Trong sinh học phân tử, chỉ một sai sót nhỏ trong thao tác cũng có thể dẫn đến kết quả dương tính giả, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ tin cậy của xét nghiệm. Một trong những nguyên nhân phổ biến nhất là DNA/RNA tạp nhiễm phát tán từ mẫu hoặc từ không khí trong phòng thí nghiệm. Điều này không chỉ là vấn đề kỹ thuật trong các quy trình PCR hay Real-time PCR, mà còn là rủi ro lớn trong sản xuất sinh phẩm, nơi yêu cầu kiểm soát tạp nhiễm tuyệt đối. Để đảm bảo chất lượng xét nghiệm và nghiên cứu, việc kiểm soát tạp nhiễm cần được thực hiện toàn diện không chỉ bằng các dung dịch khử nhiễm bề mặt, mà còn bằng giải pháp làm sạch không khí trong phòng thí nghiệm. Trong đó, màng lọc HEPA được xem là công nghệ cốt lõi giúp loại bỏ hiệu quả aerosol chứa DNA/RNA và vi sinh vật, mang lại môi trường làm việc an toàn và “DNA/RNA-free”.
1. Giải pháp hiện nay không chỉ dừng ở khử nhiễm bề mặt
Để hạn chế rủi ro, nhiều phòng lab hiện nay đang sử dụng TopCLEAN® DNA/RNA AWAY – dung dịch khử nhiễm chuyên dụng giúp loại bỏ nhanh và triệt để DNA/RNA ngoại sinh trên bề mặt, dụng cụ và thiết bị. Dung dịch này an toàn, không ăn mòn, không tạo hơi độc, và rất hiệu quả cho việc xử lý DNA/RNA tạp nhiễm đã bám trên bề mặt.
Tuy nhiên, tác nhân gây nhiễm không chỉ tồn tại trên bề mặt, mà còn có thể lơ lửng trong không khí dưới dạng aerosol. Vì vậy, song song với việc khử nhiễm bề mặt, việc duy trì môi trường không khí sạch cũng đóng vai trò then chốt. Giải pháp hiệu quả nhất hiện nay chính là màng lọc HEPA, công nghệ có khả năng loại bỏ aerosol chứa DNA/RNA và vi sinh vật.
2. Aerosol – Nguồn gây nhiễm tiềm ẩn trong phòng thí nghiệm sinh học phân tử
Trong môi trường phòng thí nghiệm, aerosol (hay còn gọi là sol khí) là tập hợp các hạt rắn hoặc giọt chất lỏng cực nhỏ lơ lửng trong không khí. Chúng có thể tồn tại từ vài giây đến vài phút, gần như vô hình, nhưng lại là nguồn lây nhiễm chéo nguy hiểm nhất trong các thí nghiệm sinh học phân tử. Aerosol có thể phát sinh từ rất nhiều nguồn khác nhau tuy nhiên đối với một phòng thí nghiệm sinh học phân tử chuyên về PCR và Real-time PCR thì những thao tác hoặc thiết bị thường sẽ tạo ra aerosol bao gồm:
- Micropipette: thao tác hút nhả nhanh, có bọt khí dễ tạo giọt li ti bay trong không khí. Đây là nguồn nhiễm chéo phổ biến nhất, đặc biệt khi thao tác với các mẫu có DNA/RNA/tác nhân ở nồng độ cao sẽ dễ dàng gây nhiễm hơn so với các loại hóa chất khác khi thao tác do đó người thực hiện cần thao tác kỹ lưỡng và thận trọng nhằm hạn chế nhiễm.
- Tube: những tube chứa mẫu khi dung dịch còn đọng lại trên nắp khi vô tình bật nắp mạnh sẽ dễ dàng tạo ra các giọt bắn dẫn đến phát tán những thành phần trong tube ra môi trường bên ngoài.
- Vortex mixer: nếu nắp tube không kín hoặc dung dịch chạm nắp, sẽ sinh ra aerosol thoát ra ngoài và phát tán giữa các mẫu.
- Ly tâm tốc độ cao: khi tube rò rỉ hoặc vỡ, lượng aerosol phát sinh là cực lớn, vì vậy ở một số dòng máy ly tâm sẽ có thêm rotor và nắp chắn (safety cup) rất kín để hạn chế aerosol phát tán ra môi trường gây nhiễm.
- Máy ủ nhiệt, máy PCR: thường thì các thiết bị này sẽ khá an toàn, nhưng nếu tube không kín hoặc được gia nhiệt quá cao, đặc biệt đối với tube PCR sau khi chạy xong nắp sẽ lỏng hơn, nhiệt độ lại cao nên dễ dẫn đến bung nắp. Từ đó có thể bắn sương chứa DNA đậm đặc — đây là nguồn gây nhiễm nguy hiểm nhất và khó xử lý nhất.
- Các thao tác mạnh khác như lắc, vỗ, di chuyển mẫu nhanh đều có thể tạo aerosol vi mô khó kiểm soát.
Mối nguy từ aerosol
Những hạt aerosol này có thể mang DNA/RNA ngoại sinh (đặc biệt từ sản phẩm PCR hoặc amplicon nồng độ cao) hay vi sinh vật. Chúng lơ lửng trong không khí, dễ dàng rơi vào mẫu phản ứng, hóa chất đang chuẩn bị, hoặc bám lên bề mặt dụng cụ, gây nhiễm chéo, làm sai lệch kết quả và thậm chí dẫn đến thiệt hại lớn do phải lặp lại thí nghiệm hoặc sản xuất.
