北大现代分子生物学课件蛋白质工程概论

蛋白质工程概论山东大学医学院生物化学与分子生物学研究所刘贤锡前言基因工程诞生10周年之际著名科学家KevinM.Ulmer于1983年在SCIENCE(VOL.219)发表了论文«ProteinEngineering»,该文的摘要是:Theprospectsforproteinengineering,includingtherolesofx-raycrystallography,chemicalsynthesisofDNA,andcomputermodelingofproteinstructureandfolding,arediscussed.Itisnowpossibletoattempttomodifymanydifferentpropertiesofproteinsbycombininginformationoncrystalstructureandproteinchemistrywithartificialgenesynthesis.Suchtechniquesofferthepotentialforalteringproteinstructureandfunctioninwaysnotpossiblebyanyothermethod.该文的发表标志着作为生物工程三大技术之一的蛋白质工程诞生了。蛋白质工程（proteinengineering）研究在过去的25年间发展迅速，已取得一批较好成果，并开始应用于医学、农业、轻工等各个领域。2000年6月26日，人类基因组的工作草图宣告完成，并进入了后基因组时代（post-genomeera）。后基因组时代，中心任务是揭示基因组及其所包含的全部基因的功能，并在此基础上阐明生命体的遗传、进化、发育、生长、衰老、死亡的基本生物学规律，以及与人类健康和疾病相关的生物学问题。由于基因的功能最终是通过其表达产物蛋白质来实现的，因此，在人类基因组测序之后进一步集中研究蛋白质的结构及功能，是揭示基因组功能，阐释生命活动规律和生命现象本质的基本途径，也是阐释疾病发生与发展的分子机理并进而战胜疾病的重要途径。研究蛋白质的结构和功能，继而人工改造蛋白质的结构，并获得我们所需要的活性蛋白质，正是蛋白质工程的主要任务和目标。一、蛋白质工程的概念

ProteinEngineering蛋白质工程是在重组DNA技术应用于蛋白质结构与功能研究之后发展起来的一门新兴学科。所谓蛋白质工程，就是通过对蛋白质已知结构和功能的了解，借助计算机辅助设计，利用基因定点诱变等技术，特异性地对蛋白质结构基因进行改造，产生具有新的特性的蛋白质的技术，并由此深入研究蛋白质的结构与功能的关系。蛋白质工程是在遗传工程取得的成就的基础上，融合蛋白质结晶学、蛋白质动力学、计算机辅助设计和蛋白质化学等学科而迅速发展起来的一个新兴研究领域，它开创了按照人类意愿设计制造符合人类需要的蛋白质的新时期，因此，被誉为第二代遗传工程。蛋白质工程的出现，为认识和改造蛋白质分子提供了强有力的手段。二、蛋白质工程的理论基础（一）工、农业以及医药卫生事业的高速发展为蛋白质工程的开展开拓了广阔应用前景（二）蛋白质结构与功能关系研究技术的建立推动了蛋白质结构与功能关系的研究，从而为蛋白质改造提供了理论依据（三）基因工程理论和技术的发展，为蛋白质的改造和生产提供了必要的技术手段（一）工、农业以及医药卫生事业的高速发展

