胶污染的风险，操作人员在本区内应尽量减少不必要的走动，特别是加样等关键操作，应在超净台内严格进行。

4. 扩增产物分析区

此区域专注于扩增片段的测定工作。若采用全自动封闭分析仪器进行检测，则该区域可省略。需特别强调的是，本区是扩增产物的主要污染源，因此，为确保实验安全，其压力梯度设定为相对于邻近区域呈现负压状态，从而有效防止扩增产物向其他区域的扩散。

三、污染的预防与控制

PCR实验室设计的核心挑战在于如何有效预防污染。在实验过程中，可能会面临多种污染类型，包括扩增产物的污染、天然基因组DNA的污染、试剂的污染以及标本间的交叉污染。一旦发生任何形式的污染，实验要立即停止，直至找到并消除污染源，且所有实验结果都将被视为无效，需要重新进行。因此，寻找污染源不仅费时费力，还可能造成人力物力的浪费。因此，我们的首要任务是采取预防措施，而非仅仅在污染发生后进行应对。

精密的工作区域划分

（1）一定要合理布局各个实验区域，确保互不干扰。

（2）通过清晰的标记，如醒目的门牌或独特的地板颜色，来区分不同的实验区域，从而防止设备、物品和试剂的混淆。

2. 科学的系统配置

（1）采用合理的空调通风系统设计，建议使用全送全排的空调方式。

（2）实施严密的气流压力管控，确保各实验区域满足特定的压力需求。

3. 严谨的操作规范

（1）临床基因扩增检验实验室的技术人员一定要接受专业培训，并获得合格证书后方可上岗。

（2）在实验过程中，操作者应佩戴手套，并定期更换，以确保实验安全。同时，使用一次性帽子也是预防污染的重要措施。

（3）实验结束后，应立即对工作区域进行清洁。除了常规的消毒措施外，一些关键实验设备还需进行高压消毒处理，以确保实验室环境的清洁与安全。

4. 严密的管理措施

（1）实验室的出入管理一定要严格。与实验无关的人员严禁进入，有条件时，应设立专门的通道和门禁系统，对整个实验区域进行封闭管理。

（2）在各个实验区域，工作人员需穿着有明显标识的工作服，如不同颜色，以示区分。严禁将某一区域的工作服带至其他区域。

（3）在实验区内应尽量减少不必要的走动，以降低交叉污染的风险。

（4）扩增产物分析区是扩增产物污染的主要源头，因此，该区域的废液不得在实验室内随意倾倒。一定要先经消毒液浸泡后，再在远离实验室的地方妥善丢弃。同时，一次性材料如吸头等，也应经过消毒液浸泡后统一处理，如采用焚烧等方式。

（5）由于扩增产物分析区可能使用到某些可能导致基因突变和有毒的物质，因此一定要特别关注实验人员的安全防护措施。

5. 全面的实验室设施配备

为了确保实验工作的顺利进行，一定要拥有完备的实验室配套设施。这些设施应根据各实验室的具体实验内容来配备，例如，超净工作台、离心机以及加样器等都是必不可少的设备。

四、PCR实验室建设应遵循的标准规范

在建设PCR实验室时，一定要遵循一系列的标准和规范，以确保实验室的安全运行。这些标准规范包括《实验室生物安全通用要求》GB 19489-2008，它为实验室生物安全提供了很好的指导；《临床基因扩增检验实验室工作规范》卫医发[2002]8号文，明确了临床基因扩增检验实验室的运作要求；还有《临床基因扩增检验实验室管理暂行办法》卫医发[2002]10号文，进一步规范了实验室的管理。此外，《临床基因扩增检验实验室设计标准》卫医发[2002]10号文附件提供了实验室设计的具体要求，而《基因检验实验室技术要求》国家质监检验总局SN/T1193-2003则详细阐述了基因检验实验室的技术标准。同时，为了确保实验室环境的洁净度，还需要遵循《洁净室及相关受控环境-生物污染控制》ISO14698、《洁净厂房设计规范》GB 50073-2013以及《洁净室施工及验收规范》GB 50591-2010。此外，《室内空气质量标准》GB/T 18883-2002、《生物安全实验室建筑技术规范》GB 50346-2011以及《病原微生物实验室生物安全管理条例》卫生部(2004-11-12)也是PCR实验室建设过程中不可或缺的参考依据。