Đối với aerosol đã bám trên bề mặt, việc khử nhiễm có thể thực hiện bằng các dung dịch chuyên dụng như TopCLEAN® DNA/RNA AWAY, giúp loại bỏ triệt để DNA/RNA còn sót lại. Tuy nhiên, phần aerosol còn lơ lửng trong không khí lại đòi hỏi một giải pháp khác — đó chính là màng lọc HEPA.
3. Màng lọc HEPA – Giải pháp chủ chốt kiểm soát tạp nhiễm trong không khí
Đối với phần cơ chế chi tiết và phân loại các loại màng lọc HEPA, ABT đã có một bài viết chuyên sâu mà bạn có thể tham khảo tại đây: Màng lọc HEPA là gì?.
Trong khuôn khổ bài này, chúng ta cùng điểm qua những nội dung cốt lõi để hiểu rõ hơn về vai trò của HEPA trong việc kiểm soát aerosol gây nhiễm trong phòng thí nghiệm sinh học phân tử.
Màng lọc HEPA (High Efficiency Particulate Air) đóng vai trò then chốt trong việc kiểm soát aerosol gây nhiễm tại phòng thí nghiệm sinh học phân tử, nhờ khả năng giữ lại trên 99.97% các hạt 0.3µm, bao gồm cả aerosol chứa DNA/RNA và vi sinh vật.
Hiệu suất lọc vượt trội này đến từ sự kết hợp của nhiều cơ chế vật lý đồng thời, như va chạm quán tính (giữ các hạt lớn), khuếch tán (giữ các hạt siêu nhỏ di chuyển ngẫu nhiên) và lực tĩnh điện. Hiệu suất thường được đo ở Kích thước hạt dễ xuyên thấu nhất (MPPS – Most Penetrating Particle Size, khoảng 0.1–0.3 µm) để đảm bảo giá trị thực của bộ lọc.
Trong các thí nghiệm (như PCR), DNA/RNA tạp nhiễm không tồn tại tự do mà nằm trong các giọt aerosol, hình thành từ các thao tác như mở nắp tube, hút nhả mẫu tạo bọt, hoặc rò rỉ khi ly tâm. Đây chính là nhóm hạt mà màng lọc HEPA (tiêu chuẩn H13–H14) xử lý hiệu quả nhất, với khả năng loại bỏ tới xấp xỉ 99.97% aerosol chứa amplicon.
4. Ứng dụng HEPA trong phòng thí nghiệm và sản xuất sinh phẩm
Nhờ khả năng lọc vượt trội, màng lọc HEPA được ứng dụng rộng rãi trong:
- Tủ an toàn sinh học (Biosafety Cabinet): Bảo vệ người thao tác và mẫu khỏi aerosol.
- Phòng sạch: Lọc khí cấp và khí thải, đảm bảo không gian sạch đạt chuẩn.
- Thiết bị luồng khí sạch cục bộ (Laminar Flow Hood, FFU): Tạo môi trường làm việc “DNA/RNA-free”.
- Air Shower, Pass Box: Ngăn tạp nhiễm trong quá trình di chuyển mẫu hoặc người vào khu vực sạch.
Khi kết hợp màng lọc HEPA (kiểm soát aerosol trong không khí) cùng dung dịch khử nhiễm TopCLEAN® (loại bỏ DNA/RNA trên bề mặt), phòng thí nghiệm có thể xây dựng môi trường “DNA/RNA-free” toàn diện, đảm bảo độ chính xác và an toàn tối đa cho mọi quy trình phân tích và sản xuất.
Việc kiểm soát tạp nhiễm là yếu tố sống còn trong mọi hoạt động nghiên cứu và sản xuất sinh học phân tử. Với các giải pháp từ bề mặt đến không khí mà ABT mang lại – TopCLEAN® DNA/RNA AWAY và tủ an toàn sinh học cấp II, phòng thí nghiệm có thể duy trì môi trường làm việc sạch, an toàn và ổn định.
Đối với các đơn vị sản xuất kit chẩn đoán, đặc biệt đối với đơn vị sản xuất sinh phẩm PCR hoặc enzyme, yêu cầu về độ sạch không khí còn nghiêm ngặt hơn. Do đó, bên cạnh việc sử dụng TopCLEAN® DNA/RNA AWAY, cần triển khai thêm các giải pháp đồng bộ như lắp đặt hệ thống cấp khí qua màng lọc HEPA (H13–H14) để đảm bảo khí cấp luôn đạt chuẩn sạch; xây dựng phòng với vật liệu kín khít, trần phẳng, sàn chống tĩnh điện, dễ vệ sinh; đồng thời chú trọng thiết kế chống rò khí (airtight) nhằm bảo đảm khớp nối, cửa và pass box được bịt kín, hạn chế thất thoát áp suất và xâm nhập tạp nhiễm. Toàn bộ hệ thống cần tuân thủ tiêu chuẩn phòng sạch phù hợp cho khu vực sản xuất sinh phẩm.
5. Tài liệu tham khảo
Gralton, J., Tovey, E., McLaws, M. L., & Rawlinson, W. D. (2011). The role of particle size in aerosolised pathogen transmission: A review. Journal of Infection, 62(1), 1–13. https://doi.org/10.1016/j.jinf.2010.11.010
Wooley, D. P., & Byers, K. B. (2017). Biological safety: Principles and practices (5th ed.). American Society for Microbiology. (Chapter 13: Biosafety for microorganisms transmitted by the airborne route)
Morono, Y., Terada, T., Hoshino, T., & Inagaki, F. (2018). Assessment of capacity to capture DNA aerosols by clean filters for molecular biology experiments. Microbes and Environments, 33(2), 222–226. https://doi.org/10.1264/jsme2.ME18015 Held, K. F. (2018). The effectiveness of HEPA filters on DNA. Applied Biosafety, 23(2), 67–70. https://doi.org/10.1177/1535676018766080
