随着国家政策的大力支持,行业规模的不断扩大,作为基础科研条件之一的实验动物设施及装备技术行业迎来新领域、新赛道和新机遇,也对与实验动物资源高质量发展密切相关的实验动物设施及装备技术提出了新要求。实验动物设施与装备行业迫切需要出台可参考、可借鉴、可使用的统一规范和标准。洁净园融媒体特别邀请了动物实验设施建设领域专家广州国家实验动物中心主任——傅江南教授作客“洁净园融媒体深度访谈间”,围绕实验动物环境及设施新标准,高水平实验动物设施实验动物环境及设施发展面临的机遇和挑战,发展趋势及战略思路等为大家做解析。
A:我本人从事实验动物相关工作近40多年,随着国家实验动物行业的不断深入发展,实验动物设施与环境领域取得了不断的进步。国家标准《实验动物环境及设施GB14925-2023》于2023年11月27日批准发布,2024年6月1日正式实施,为行业提供了新的指引和参照。本标准的修订将进一步规范完善实验动物生产和实验场所的环境条件、动物实验设施的技术要求、检测方法等内容,对推动实验动物环境及设施的科学发展和建设起指引作用,具有重要意义。
最早出版的国家标准《实验动物环境及设施(GB/T14925-1994)》,因各地区经济发展不均衡,对偏远地区要求宽泛,为了满足行业的发展需求,被2001年8月29日发布、并于2002年5月1日开始实施的《实验动物环境及设施(GB 14925-2001)》替代。2001版本对环境条件分类及技术指标要求更为科学,操作性强,既与国际接轨又符合国情。修订标准区别了实验动物繁育、生产和动物实验设施环境指标;且根据不同种类动物的生物学特性,提出不同的环境要求;新增了各类动物居所密度指标。
随着实验动物行业进一步发展进步,于2011年10月1日实施的《实验动物环境及设施(GB 14925-2010)》标准代替《实验动物环境及设施(GB 14925—2001)》,与GB 14925—2001相比,2010版本对标准的范围、引用标准、定义进行了规范;对设施、环境、工艺布局的规定更具可操作性;对污水、废弃物及动物尸体处理、笼具、垫料、饮水、动物运输的规定较为具体。
自1982年,国家科委在云南西双版纳主持召开了第一届全国实验动物工作会以来,实验动物科学研究机构逐步建立和完善,研究和开发工作逐渐活跃,并取得了很大成绩。实验动物设施与装备行业经历了普通环境、屏障环境、无菌环境的不断完善的发展过程,无论是设计建造,还是研发生产,社会企业都能满足目前国内行业发展的需求,虽然当前我国实验动物市场仍处于早期发展阶段,市场增长潜力巨大,在数字化信息化快速发展和新一轮设备设施智能化技术的推动下,相关企业也在不断布局该赛道,实验动物设施与装备也陆续走向市场进行广泛的推广应用。在人工智能、大数据、物联网等技术的支撑下,实验动物设备设施开始向自动化、智能化发展,进一步提高工作效率、节约人力、减少了人为因素引起的污染风险,同时提高了设施的整体运营安全性、可靠性和经济性。
A:我国实验动物设施及装备相关标准,目前将近40部,其中强制性国家标准约4部,推荐性国家标准有5部,认证认可的行业标准有5部,地方标准22部,团体标准约8部。随着实验动物行业的不断发展,标准和规范也在不断进行调整以便适应行业的发展需求进一步规范实施。纵观几十年发展历程,实验动物环境学科,设施和装备所占份额很少,原因是标准体系缺乏,希望协会组织协调各方力量共同努力,逐步建立和完善国家实验动物设施与装备的标准体系,并通过一带一路,走出国门,走向非洲,面向世界。实验动物环境科学涉及专业内容较多,包括实验动物环境卫生学、实验动物环境工程学、实验动物环境检验与评价等,集实验动物生产管理、实验动物学技术创新研究、实验动物设施设计建设及运行管理、实验动物质量控制等多学科内容。
实验动物环境是指将动物饲养在人为控制的有限空间,并按照科研要求和人们的意志控制其生长、繁殖和实验的人工特定场所。这个环境可以分为大环境和小环境。大环境是指实验动物设施环境,而小环境则是指设施内部动物生存的环境。实验动物的环境控制对于实验动物的正常生长、发育、繁殖和实验处理至关重要。环境因素如温度、湿度、气流、光照度、噪声、氨浓度、营养、垫料等都会直接影响实验动物的状态和实验结果。没有良好的环境控制,就无法保证实验动物的品质和实验的准确性。另外,实验动物是有生命的,他的内平衡系统会根据外界的环境指标自身进行调节,舒适环境能确保动物质量统一。实验动物操做药手术等影响到实验动物的应激反,而这些结果应用到临床可能会出现不利影响,作为唯一有生命的科学实验对象,这一点是务必要重视,不容忽略。
