PCR 实验室设计与建设

在生物医学领域， PCR 实验室发挥着至关重要的作用。那么，如何构建一个标准的 PCR 实验室？怎  样的设计规划才能堪称专业？ PCR 实验室管理又有哪些关键要点？本文将带你从零基础开始，全面深 入地了解 PCR 实验室的规划设计。

标准的 PCR 实验室划分为四个功能区域，分别为：

1. 试剂配制区：负责扩增试剂的配制、分装以及保存工作。

2. 样品处理区：承担样品登记、分装任务，同时进行核酸提取、保存与加样操作。

3. 核酸扩增区：专注于核酸的扩增过程。

4. 产物分析区：对扩增产物进行测定、结果分析、登记以及报告。

若使用全自动分析仪，部分区域可适当合并。需要强调的是，进入各工作区域必须严格遵循单一方向 进行，不同工作区域应穿着不同颜色的工作服，以作区分。工作人员离开各工作区域时，不得将工作 服带出。

PCR 实验室平面布局

  试剂准备区：主要进行扩增试剂的配制、分装和保存工作。

  样品处理区：负责样品的登记、分装，以及核酸的提取、保存和加样操作。

  扩增产物分析区：承担扩增产物的测定、结果分析、登记及报告工作。

扩增前区与扩增后区必须严格分开，建议使用不同房间，并保持一定间隔。使用商品化试剂盒时，可 在样品处理区进行少量试剂配制，但需满足以下条件：在生物安全柜内操作；每个实验人员、实验组 分别使用各自的试剂及耗材；盛放污染材料的器皿密封并一次性使用；用有效的方法对操作区域和共 享器具在实验前后进行清洁及消毒。

PCR 实验室建设规划要点

1. 主体结构： 主体采用彩钢板和铝合金型材构建。室内所有阴角、阳角均选用铝合金 50 内圆角铝， 有效解决了容易污染、积尘以及不易清扫等问题。整体结构牢固，线条简洁明了，美观大方，密   封性良好。

2. 标准的三区分隔和气压调节： 将 PCR 过程细分为试剂准备、标本制备和 PCR 扩增检测三个独立 实验区，整个区域设有一个整体缓冲走廊。每个独立实验区均设置缓冲区，通过气压调节，确保   在整个 PCR 实验过程中，试剂和标本免受气溶胶污染，并降低扩增产物对人员和环境的污染。可 打开缓冲区Ⅰ、缓冲区Ⅱ和 PCR 扩增区的排风扇往外排气，同时在实验区外墙和各扇门上安装风 量可调的回风口，实现空气的室内换气。

3. 消毒： 在三个实验区、三个缓冲区顶部以及传送窗内部安装紫外灯，用于日常消毒。在试剂准备 区和标本制备区还配备移动紫外线灯，可对实验桌进行局部消毒。

4. 机械连锁不锈钢传递窗： 试剂和标本通过机械连锁不锈钢传递窗传递（不建议使用电子连锁方 式），确保试剂和标本在传递过程中不受污染，实现人物分流。

5. 地面： 地面推荐使用 PVC 卷材地面或自流坪地面，整体性佳，便于清扫，耐腐蚀。若条件不允 许，也可采用水磨石地面或大块瓷砖（至少 800mm×800mm），但瓷砖接缝需小于 2mm。

6. 照明： 选用净化灯具，具备便于清洗、不积尘的特点。

在建设过程中，需注意规范的安装流程和全面的服务流程，严格按照科学设计的安装规范执行。安装 前需确定电源电压、电源进线位置、电话网络线进线位置、进水水压、最小安装空间、地面平整度、 通风孔、进水管和下水管的位置等安装条件，以及理想状态的空间尺寸和通风口尺寸。

设计要点

PCR 实验室的布局形式多样，可分为分散形式和组合形式。

  分散形式 PCR 实验室：  这种形式下，完成试剂配制、样品处理、核酸扩增及产物分析四个实验过 程的用房彼此相距较远，呈分散布置。由于各实验间相互干扰小，因此对特殊条件要求较低。

