主题：【仪器微课堂】实验室核酸清除仪器气溶胶污染清除

2020年4月18日，《华盛顿邮报》（WashingtonPost）爆出一则重磅新闻，美国CDC在实验室生产的新冠病毒检验试剂出现了污染问题(图1)，导致全美的核酸检测推迟最少一个月。2020年1月21日，美国CDC开发了新冠病毒检测方法，1月下旬,美国CDC对26个公共卫生实验室发放新冠病毒试剂盒，有24个实验室出现了假阳性，美国CDC紧急召回诊断试剂，直到3月2日，IDT公司生产新冠试剂重新投入使用。由于实验室污染，美国错过了黄金的疫情防控窗口。





二、核酸污染与分类

2.1 核酸污染，PCR实验室绕不开的“疼”
PCR(聚合酶链式反应简称)检测因其灵敏度高、快速、操作方便等优势被广泛应用，不过正是由于它灵敏度极高，极微量的污染源都有可能导致检测结果的假阳性。因此，如何避免以及处理实验室污染，对PCR检测人来说是一种挑战。
2.2 PCR污染分类
(1)样本间交叉污染：主要是在采（取）样的过程中，由于取样工具之间的交叉造成污染；或者在核酸提取的过程中，由于移液器、离心管等使用不当导致的样本间污染。
(2)PCR试剂的污染：主要是在PCR试剂配制过程中，由于移液器、容器、阴性对照及其它试剂被核酸模板或阳性对照污染。
(3)克隆质粒的污染：在实验室操作中经常会用到阳性参考品，这些阳性参考品大多数是由某些克隆质粒制作而成，克隆质粒在单位容积内浓度高，使用不当极易造成污染。
(4)CR扩增产物污染：这是PCR反应中最主要、最常见，也是最令人头疼的污染问题。因为PCR产物拷贝量大，远远高于PCR检测数个拷贝的极限，所以极微量的PCR产物污染，就可造成假阳性结果。



图2 PCR产物拷贝量示意

三、扩增产物气溶胶污染—核酸污染中的“牛皮藓”

PCR实验室核酸污染中最难消除的是气溶胶污染，尤其是扩增产物的气溶胶污染。污染主要发生在PCR的扩增和产物分析阶段。因为，PCR产物拷贝量大(一般为1013拷贝/mL)(图2)，扩增产物液面与空气摩擦时会形成气溶胶。所以，比较剧烈地摇动反应管、开盖时吸样，以及反复吸样都可形成气溶胶污染。飞溅的扩增产物会形成气溶胶漂浮在空气中，粘附到物体表面及检测人员身体上，随着人员及物料流动而污染整个实验室。如果这种污染能及时发现，实验室空置几天，采取积极有效的处理措施，情况会好转。

四、PCR实验室核酸污染传统处理方法

4.1 物理方法
使用紫外灯照射是目前PCR实验室预防污染最常规的方法。由于DNA链上相邻的嘧啶在254nm紫外诱导下发生交联，嘧啶二聚体不能被切除，导致DNA聚合酶在空间上被阻碍或者DNA不能被完全变性，从而使扩增反应终止。由于小的扩增子只有较少的临近嘧啶，所以该方法对小的扩增子效果不明显，对富含G+C的和短的（<300bp）的扩增产物污染效果不大。
4.2 化学方法
包括使用商品化的DNA去除剂、次氯酸钠、1mol/L的盐酸等各种化学物质去降解DNA。化学方法主要通过氧化损伤核酸的作用，从而使留在实验室的扩增产物被破坏掉。
4.3 顺其自然法
停下所有实验，靠通风和时间抹掉核酸的痕迹。
4.4 绝地求生法
换一种试剂盒，只要两种试剂的扩增产物不一致，没有交叉反应，可以继续做实验。

五、PCR实验室核酸污染的整体解决方案

根据《医疗机构新型冠状病毒核酸检测手册（试行第二版）》（联防联控机制医疗法〔2020〕313号）中提到：实验室结束后空气清洁要求。必要时可采用核酸清除剂等试剂清除实验室残留核酸(图3)。



图3《医疗机构新型冠状病毒核酸检测手册（试行第二版）》的要求
5.1 全自动核酸气溶胶污染清除仪—预防、清除气溶胶污染的得力助手

Ares Y2000 / Ares Y1000

图4 熠创鼎惠全自动核酸气溶胶污染清除仪Ares Y2000 / Ares Y1000
熠创鼎惠（上海）生物科技有限公司推出的全新全自动核酸气溶胶污染清除仪(图4)，清除仪采用独特配方的配套核酸清除剂（片剂溶解），经Ares系统顶尖的Dry Fog剪断作用，雾化的清除剂被超音速空气再次微粒化，与另一喷口同样被雾化的水滴在中央撞击，相互反复剪断的同时，发生3.3万-4万赫兹的超声波，使清除剂更加微粒化，均等化，形成真正的Dry Fog。超级雾化的清除剂通过无规则的布朗扩散运动，充分捕捉空气中PCR气溶胶，高效破坏DNA的嘌呤和嘧啶碱的共轭双键，从而实现清除的目的。

Ares在氧化处理PCR气溶胶后，通过空气置换，由气溶胶吸附屏吸附DNA气溶胶，在设备内部LED紫外灯光照下，二氧化钛发生光触媒反应，产生数以亿计具有超强氧化能力的羟基自由基，进一步降解PCR气溶胶，从多维度协同清除气溶胶。

Ares还能起到分解细菌和病毒，净化空气，保证实验室生物安全性的多重作用。

另外可以一机多用，还具有雾化过氧化氢消毒消毒功能，更加全面保障实验室的安全。

可广泛使用于PCR实验室样本处理区、核酸提取区、试剂配制区、PCR扩增或检测区，适用于医院检验科、疾控、海关、食药监、血站、科研院校等PCR实验室。图5为RCR气溶胶清除仪使用效果验证示意。

为配合气溶胶清除仪对物表核酸污染的高效清除，配套的核酸气溶胶清除剂采用接触催化协同作用，非酶性高效降解PCR产物或DNA/RNA，高效防止PCR假性的扩增。该型清除剂使用简单，不影响实验结果，无腐蚀性和致癌性，对皮肤无刺激性，无毒性，是可安全使用的产品。对不锈钢和铜、铝等材料也基本无腐蚀。且其作用有效，可以全面解决困扰实验室的气溶胶污染问题。



结语
PCR实验室污染引起的检测结果假阳性风险极大，因此需要采取积极有效的预防措施。进行PCR操作时，操作人员应该严格遵守一些操作规程，最大程度地降低可能出现的PCR污染或杜绝污染的出现。实验结束后，对实验室环境进行清洁，必要时采用核酸清除剂等试剂清除实验室残留核酸。熠创鼎惠气溶胶污染清除仪可有效预防和清除气溶胶核酸污染，保障实验室安全。熠创鼎惠厂家13728031910