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上篇 生物安全 1

第1章 绪论 1

1.1 生物技术与生物安全 1

1.2 国外生物安全政策和法规 2

1.2.1 美国 3

1.2.2 欧洲共同体 5

1.2.3 英国 5

1.2.4 德国 6

1.2.5 日本 7

1.3 我国生物安全管理政策与法规 8

1.4 生物安全管理的发展前景 10

第2章 重组DNA的生物危害 12

2.1 概述 12

2.2 实验室重组DNA试验隐含的生物危害 13

2.2.1 实验室重组DNA操作的潜在危害 13

2.2.2 实验生物的危害等级划分 14

2.2.3 重组DNA实验的安全控制措施 16

2.2.4 重组DNA工作的类型及其审批 18

2.3 基因工程工业化生产及基因工程产品使用的潜在危害 19

2.3.1 基因工程工业化生产的潜在危害 19

2.3.2 原核表达系统的安全性问题 20

2.3.3 真核表达系统的安全性问题 21

2.4 遗传工程体(GMO)在环境中释放的危害 22

2.4.1 重组微生物有计划地向环境释放的意义 22

2.4.2 野外施放遗传工程体涉及的安全性问题 23

2.4.3 重组生物在环境中释放的政策管理 24

2.5 基因治疗的生物危害 25

2.5.1 逆转录病毒载体的安全性问题 26

2.5.2 目的基因表达水平对机体的影响 26

2.5.3 靶细胞被污染的潜在危险 27

2.5.4 中国制定的体细胞治疗及基因治疗临床研究质量控制要点 27

2.5.5 基因治疗在社会伦理道德上的问题 28

参考文献 28

第3章 转基因植物的安全性评价 30

3.1 转基因植物的研究及其发展 30

3.2 转基因植物安全性评价的必要性的迫切性 32

3.2.1 转基因植物安全性评价的必要性 32

3.2.2 转基因植物安全性评价的迫切性 33

3.3 转基因植物安全性评价的监控原则和监控体系 34

3.3.1 监控原则 34

3.3.2 监控体系 34

3.4 申请转基因植物田间试验或环境释放需要提供的资料 35

3.4.1 受体生物的生物学特性 35

3.4.2 基因操作的安全性 35

3.4.3 转基因植物的生物学特性 36

3.4.4 有关转基因植物释放地点的环境、生态等方面的资料 36

3.4.5 转基因植物的监测方法、释放中拟采取的安全控制措施和预防事故的应急措施 36

3.5 转基因植物安全性评价积累的经验和数据 36

3.5.1 食品安全性 36

3.5.2 生存竞争性 40

3.5.3 生殖隔离距离 41

3.5.4 对非靶生物的影响 43

3.6 转基因植物安全性评价中存在的问题及展望 45

3.6.1 存在的问题 45

3.6.2 展望 47

参考文献 49

第4章 重组农业微生物的安全性评价 54

4.1 重组农业微生物的研究开发现状和发展趋势 54

4.1.1 生物防治 54

4.1.2 生物固氮 55

4.2 重组农业微生物安全管理的意义、方式和内容 56

4.2.1 安全管理的必要性 56

4.2.2 安全性评价与管理的原则和模式 57

4.2.3 安全性评价的主要内容 57

4.3 安全性评价的经验与问题 57

4.3.1 竞争优势 57

4.3.2 遗传转移能力 58

4.3.3 致病性和毒性 58

4.3.4 传播 58

4.3.5 申请安全性评价需要提供的资料 58

4.4 我国基因工程安全管理办法与实施 59

4.5 未来发展的趋势 59

4.6 代表性案例 59

参考文献 64

第5章 转基因动物的安全问题 66

5.1 转基因动物的定义 66

5.2 转基因构件的产生及特征鉴定 66

5.2.1 转基因及表达系统(异合子的功能获得) 66

5.2.2 通过同源重组的基因打靶(纯合子的功能丧失) 67

5.3 转基因首建(G0)动物的创建及鉴定 67

5.3.1 供体及假母动物的特征 67

5.3.2 转基因导入方法 67

5.3.3 转基因首建动物的鉴定 67

5.4 转基因动物持续、可靠来源的确立 68

5.5 生产群体的产生和选择 68

5.5.1 动物履历与系谱 68

5.5.2 配种技术 69

