PCR 實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與建設(shè)

在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域， PCR 實(shí)驗(yàn)室發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。那么，如何構(gòu)建一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 PCR 實(shí)驗(yàn)室？怎  樣的設(shè)計(jì)規(guī)劃才能堪稱專業(yè)？ PCR 實(shí)驗(yàn)室管理又有哪些關(guān)鍵要點(diǎn)？本文將帶你從零基礎(chǔ)開始，全面深 入地了解 PCR 實(shí)驗(yàn)室的規(guī)劃設(shè)計(jì)。

標(biāo)準(zhǔn)的 PCR 實(shí)驗(yàn)室劃分為四個(gè)功能區(qū)域，分別為：

1. 試劑配制區(qū)：負(fù)責(zé)擴(kuò)增試劑的配制、分裝以及保存工作。

2. 樣品處理區(qū)：承擔(dān)樣品登記、分裝任務(wù)，同時(shí)進(jìn)行核酸提取、保存與加樣操作。

3. 核酸擴(kuò)增區(qū)：專注于核酸的擴(kuò)增過程。

4. 產(chǎn)物分析區(qū)：對擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行測定、結(jié)果分析、登記以及報(bào)告。

若使用全自動分析儀，部分區(qū)域可適當(dāng)合并。需要強(qiáng)調(diào)的是，進(jìn)入各工作區(qū)域必須嚴(yán)格遵循單一方向 進(jìn)行，不同工作區(qū)域應(yīng)穿著不同顏色的工作服，以作區(qū)分。工作人員離開各工作區(qū)域時(shí)，不得將工作 服帶出。

PCR 實(shí)驗(yàn)室平面布局

  試劑準(zhǔn)備區(qū)：主要進(jìn)行擴(kuò)增試劑的配制、分裝和保存工作。

  樣品處理區(qū)：負(fù)責(zé)樣品的登記、分裝，以及核酸的提取、保存和加樣操作。

  擴(kuò)增產(chǎn)物分析區(qū)：承擔(dān)擴(kuò)增產(chǎn)物的測定、結(jié)果分析、登記及報(bào)告工作。

擴(kuò)增前區(qū)與擴(kuò)增后區(qū)必須嚴(yán)格分開，建議使用不同房間，并保持一定間隔。使用商品化試劑盒時(shí)，可 在樣品處理區(qū)進(jìn)行少量試劑配制，但需滿足以下條件：在生物安全柜內(nèi)操作；每個(gè)實(shí)驗(yàn)人員、實(shí)驗(yàn)組 分別使用各自的試劑及耗材；盛放污染材料的器皿密封并一次性使用；用有效的方法對操作區(qū)域和共 享器具在實(shí)驗(yàn)前后進(jìn)行清潔及消毒。

PCR 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃要點(diǎn)

1. 主體結(jié)構(gòu)： 主體采用彩鋼板和鋁合金型材構(gòu)建。室內(nèi)所有陰角、陽角均選用鋁合金 50 內(nèi)圓角鋁， 有效解決了容易污染、積塵以及不易清掃等問題。整體結(jié)構(gòu)牢固，線條簡潔明了，美觀大方，密   封性良好。

2. 標(biāo)準(zhǔn)的三區(qū)分隔和氣壓調(diào)節(jié)： 將 PCR 過程細(xì)分為試劑準(zhǔn)備、標(biāo)本制備和 PCR 擴(kuò)增檢測三個(gè)獨(dú)立 實(shí)驗(yàn)區(qū)，整個(gè)區(qū)域設(shè)有一個(gè)整體緩沖走廊。每個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)區(qū)均設(shè)置緩沖區(qū)，通過氣壓調(diào)節(jié)，確保   在整個(gè) PCR 實(shí)驗(yàn)過程中，試劑和標(biāo)本免受氣溶膠污染，并降低擴(kuò)增產(chǎn)物對人員和環(huán)境的污染。可 打開緩沖區(qū)Ⅰ、緩沖區(qū)Ⅱ和 PCR 擴(kuò)增區(qū)的排風(fēng)扇往外排氣，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)區(qū)外墻和各扇門上安裝風(fēng) 量可調(diào)的回風(fēng)口，實(shí)現(xiàn)空氣的室內(nèi)換氣。