为蛋白质工程的开展开拓了广阔应用前景1.酶的开发利用依赖于蛋白质工程的研发酶的专一性强，在温和条件下能有效地催化化学反应，使酶的应用日益广泛。药品、化学、食品工业及分析服务行业是酶开发的重要领地。加酶去污剂:洗衣粉、漂白分等；医药：链激酶、尿激酶、TPA等。妨碍酶开发利用的原因主要有：生物材料中酶含量甚少，用传统方法分离纯化酶蛋白成本太高；酶蛋白分子结构的稳定性差，过酸、过碱、高温、氧化等因素可破坏其结构，使其丧失生物活性，因而在工业加工条件下，酶的半衰期短，利用率低；酶催化活性的最适pH值及底物专一性的范围较窄，与工业应用的要求有较大差距。因此，要想扩大酶蛋白的开发利用，需要建立适当的方法，以改善酶蛋白的生物特性，使之适合于工业应用的需求，这就需要利用蛋白质工程对蛋白质进行改造。如加酶洗衣粉就是在洗衣粉中加入一种蛋白水解酶枯草杆菌蛋白酶,提高洗衣粉的洗涤效果.但是,由于其稳定性较差,最适pH值和最适温度较窄,在洗衣机中洗衣服时效果较差.经蛋白质工程改造后大大提高了其应用价值,现已成为加酶洗衣粉的重要成分.2.在多肽药物、抗体以及其他活性蛋白质的基础与应用研究中，同样存在着蛋白质结构的改造问题如白细胞介素-2（IL-2）是一种免疫反应调节因子，在医学上具有广泛的用途。结构研究证明，IL-2是由133个氨基酸残基组成的多肽，有3个半胱氨酸，1个二硫键，而125位上的半胱氨酸处于游离状态，在分离纯化IL-2的过程中，易发生二硫键错配，致使整个多肽活性降低。定点诱变将编码链上编码125位半胱氨酸的密码子TGT转换成丝氨酸或丙氨酸的密码(TCT或GCA)，结果可以避免二硫键的错配，使产品IL-2的活性提高了7倍。再如:单克隆抗体是很有希望的疾病治疗用药,但是,单克隆抗体技术建立起已有数十年,并早已认识到其药用价值,但至今应用不佳,原因是鼠源单抗对人来说是异体蛋白。其人源化改造需蛋白质工程才能完成。可见，改造蛋白质的空间结构以改变蛋白质的某些生物学特性，在拓宽蛋白质的用途，推动生物技术产业化方面至关重要。而蛋白质精细结构的改造，只有利用蛋白质工程技术才能得以实现。（二）蛋白质结构与功能关系研究技术的建立推动了蛋白质结构与功能关系的研究，从而为蛋白质改造提供了理论依据蛋白质工程的重要目标之一，是通过改造蛋白质的结构来提高其开发利用的价值。这就是说，蛋白质的结构改变了，其生物学功能不能变。研究表明，蛋白质功能部位的几个氨基酸残基决定着蛋白质的功能，但是这几个负责功能的氨基酸残基必须处于一个极其精密的空间状态下才能发挥功能。只有能维持蛋白质结构域的必须氨基酸及其空间构象不变，其功能域的生物学活性才会保持不变。因此在对蛋白质进行改造之前必需对其结构与功能的关系进行充分地研究，了解影响蛋白质特性的氨基酸或氨基酸序列是哪些？改变这个（些）氨基酸是否会影响蛋白质的功能？阐明蛋白质的三维结构，进而研究其与生物学功能的关系已成为了解生命现象的关键，并成为蛋白质工程的基础。蛋白质结构与功能关系研究技术主要包括蛋白质晶体学、蛋白质动力学、生物信息学等。1．蛋白质晶体学蛋白质晶体学（proteincrystallography）是利用X射线衍射法（X-raydiffractionmethod）的原理解释蛋白质晶体中的原子在空间的位置与排列，并了解其与功能的关系。20世纪50年代末用X射线晶体学方法测定了第一个蛋白质——肌红蛋白的结构.现已有400多种蛋白质的三维结构被搞清。通过蛋白质三维结构的研究有助于了解蛋白质是如何发挥生物学功能的。近年来又发展了核磁共振（NMR）技术，它是确定蛋白质分子在溶液中结构信息广为使用的方法。核磁共振技术使用较低强度辐射能测定蛋白质分子在流动化液态下的三维结构信息，从而更真实地反映蛋白质在生物环境下的结构信息，并能确定小分子与大分子复合物的结构。2．蛋白质动力学线性多肽是如何折叠成具有三维特征的天然结构？蛋白质在与其他物质（蛋白质、核酸或酶的底物等）相互作用时，其三维结构又是经历怎样的动态过程而发挥其活性？只有了解这些问题，才能预测基因水平的改造最终会对蛋白质结构与功能产生何种后果，才能谈得上具有真正意义的分子设计，才能真正的理解生命现象。蛋白质动力学正是研究这一课题的。

