从SARS到新冠，病原微生物气溶胶感染动物模型、致病机制、传播途径验证等病原微生物气溶胶专业研究领域日益得到科研人员的重视。选择何种暴露方式、病原微生物气溶胶如何监测、生物安全防护措施是否到位、风险评估是否合理、选择的仪器设备是否满足要求等等需要专业的解答。本方案着重介绍不同病原微生物气溶胶感染与传播验证研究的解决方案。
呼吸道气溶胶吸入是致病性细菌或者病毒感染的重要途径，气溶胶吸入往往产生不同于传统感染途径的病症，病情严重，如吸入炭疽造成肺炭疽，吸入鼠疫导致肺鼠疫，且传统疫苗对吸入感染的保护效果较差。生物安全型动物气溶胶吸入暴露系统在高致病性病原微生物气溶胶的研究中具有广阔的应用前景，可以模拟呼吸道病原自然感染途径，为致病性病原微生物吸入感染、疫苗气溶胶免疫、肺脏给药、气溶胶攻毒评价疫苗或药物效果的研究提供了良好的评价技术平台。动物气溶胶吸入暴露按照暴露方式主要分为口鼻暴露、头部暴露和全身暴露，其中最常用的动物吸入暴露感染方式为口鼻暴露，在感染过程中避免了消化道、皮肤等其他暴露途径感染，符合呼吸道病原自然感染途径。按照口鼻吸入暴露的动物种类不同又可以分为小动物口鼻吸入暴露系统（适用于小鼠、大鼠、豚鼠、雪雕等）、中型动物口鼻吸入暴露系统（适用于比格犬、非人灵长类等）和大型动物口鼻吸入暴露系统（适用于牛、马等）。
生物安全实验室使用的气溶胶暴露感染设备包括两大类，一类是用雾化器人工发生气溶胶，通过控制发生液浓度、雾化发生量、气溶胶粒径、传输气体流量和动物吸入暴露时间以实现精确控制动物吸入暴露剂量的动物口鼻、头部或全身气溶胶暴露设备；另一类是用感染动物呼吸以及排泄物产生的气溶胶通过气流的流动对下风向正常饲养的健康动物造成感染的病原体空气传播感染装置。这些设备内由于含有大量的病原体气溶胶，因此对设备的安全防护要求很高，操作控制难度大，实际使用量不多。目前，这类设备没有统一的标准和规范，又因为其配套的安全防护设备需要与实验室建筑空调通风系统配合并联动控制，各家生产的产品都不一样，其结构组成和自动化控制程度差异较大。选择相关产品前需要和相关各方充分沟通交流，避免仪器设备进入实验室无法使用。
生物安全型口鼻暴露系统是用于动物口鼻气溶胶吸入暴露实验，适用于小鼠、大鼠、豚鼠、雪貂以及非人灵长类动物等，作为最常用的动物吸入暴露感染方式，在感染过程中避免了消化道、皮肤等其他暴露途径感染，符合呼吸道病原自然感染途径，为保证人员与环境的安全，在此基础上增加一套三级生物安全防护系统，可实现与口鼻暴露系统的整体联调联动互锁等功能，可以避免微生物、病毒等的泄露风险。生物安全型传播感染系统，可以实现动物之间远距离（1.5m）、近距离（5cm）和直接接触的传播感染实验，从而验证病原体能否以气溶胶形式或飞沫形式在动物之间传播，为阐明病原体在动物之间的空气传播特性提供硬件支撑。
1)《实验室生物安全通用要求》 GB 19489-2008
2)《生物安全柜》JG170-2005
3)《 II 级生物安全柜》 YY 0569-2011
4)OECD 403急性吸入毒性试验 (2009)
5)OECD 436 急性吸入毒性试验 :急性毒性阶层法 (2009)
6)OECD 412 28d亚急性吸入毒性试验 (2017)
7)OECD 413 90d亚慢性吸入毒性试验 (2017)
8)《实验动物 环境及设施》GB 14925-2010
9)《实验动物笼器具 隔离器》DB32/T 1216-2008
10)RB/T 199-2015 实验室设备生物安全性能评价技术规范
11)GB 41918-2022 生物安全柜
适用于小鼠、大鼠、豚鼠、雪貂、兔子等小动物病原微生物气溶胶感染研究，符合生物安全防护标准。感染设备需要满足病原微生物气溶胶浓度稳定性、均匀性偏差小于±20% ,气溶胶质量中值直径MMAD1-3µm, GSD1.5-3。
适用于非人灵长类动物病原微生物气溶胶感染研究，符合生物安全防护标准。感染设备需要满足病原微生物气溶胶浓度稳定性、均匀性偏差小于±20% ,气溶胶质量中值直径MMAD1-3µm, GSD1.5-3。
生物安全型小动物传播感染系统，可完成小鼠、大鼠、豚鼠等体型较小的啮齿类动物传播感染实验。在B舱和C舱放置鼠笼，A舱作为其他操作区，两个鼠笼之间通过特定管路连接，可实现从左向右的定向气流。需将鼠放置在鼠笼中饲养，特制的鼠笼为左右结构，左侧为供体，可进行接触传播实验，右侧为飞沫传播实验，C舱中的鼠笼为气溶胶传播实验。鼠笼内部为格栅设计，可根据实验鼠的类型、数量进行格挡。其仪器原理如图所示。
生物安全型（雪貂、兔）传播感染系统，可完成雪貂、兔等体型稍大动物的传播感染实验，需将舱内的雪貂笼中饲养，每个舱内放置一个雪貂笼，同猴气溶胶传播原理，A舱为供体，B舱为飞沫传播实验的受体，C舱为气溶胶传播实验的受体。每个雪貂饲养笼可同时饲养2只雪貂或兔子，在A舱内的雪貂笼中可实现接触传播实验。三个雪貂笼通过特定管路连接，可实现从左向右的定向气流，设计有猴挤压机构、食水功能、废物收集功能。其传播原理如图所示
生物安全型灵长类动物传播感染系统，需将猴放在舱内饲养，A舱为供体，B舱为飞沫传播实验的受体，C舱为气溶胶传播实验的受体。由于猴的领地意识，接触饲养会出现打架撕咬情况，因此猴气溶胶传播实验中不能实现接触传播实验。三个舱内均设计有猴挤压机构、食水功能、废物收集功能。其传播原理如图所示。
猴负压饲养装置符合RBT199等相关国家标准，猴饲养笼可以方便快速折叠，提高笼具灭菌效率。猴饲养腔之间完全隔离，消除饲养猴之间相互感染的风险。操作方便，站地面实现所有日常猴饲养换食换水。
柜体双侧均采用倾斜角设计，符合人体工程学原理，视角更大，操作方便且更加人性化；具有双面操作窗口，设置有两面推拉门，适合中型动物如感染猴的负压解剖。
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