  组合形式 PCR 实验室：  该形式是将完成 PCR 四个实验过程的实验用房相邻布置，形成独立实验 区域。由于各实验集中布置，容易产生相互干扰，所以对总体布局和屏障系统有一定要求。各室   入口处设缓冲间，以减少室内外空气交换。

一些经验之谈

  试剂配制室及样品处理室宜保持微正压，可通过控制进风风量大于排风风量实现，防止外界含核 酸气溶胶的空气进入造成污染。

  核酸扩增室及产物分析室应呈微负压，通过控制排风风量大于进风风量达成，避免含核酸的气溶 胶扩散污染试剂与样品。

  在理想状况下， PCR 实验室缓冲间可设置正压，使室内空气不与室外流通。PCR 实验室进风由原 有中央空调控制，要求将中央空调风口安装到指定位置，高度为地面铺装好后 2600mm 处。

  若使用荧光 PCR 仪，扩增室和产物分析室可合并。若房间进深允许，可设置 PCR 内部专用走 廊，但在减少室内外空气交换方面，缓冲间的作用更为显著。

  各个区域之间应具备单向的实验工艺流、物流、人流与气流，形成单向流程的保护屏障，防止实 验相互干扰，避免核酸气溶胶污染实验过程导致假性结果。

  实验室的墙体（包括顶棚）应结构牢固、气密性好；所有阴角采用圆弧形线条过渡；墙体内壁光 洁、不吸附、耐腐蚀、易清洗消毒；地面材料需满足无缝隙、无渗漏、光洁、耐腐蚀的要求。

PCR 实验室主要设备

  试剂准备区： 主要仪器设备有冰箱、超净台、加样器、混匀器、天平和离心机等。加样器、天平 不仅要专用，还需定期校准。试剂分装应在超净台中进行，扩增反应混合液应使用分子生物学级  的，试剂制备好后需进行质检，检查是否有污染以及检测试剂的扩增效果。

  标本制备区： 仪器设备主要包括生物安全柜、加样器、离心机、温育仪、混匀器等。

  扩增区： 主要仪器有核酸扩增仪、超净台、微量加样器、离心机、可移动紫外灯。扩增仪需校 准，并配备 UPS 电源，防止电压波动和停电影响扩增效果。

  分析区： 本区使用的仪器设备有酶标仪、洗板机、加样器和水浴箱等。洁净实验区的缓冲间部分 面积不能超过主实验室的八分之一，这是有明确规定的。

一些琐碎但不可忽略的设计

1. 实验室空调通风系统设计及压力控制：  PCR 实验室虽无严格净化要求，但为避免实验区域间交叉 污染，宜采用全送全排的气流组织形式，并严格控制送、排风比例，以满足各实验区的压力要

求。

2. 污染的预防与控制：  PCR 实验室设计的核心在于预防污染。实际工作中常见的污染类型包括扩增 产物污染、天然基因组 DNA 污染、试剂污染以及标本间污染。一旦发生污染，实验需停止，寻找 污染源耗时费力，结果也需作废重新实验。因此，预防污染至关重要。

PCR 实验室不可缺少的严格管理

1. 严格把控进出实验室的人员，与实验无关人员不得随意进入。条件允许时，设置独立通道和进出 整个实验区的门。

2. 尽量减少在实验区内不必要的走动，降低交叉污染风险。

3. 扩增产物分析区是主要的污染来源，废液不能在实验室倾倒，必须经消毒液浸泡消毒后在远离实 验室处弃掉。用过的吸头等一次性材料也应经消毒液浸泡消毒后统一处理，如焚烧。

4. 扩增产物分析区可能涉及致基因突变和有毒物质，要特别注重实验人员的安全防护。

完备的实验室配套设施是实验工作顺利开展的必要条件，应根据各实验室实验内容配备相应设备和仪 器，如超净工作台、离心机、加样器等。