实验动物生长发育、繁殖交配所赖以生存的特定场所和外在条件,称为实验动物的环境,包括大环境和小环境。大环境是指控制实验动物生存环境的特定措施,包括普通环境和屏障环境等。小环境则是围绕着实验动物身体并影响其代谢稳定的物理、化学、生物等环境因素,通常指笼内的环境。保持小环境内的无菌状态或无外来污染物是进行科学实验的关键。另外,单位建筑面积设施造价,也要从经济学角度对建设方案进行优化,提高性价比。
实验动物环境检测与评估,是一项重要的质量控制措施,对于保证实验动物的质量和实验结果的可靠性具有重要意义。通过对实验动物环境的检测,可以有效地监控动物的生活环境,确保其生长和繁殖条件符合相关标准和要求,进而保证实验动物的质量,确保科研结果的准确性和可靠性,涉及内容包括如何用现代的手段对大环境小环境进行在线检测、实时检测等。
实验动物环境理论虽然刚刚起步,但通过加大力度对相关人才进行培养,使得项目策划、设计建造,科学研发步入正轨,实现弯道超车,正是我们共同努力的方向。
A:实验动物设施及装备标准化是实现实验动物科学研究的的关键保障,其发展面临以下四项突出问题。
首先,能耗问题。实验动物屏障设施净化空调系统运行成本非常大,约为一般民用空调的7倍以上。一般情况下实验动物屏障设施净化空调系統用电量占据整个耗能的50-60%左右,在“节能减排,环保一票否决制”国策环境下,如何使设施能耗系统最佳设计与能源有效运用,达到低能耗运行目的,就成了不得不做且相当重要的工作。据统计,建成的屏障系统动物设施每年的运行费用约为每平方米900-1200元以上。很多动物设施建成后,巨大的日常运行费用成为业主沉重的经济负担。减少能耗的能力是动物屏障设施设计水平极其重要的指标。
第二,平面布局工艺设计。不同省区设计机构对工艺布局理解不够深刻,实验动物实验室属于科学实验室,建筑法又属于民用建筑。设计不好,就是无效建筑。工艺布局设计中的共识一是在洁净区内设计人流、物流、动物流、污物流布局不能出现交叉污染。即:人员进出流线不交叉、洁污物进出流线不交叉,动物进出流线不交叉;不同人员之间、不同动物之间也应避免互相交叉污染。比如单走廊屏障设施的设计就是非常值得怀疑不交叉设施。设计学者认为成本低却忽略了一个重要问题,洁净区内人流、物流、动物流不能出现交叉点。单走廊的压差低于压力最高的动物实验室、灭菌物品后室,运行期间开门后,动物实验室与走廊压差几乎为零,与洁净技术控制原理相违背。
第三,实验动物尸体的无害化处理是解决“实验动物设施建设的最后1公里”的突出问题。根据《国家危险废物名录》及相关规定,实验动物尸体属于固体危险废物,废物编号HW49900-047-49,按照《中华人民共和国动物防疫法》第十九条、第二十条和国家标准GB14925《实验动物环境及设施》7.4条的规定,实验动物尸体应“集中作无害化处理”。目前,我国绝大多数医疗机构动物的尸体无害化处理,均采用当地政府指定的卫生材料处理机构,实验动物尸体采用传统式焚烧法、实验动物设施固体废弃物采用掩埋等方法较为普遍。实验动物尸体过去可以掩埋,现在要求焚烧,须签订第三方协议。另外,在实验动物设施内从事实验动物生产和使用过程中所产生和排出的有毒有害的气体要进行无害化处理。在医疗机构诸多实验动物设施中,特殊性在于排放的废气属于恶臭污染物,严重污染环境和影响人体健康,目前,相关实验动物设施国家法规、标准、规范要求,在动物饲养及实验过程中产生的各种废弃应无害化处理。
最后,装备的数字化、智能化问题亟待关注。实验动物设施具有常年连续运行、内部环境控制精度高的特点,因此对配套设备提出了更高的要求。随着医药、生物科技和产业的发展,实验动物设备配套设备越来越专业化、智能化、定制化,结合当前的人工智能、VR技术、5G,将会大大改善实验动物操作人员的福利,维持设施内环境的均一性和稳定性。实验动物设施配套设备研发是一个交叉领域,需要多学科协作,多专业配合,更需要社会各界包括协会组织方、学术界和产业界携手,共同开发更多、更好、更实用的创新设备。
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