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。