3. 消毒： 在三個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)、三個(gè)緩沖區(qū)頂部以及傳送窗內(nèi)部安裝紫外燈，用于日常消毒。在試劑準(zhǔn)備 區(qū)和標(biāo)本制備區(qū)還配備移動紫外線燈，可對實(shí)驗(yàn)桌進(jìn)行局部消毒。

4. 機(jī)械連鎖不銹鋼傳遞窗： 試劑和標(biāo)本通過機(jī)械連鎖不銹鋼傳遞窗傳遞（不建議使用電子連鎖方 式），確保試劑和標(biāo)本在傳遞過程中不受污染，實(shí)現(xiàn)人物分流。

5. 地面： 地面推薦使用 PVC 卷材地面或自流坪地面，整體性佳，便于清掃，耐腐蝕。若條件不允 許，也可采用水磨石地面或大塊瓷磚（至少 800mm×800mm），但瓷磚接縫需小于 2mm。

6. 照明： 選用凈化燈具，具備便于清洗、不積塵的特點(diǎn)。

在建設(shè)過程中，需注意規(guī)范的安裝流程和全面的服務(wù)流程，嚴(yán)格按照科學(xué)設(shè)計(jì)的安裝規(guī)范執(zhí)行。安裝 前需確定電源電壓、電源進(jìn)線位置、電話網(wǎng)絡(luò)線進(jìn)線位置、進(jìn)水水壓、最小安裝空間、地面平整度、 通風(fēng)孔、進(jìn)水管和下水管的位置等安裝條件，以及理想狀態(tài)的空間尺寸和通風(fēng)口尺寸。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)

PCR 實(shí)驗(yàn)室的布局形式多樣，可分為分散形式和組合形式。

  分散形式 PCR 實(shí)驗(yàn)室：  這種形式下，完成試劑配制、樣品處理、核酸擴(kuò)增及產(chǎn)物分析四個(gè)實(shí)驗(yàn)過 程的用房彼此相距較遠(yuǎn)，呈分散布置。由于各實(shí)驗(yàn)間相互干擾小，因此對特殊條件要求較低。

  組合形式 PCR 實(shí)驗(yàn)室：  該形式是將完成 PCR 四個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的實(shí)驗(yàn)用房相鄰布置，形成獨(dú)立實(shí)驗(yàn) 區(qū)域。由于各實(shí)驗(yàn)集中布置，容易產(chǎn)生相互干擾，所以對總體布局和屏障系統(tǒng)有一定要求。各室   入口處設(shè)緩沖間，以減少室內(nèi)外空氣交換。

一些經(jīng)驗(yàn)之談

  試劑配制室及樣品處理室宜保持微正壓，可通過控制進(jìn)風(fēng)風(fēng)量大于排風(fēng)風(fēng)量實(shí)現(xiàn)，防止外界含核 酸氣溶膠的空氣進(jìn)入造成污染。

  核酸擴(kuò)增室及產(chǎn)物分析室應(yīng)呈微負(fù)壓，通過控制排風(fēng)風(fēng)量大于進(jìn)風(fēng)風(fēng)量達(dá)成，避免含核酸的氣溶 膠擴(kuò)散污染試劑與樣品。

  在理想狀況下， PCR 實(shí)驗(yàn)室緩沖間可設(shè)置正壓，使室內(nèi)空氣不與室外流通。PCR 實(shí)驗(yàn)室進(jìn)風(fēng)由原 有中央空調(diào)控制，要求將中央空調(diào)風(fēng)口安裝到指定位置，高度為地面鋪裝好后 2600mm 處。

  若使用熒光 PCR 儀，擴(kuò)增室和產(chǎn)物分析室可合并。若房間進(jìn)深允許，可設(shè)置 PCR 內(nèi)部專用走 廊，但在減少室內(nèi)外空氣交換方面，緩沖間的作用更為顯著。

  各個(gè)區(qū)域之間應(yīng)具備單向的實(shí)驗(yàn)工藝流、物流、人流與氣流，形成單向流程的保護(hù)屏障，防止實(shí) 驗(yàn)相互干擾，避免核酸氣溶膠污染實(shí)驗(yàn)過程導(dǎo)致假性結(jié)果。