3.生物信息学生物信息学的神速发展为蛋白质动力学的研究提供了方便有效的技术。生物信息学是利用计算机控制的图像显示系统，把所要研究蛋白质的已知三维结构显示在屏幕上，分析哪些残基对分子内相互作用可能是重要的，哪些残基对分子间相互作用可能是重要的。前者通常为结构的稳定所必需，后者多系分子识别及活性重要部位。然后通过计算机按预先设想替换一些侧链基团，再用计算机寻找经过“微扰”后蛋白质分子的能量趋于极小的状态，预测由于这种替换可能造成的后果。生物信息学是蛋白质工程研究必不可少的。目前已有蛋白质结构与特性分析所需的生物信息数据库，可供选择。（三）基因工程理论和技术的发展，为蛋白质的改造和生产提供了必要的技术手段1.基因克隆、表达与纯化技术的成熟为提高蛋白质得率提供了重要技术策略随着基因工程理论和技术的发展，人们已经能克隆特异蛋白质的基因，并令其在适宜宿主菌中表达，使蛋白质的产量大大提高，因而降低蛋白质纯化成本的问题已基本解决。重要的问题是提高酶蛋白的稳定性，改良其生物学特性。2.定点诱变技术的建立为改造蛋白质的特性提供了技术策略稳定蛋白质空间构象的主要因素是蛋白质分子众多基团间的相互作用，如肽键、氢键、静电作用、疏水残基间的疏水键以及二硫键等。研究表明，上述稳定蛋白质空间构象的因素是由蛋白质一级结构中某一个或某一段氨基酸序列决定的，人工改变或修饰这些氨基酸残基，有可能增加蛋白质的稳定性，又不影响其生物学活性。如野生型枯草杆菌蛋白酶的218位天冬酰胺(Asn)是酶活性部位有关的氨基酸残基，若将其变成丝氨酸(Ser)，用65℃的失活半衰期衡量，从59分钟增到223分钟，酶的稳定性显著增加。再如氧化失活使枯草杆菌蛋白酶在工业上的应用受到严重限制。枯草杆菌蛋白酶在少量H2O2作用下很快失活是由于埋藏在催化部位Ser221邻近的Met222氧化成硫氢化物的原因。1985年Wells证明若用其他氨基酸取代Met222，可以提高酶的氧化稳定性而又保持高催化活性。目前我们已经能对蛋白质的结构进行改造，甚至于能制造出全新的蛋白质，这得益于分子生物学理论与技术的发展。20世纪70年代初期，DNA重组技术诞生，并成功地应用于基因操作，从而产生了基因工程。而基因工程的诞生，特别是DNA重组技术和定点诱变技术的建立，使我们有可能从基因水平改造蛋白质分子中氨基酸的序列，为蛋白质工程的诞生，奠定了技术基础。所谓基因定点诱变（site-directedmutagenesis），就是在DNA水平上，在体外试管中通过碱基取代、插入或缺失改变基因DNA序列中任何一个（或几个）特定的碱基，使蛋白质结构基因中某个或某些氨基酸编码顺序加以改变，从而改变蛋白质结构的技术。该技术具有简单易行重复性高等优点。它适用于:基因结构与功能的研究，通过改变基因的密码子来改造天然蛋白质，用于确定蛋白质中每一个氨基酸在结构和功能上的作用，为人工改造蛋白质提供理论依据。寡核苷酸定点诱变技术所依据的原理是:按照体外DNA重组技术，将待诱变的目的基因插入到M13噬菌体上，制备此种含有目的基因的M13单链DNA，即正链DNA。再使用化学合成的含有突变碱基的寡核苷酸短片段作引物，启动单链DNA分子进行复制，随后这段寡核苷酸引物更新成为新合成的DNA子链的一个组成部分。因此所产生的新链便具有已发生突变的碱基序列，经表达即可获得改造后的蛋白质。为了使目的基因的特定位点发生突变，所设计的寡核苷酸引物的序列除了所需的突变碱基外，其余的则与目的基因编码链的特定区段完全互补。定点诱变原理示意图总之，蛋白质结构和动力学研究是蛋白质结构与功能关系研究的重要手段，而改造蛋白质结构，则依靠基因工程，基因工程的发展从技术上提供了改变蛋白质个别氨基酸残基或肽段的手段，使结构改变已能在实验室实施，二者结合则产生了蛋白质工程。三、蛋白质工程的研究内容（一）利用已知蛋白质一级结构的信息作为应用研究（二）定量蛋白质结构与功能关系的研究（三）根据已知结构-功能的关系人工改造蛋白质（一）利用已知蛋白质一级结构的信息作为应用研究

蛋白质的结构决定蛋白质的功能和理化性质，而蛋白质功能区的某个或某些氨基酸残基可能在维持蛋白质的结构、功能、理化性质中起重要作用。因此，定点改变这些氨基酸序列，即可能改变蛋白质的功能和特性，使之更适合于工业化生产的要求。如前所述枯草杆菌蛋白酶之所以易被氧化失活，是由于催化部位的Ser221邻近的Met222易被氧化成硫氢化物，若以其他氨基酸取代Met222，则可提高酶的氧化稳定性而又不影响其催化活性。这是结构分析和定点突变改造蛋白质的成功范例。