5.5.3 新动物参入生产群体 69

5.6 转基因动物的护养 69

5.6.1 转基因动物的卫生监测 69

5.6.2 生产用动物的饲养 69

5.6.3 转基因动物的房舍 69

5.6.4 生产动物的退役 69

5.6.5 转基因动物的处置和副产品的利用 70

5.6.6 预警动物 70

5.7 转基因产品的纯化与鉴定 70

5.7.1 转基因产物的回收 70

5.7.2 生产批号的确定 70

5.7.3 内源因子及不定因子 70

5.7.4 产品的同度与纯度分析 71

5.7.5 终产品批量投放的检验 72

5.7.6 作为组织供体的转基因动物的特殊问题 72

5.8 临床前的安全评估 72

5.9 生态环境的安全问题 72

5.10 结语 73

参考文献 73

第6章 转基因水生生物的安全问题 74

6.1 转基因水生生物研究的背景与现状 74

6.2 转基因水生生物的应用潜力 75

6.2.1 快速生长和饵料蛋白质节省效应 75

6.2.2 提高抗病力和环境耐受力 75

6.2.3 改变水生生物的习性 76

6.3 探讨转基因水生生物实用化的安全问题及研究内容 76

6.3.1 转基因对象的生物学背景调查 76

6.3.2 基因操作过程的安全性 76

6.3.3 转移基因赋予受体新特性的研究 76

6.3.4 对放养转基因水生生物水体的调查 77

6.3.5 研究转基因水生生物与其他生物的相互作用 77

6.3.6 研究转基因水生生物释放对水生态系统的影响 77

6.3.7 评价转基因水生生物放养的综合经济效益 77

6.3.8 转基因水生生物的消费安全性研究 77

6.4 转基因鱼释放对自然水体影响的预测 77

6.4.1 转基因鱼表型变化对自然水体的影响 77

6.4.2 转基因鱼的适应性 78

6.4.3 转基因鱼与其他水生生物的相互作用 78

6.4.4 转基因鱼在水生态系统演替过程中的作用 79

6.4.5 转基因鱼的扩散和生存的持久性 79

6.4.6 转移基因扩散对水生态系统遗传资源的影响 79

6.5 转基因水生生物的扩散途径及防范措施 79

6.5.1 水生生物的扩散途径 79

6.5.2 防范转基因水生生物扩散的措施 80

6.5.3 履行转基因水生生物研究和利用的许可及申报制度 80

6.6 结语 81

参考文献 81

第7章 微生物试验的生物危害 83

7.1 生物危害情况 83

7.1.1 一般情况 83

7.1.2 情况分析 83

7.2 生物危害的决定因素 85

7.2.1 毒力 85

7.2.2 侵袭力 86

7.2.3 数量 86

7.2.4 侵入部位 87

7.3 试验过程的释放 87

7.3.1 气溶胶的概念 87

7.3.2 气溶胶的产生 89

7.4 常见试验操作的危险 89

7.4.1 移液操作 89

7.4.2 接种操作 90

7.4.3 琼脂培养 90

7.4.4 深层培养 90

7.4.5 离心分离 90

7.4.6 注射操作 91

7.4.7 塞盖操作 91

7.4.8 其他 91

参考文献 91

第8章 生物医学的生物危害 93

8.1 一般原则 93

8.2 生物危害性的分级 93

8.2.1 第一类病原体 93

8.2.2 第二类病原体 94

8.2.3 第三类病原体 94

8.2.4 第四类病原体 94

8.2.5 致肿瘤病毒 94

8.3 不同危害级别实验室的要求 95

8.4 微生物学实验室技术规范(GMT) 96

8.4.1 实验室标本的安全处置技术 96

8.4.2 使用吸管和移液辅助器的技术 96

8.4.3 防止感染性材料扩散的技术 96

8.4.4 防止感染性材料的食入及与皮肤和眼睛接触的技术 96

8.4.5 防止因刺破感染的技术 97

8.4.6 分离血清的技术 97

8.4.7 使用离心机的技术 97

8.4.8 使用匀浆器、震荡器及超声波器的技术 97

8.4.9 使用冰箱和低温冰柜的注意事项 97

8.4.10 开启含有感染性冻干材料安瓿的技术 97

8.4.11 含感染性材料安瓿的存放 97

8.5 实验室获得性感染 98

8.6 生物医学实验室的医学预防和监测 99

8.6.1 安排工作前的检查 99

8.6.2 预防措施 99