  實(shí)驗(yàn)室的墻體（包括頂棚）應(yīng)結(jié)構(gòu)牢固、氣密性好；所有陰角采用圓弧形線條過渡；墻體內(nèi)壁光 潔、不吸附、耐腐蝕、易清洗消毒；地面材料需滿足無縫隙、無滲漏、光潔、耐腐蝕的要求。

PCR 實(shí)驗(yàn)室主要設(shè)備

  試劑準(zhǔn)備區(qū)： 主要儀器設(shè)備有冰箱、超凈臺、加樣器、混勻器、天平和離心機(jī)等。加樣器、天平 不僅要專用，還需定期校準(zhǔn)。試劑分裝應(yīng)在超凈臺中進(jìn)行，擴(kuò)增反應(yīng)混合液應(yīng)使用分子生物學(xué)級  的，試劑制備好后需進(jìn)行質(zhì)檢，檢查是否有污染以及檢測試劑的擴(kuò)增效果。

  標(biāo)本制備區(qū)： 儀器設(shè)備主要包括生物安全柜、加樣器、離心機(jī)、溫育儀、混勻器等。

  擴(kuò)增區(qū)： 主要儀器有核酸擴(kuò)增儀、超凈臺、微量加樣器、離心機(jī)、可移動紫外燈。擴(kuò)增儀需校 準(zhǔn)，并配備 UPS 電源，防止電壓波動和停電影響擴(kuò)增效果。

  分析區(qū)： 本區(qū)使用的儀器設(shè)備有酶標(biāo)儀、洗板機(jī)、加樣器和水浴箱等。潔凈實(shí)驗(yàn)區(qū)的緩沖間部分 面積不能超過主實(shí)驗(yàn)室的八分之一，這是有明確規(guī)定的。

一些瑣碎但不可忽略的設(shè)計(jì)

1. 實(shí)驗(yàn)室空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及壓力控制：  PCR 實(shí)驗(yàn)室雖無嚴(yán)格凈化要求，但為避免實(shí)驗(yàn)區(qū)域間交叉 污染，宜采用全送全排的氣流組織形式，并嚴(yán)格控制送、排風(fēng)比例，以滿足各實(shí)驗(yàn)區(qū)的壓力要

求。

2. 污染的預(yù)防與控制：  PCR 實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的核心在于預(yù)防污染。實(shí)際工作中常見的污染類型包括擴(kuò)增 產(chǎn)物污染、天然基因組 DNA 污染、試劑污染以及標(biāo)本間污染。一旦發(fā)生污染，實(shí)驗(yàn)需停止，尋找 污染源耗時(shí)費(fèi)力，結(jié)果也需作廢重新實(shí)驗(yàn)。因此，預(yù)防污染至關(guān)重要。

PCR 實(shí)驗(yàn)室不可缺少的嚴(yán)格管理

1. 嚴(yán)格把控進(jìn)出實(shí)驗(yàn)室的人員，與實(shí)驗(yàn)無關(guān)人員不得隨意進(jìn)入。條件允許時(shí)，設(shè)置獨(dú)立通道和進(jìn)出 整個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)的門。

2. 盡量減少在實(shí)驗(yàn)區(qū)內(nèi)不必要的走動，降低交叉污染風(fēng)險(xiǎn)。

3. 擴(kuò)增產(chǎn)物分析區(qū)是主要的污染來源，廢液不能在實(shí)驗(yàn)室傾倒，必須經(jīng)消毒液浸泡消毒后在遠(yuǎn)離實(shí) 驗(yàn)室處棄掉。用過的吸頭等一次性材料也應(yīng)經(jīng)消毒液浸泡消毒后統(tǒng)一處理，如焚燒。

4. 擴(kuò)增產(chǎn)物分析區(qū)可能涉及致基因突變和有毒物質(zhì)，要特別注重實(shí)驗(yàn)人員的安全防護(hù)。

完備的實(shí)驗(yàn)室配套設(shè)施是實(shí)驗(yàn)工作順利開展的必要條件，應(yīng)根據(jù)各實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)內(nèi)容配備相應(yīng)設(shè)備和儀 器，如超凈工作臺、離心機(jī)、加樣器等。