（二）定量研究蛋白质结构与功能的关系这是目前蛋白质工程研究的主体。这一类研究的课题很广泛，包括蛋白质三维结构模型的建立，配体结合和酶催化的性质，蛋白质折叠和稳定性研究，蛋白质变异等等。这类研究看起来偏重理论，但对于指导实际工程意义重大。（三）根据已知结构-功能关系人工改造蛋白质蛋白质工程是研究蛋白质结构和定点改造蛋白质结构的一门学科，其创造性成就在于开创了按照人类意愿设计制造符合人类需要的蛋白质的新时期。根据蛋白质结构和功能的关系，采用基因定点诱变技术，人工改造蛋白质则是蛋白质工程的主要研究内容之一。其主要研究内容如下：

通过改变蛋白质的活性部位，提高其生物功效及独立工作的能力

用定点诱变技术不仅可以提高蛋白质的稳定性，还可以提高酶的活性。要改变酶的活性，需要一个详细描述了酶的活性位点的图谱。有了这样的资料，研究者们即可推测酶与底物的亲和程度，并利用定点诱变技术对蛋白质进行改造，提高酶的活性。表4－4天然和诱变酪氨酰-tRNA合成酶活性酶Kcat(s-1)Km(mmol/L)Kcat/Km(s-1mol-1)Thr-514.72.51.860Ala-514.01.23.200Pro-511.80.01995.800通过改变蛋白质的结构顺序，提高其在极端条件（如酸、碱、热等）下的稳定性；例如:

蛋白质分子中两个半胱氨酸残基上的巯基（－SH）之间氧化脱氢即形成二硫键（－Ｓ－Ｓ－）。二硫键的数量与蛋白质的稳定性有关，增加蛋白质分子中的二硫键，可提高蛋白质分子的热稳定性、有机溶剂稳定性和酸碱稳定性。在一项研究中，通过寡核苷酸定点诱变构建了T4溶菌酶的六种变异体,比较了它们的活性.表4－1T4溶菌酶和6种设计的变体特性酶氨基酸的位置二硫键的数目相对活性Tm39215497142164(%)(℃)wtαIleIleThrCysCysThrLeu010041.9pwtIleIleThrThrAlaThrLeu010041.9ACysIleThrThrCysThrLeu19646.7BIleCysThrThrAlaThrCys110648.3CIleIleCysThrAlaCysLeu1052.9DCysCysThrThrCysThrCys29557.6EIleCysCysThrAlaCysCys2058.9FCysCysCysThrCysCysCys3065.9wtα：野生型T4溶菌酶；pwt:假野生型酶；A－F：六种设计的半胱氨酸变体；Tm:熔点温度通过改变蛋白质的结构顺序

使其便于分离纯化这项研究虽然难度较大，但随着人类基因组研究、后基因组研究的不断深入和完善，随着蛋白质工程研究技术和手段的不断发展，该项研究必将获得丰硕的成果。四、蛋白质工程的基本程序蛋白质工程是从DNA的水平改变基因入手，设计合成或改造蛋白质的技术。该技术综合运用蛋白质的三维结构，结构与功能关系的详细信息，用定点诱变基因的方法直接修饰改变基因，或人工合成基因，从而定向改变蛋白质的结构，使其成为具有人们所希望性能的新型蛋白质，或者创造自然界不存在的蛋白质。