8.6.3 监测制度 100

参考文献 100

第9章 与动物试验有关的生物危害因素及控制措施 101

9.1 人畜共患病的危害因素 101

9.2 实验室内发生的动物感染造成的危害因素 102

9.2.1 动物感染试验 102

9.2.2 来自外界的感染 102

9.2.3 感染的途径 103

9.3 动物设施与管理 103

9.3.1 动物设施--生物安全度 Ⅰ 103

9.3.2 动物设施--生物安全度 Ⅱ 104

9.3.3 动物设施--生物安全度 Ⅲ 104

9.3.4 动物设施--生物安全度 Ⅳ 105

附录9-1 病原体危险度分类 106

附录9-2 常用试验动物的捉拿固定方法 107

参考文献 110

第10章 生物安全防护系统及要求 111

10.1 实验室防护原理 111

10.1.1 基本原则 111

10.1.2 控制 111

10.1.3 屏障 112

10.2 生物安全等级与控制要求 113

10.2.1 微生物学和生物医学实验的生物危害分类 114

10.2.2 重组DNA实验的生物危害分类 114

10.2.3 物理控制的等级 116

10.2.4 物理控制与生物控制的组合 117

10.3 实验操作 117

10.3.1 微生物学实验操作 117

10.3.2 特殊操作要求 119

10.4 封闭实验设备--一级屏障系统 121

10.4.1 生物安全工作台的种类与性能 122

10.4.2 生物安全工作台的选用 124

10.4.3 设备的验收检查与测试 124

10.5 封闭设施--二级屏障系统 125

10.5.1 BL1级封闭设施 125

10.5.2 BL2级封闭设施 125

10.5.3 BL3级封闭设施 125

10.5.4 BL4级封闭设施 126

10.5.5 实际问题 127

10.6 生物安全的管理 127

10.6.1 组织机构 127

10.6.2 安全性评价 128

10.6.3 医疗监督 129

10.6.4 其他 129

参考文献 129

第11章 大规模生产的生物安全 131

11.1 大规模生产中的释放过程 131

11.1.1 培养或发酵工序 131

11.1.2 后处理工序 132

11.1.3 废水处理 133

11.2 一般微生物产业的生物危害 134

11.2.1 单细胞蛋白质 134

11.2.2 酶制剂 134

11.2.3 微生物杀虫剂 135

11.2.4 有机酸 135

11.2.5 抗生素 135

11.2.6 疫苗 136

11.2.7 其他 136

11.3 工程菌、细胞株大规模培养的生物安全问题 137

11.3.1 重组体大规模生产的有关规范 137

11.3.2 大规模生物安全等级的分类 137

11.3.3 工程菌的大规模培养 139

11.3.4 动物细胞的大规模培养问题 139

11.4 安全防护设备 140

11.4.1 发酵罐/培养装置 140

11.4.2 后处理设备 144

11.5 紧急应变计划 146

11.5.1 活性有机体溢出 146

11.5.2 火灾与爆炸事故 147

11.5.3 公用系统事故 147

参考文献 147

第12章 生物安全与 三废 处理 150

12.1 生物危害“三废”的类型 150

12.1.1 废液 150

12.1.2 废气 150

12.1.3 固体物料 150

12.2 处理方法 151

12.2.1 废液处理 151

12.2.2 废气处理 154

12.2.3 固体废料处理 155

12.3 生物危害废料的管理 157

12.3.1 建立管理制度 157

12.3.2 确定处理方案 157

12.3.3 日常管理任务 157

12.3.4 处理后废料的安排 158

12.3.5 处理过程的监控 158

12.3.6 工作人员的培训 159

参考文献 159

下篇 防止污染 160

第13章 污染现象 160

13.1 基本情况 160

13.1.1 防止污染的意义 160

13.1.2 污染现象 160

13.2 污染的形成 162

13.3 污染原因的分析 163

13.3.1 从根源分析 163

13.3.2 从现象分析 165

13.3.3 污染原因统计 165

13.4 污染的显示 166

13.4.1 生物指示剂 166

13.4.2 化学指示剂 168

13.5 污染的危害 168

13.5.1 对发酵的危害 168

13.5.2 对后处理的危害 169

13.5.3 对产品质量的影响 169

13.5.4 对生产管理的影响 169

13.5.5 对环境保护的影响 169

参考文献 169

第14章 空气净化 171

14.1 大气中的微生物 171

14.1.1 种类与大小 171

14.1.2 数量和分布 172

14.2 实验室的空气净化 172

14.2.1 传统的无菌室 172

14.2.2 近代的洁净技术 173

14.2.3 洁净室 175

14.2.4 洁净工作台 176

14.2.5 其他局部净化设备 176

14.3 工艺空气的净化 177

14.3.1 压缩空气预处理 177

14.3.2 净化方法的发展 179

14.4 空气过滤除菌 180

14.4.1 机理 180

14.4.2 过滤效率 181

14.4.3 过滤介质、过滤元件、过滤器 182

14.4.4 选型与评价 184

参考文献 187

第15章 物料灭菌 189

15.1 加热灭菌 189

15.1.1 热对微生物的致死作用 189

15.1.2 实验室灭菌 192

15.1.3 工业灭菌 194

15.2 化学灭菌 197

15.2.1 化学灭菌剂的使用要求 197

15.2.2 化学灭菌剂及其作用 198

15.2.3 化学灭菌的影响因素 200

15.3 辐射灭菌 202

15.3.1 电离辐射 202

15.3.2 紫外线辐射 204

15.3.3 微波 204

15.4 过滤除菌 205

15.4.1 主要形式 205

15.4.2 应用要求 205

参考文献 206

第16章 洁净设备系统 208

16.1 基本要求 208

16.2 反应器的洁净条件 208

16.2.1 材料与加工 208

16.2.2 结构部件 209

16.3 管道与阀门的洁净要求 213

16.3.1 管道材料 213

16.3.2 管道布置 213

16.3.3 配管施工 215

16.3.4 阀门 215

16.3.5 管道系统的死角 216

16.3.6 快速连接管道 216

16.4 就地清洗(CIP) 217

16.4.1 意义 217

16.4.2 设备 218

16.4.3 操作 220

16.4.4 验证 221

参考文献 221

第17章 洁净厂房与设施 223

17.1 法定要求 223

17.1.1 现状 223

17.1.2 有失法规 223

17.1.3 GMP介绍 224

17.2 厂房设计 225

17.2.1 总体布置 226

17.2.2 工艺布局 226

17.2.3 室内装修 229

17.2.4 空气净化 231

17.3 公用工程 233

17.3.1 给水 233

17.3.2 排水 233

17.3.3 洁净蒸气 234

17.3.4 冷冻水 234

17.3.5 其他 234

17.4 验收与验证 234

17.4.1 验证要求 234

17.4.2 验证范围 235

17.4.3 清洁的验证 235

参考文献 235

第18章 污染的监控 237

18.1 料液污染的检测 237

18.1.1 无菌试验 237

18.1.2 噬菌体的检查 237

18.1.3 支原体的检验 238

18.2 空气污染的检测 239

18.2.1 重力采集 239

18.2.2 离心采集 241

18.2.3 过滤采集 242

18.3 空气洁净度的粒子计数 242

18.3.1 工作原理 242

18.3.2 主要参数 243

18.3.3 监控操作 243

18.4 泄漏检测 244

18.4.1 生物反应器及附属压力容器 244

18.4.2 管道系统 245

18.4.3 过滤器泄漏的检测 246

18.5 展望 246

参考文献 247

附录1 基因工程安全管理办法 249

附录2 NIH“准则”中免受“准则”约束的试验 253

附录3 NIH已经鉴定的宿主-载体系统 255

附录4 重要病原体一览表 257