蛋白质工程的程序分离纯化0.1~1.0mg纯蛋白质，测定其部分肽段一段结构，根据编码原则合成相应同位素标记的寡苷酸探针;以此从基因库中分离编码该蛋白质的克隆化基因，转入噬菌体M13系统，用双脱氧末端终止法进行DNA序列分析;通过表达载体获得较大量(0.1~1.0克)该蛋白质用于空间结构测定及结构与功能研究，借助计算机提出分子预测性质及改造方案;通过寡核苷酸M13系统定点诱变并分离其突变体，引入表达载体生产并纯化多量突变性蛋白质，分析其性质指导进一步分子设计，以最终获得所预期性质的分子。五、蛋白质工程的应用（一）研究蛋白质结构与功能的关系（二）改变蛋白质的特性（三）生产蛋白质和多肽类活性物质（四）设计合成全新蛋白质（一）研究蛋白质结构与功能的关系研究蛋白质结构与功能的关系是按照人类的意愿改造蛋白质的特性、产业化生产活性蛋白质、甚至设计和制造全新蛋白质的基础。而蛋白质工程则为研究蛋白质结构与功能的关系提供了必要的理论和技术，使我们有可能利用基因工程技术研究蛋白质的结构与功能的关系。（二）改变蛋白质的特性蛋白质工程的建立，使人们有可能通过改造蛋白质的结构来改变蛋白质的生物学特性。如改变酶的催化活性、酶对底物的专一性、酶与配体的结合能力、酶在pH变化、温度变化以及溶剂系统变化条件下分子结构的稳定性等等。这些都可以通过蛋白质工程将酶分子中某个或某一段氨基酸残基更换、增加、删除或修饰来实现。如前所述枯草杆菌蛋白酶之所以易被氧化失活，是由于催化部位的Ser221邻近的Met222易被氧化成硫氢化物，若以其他氨基酸取代Met222，则可提高酶的氧化稳定性而又不影响其催化活性。这是结构分析和定点突变改造蛋白质的成功范例。枯草杆菌蛋白酶可作为洗涤剂的添加剂，但由于其只能水解笨丙氨酸Phe羧基所形成的肽键，底物作用范围过窄而限制了洗涤剂的高效性，若用带正电荷的赖氨酸Lys取代位于活性中心166位的甘氨酸Gly，所获得的突变酶不仅能水解Phe羧基所形成的肽键，而且可以水解酸性氨基酸谷氨酸Glu所形成的肽键，使其底物作用范围拓宽，因而可能成为最高效的洗涤剂添加酶，这是定点诱变改变蛋白质生物学活性的成功例子。（三）生产蛋白质和多肽类活性物质1．提高酶的产量和创建新型酶天然酶的产量低、稳定性差，限制了酶的开发利用。DNA重组技术对酶工业的渗透，导致了酶工业的迅速发展。目前已有多种酶实现了克隆化，并在适宜宿主菌中表达成功，从而极大地提高了酶的产量。蛋白质工程技术的兴起，给创建新型酶、改变酶的生理特性提供了强有力的工具。如利用基因定点诱变技术，将T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变成半胱氨酸，后者与第97位的半胱氨酸形成二硫键，从而稳定了两个结构域所形成的活性中心，使酶在高温下的稳定性大大提高。如果将该酶的第51位苏氨酸换成脯氨酸，可使酶的活性提高25倍。2．设计和研制新型抗体传统的抗体是经过抗原免疫动物获得的，称为多克隆抗体。1975年，Kohler及Milstein等通过杂交瘤技术制备了单克隆抗体，这是免疫学上划时代的伟大进展之一。单抗用于临床疾病治疗，效果不尽人意，原因在于目前用于治疗的单抗多为小鼠单抗，对人而言是一种异体蛋白，会引起人产生人抗鼠抗体（humananti-mouseantibodies,HAMA），此时再使用小鼠单抗，HAMA与小鼠单抗结合后，不但会中和单抗使之失效，还会产生有害的过敏反应。为解决这一问题，人们应用基因工程等手段进一步研究抗体的结构与功能的关系，并对抗体基因进行改造，制备出了第三代抗体──基因工程抗体（geneticengineeringantibody,GeAb），使抗体的制备更加简化，并且拓宽了抗体的应用范围。基因工程抗体技术主要包括两部分内容：对已有的单克隆抗体进行改造，包括单抗的人源化、小分子抗体以及抗体融合蛋白的制备；通过抗体库的构建，使得抗体不需抗原免疫即可筛选并克隆新的单抗。运用蛋白质工程技术对抗体进行改造，被称为抗体工程，主要包括嵌合抗体、重构抗体、单链抗体、单区抗体及新近出现的全套抗体的研究。3．设计和研制多肽及蛋白质类药物随着蛋白质工程技术的建立和发展，医药生物高科技产品也迅速发展。当前，人们不仅可以利用基因克隆和表达技术，使可以应用与临床的微量蛋白质（如胰岛素、干扰素、某些酶类等）得以产业化生产，而且可以应用蛋白质工程“重新设计”的思想，以DNA重组技术为手段，对多肽和蛋白质类药物的结构加以改造，以期更好地解决蛋白质类药物的导向性问题。目前已能产业化生产并应用于临床治疗的基因工程药物有激素类及神经递质类药物、细胞因子类药物、酶类药物及凝血因子等不同类别的多种药物。基因工程药物是目前国内外发展较快的一个产业，同时也使人类疾病的防治水平得到了提高。如重组胰岛素的生产.4．设计合成全新蛋白质根据蛋白质结构与功能关系的研究结果，利用计算机对信息进行分析，通过实验，即可设计出一种预定空间结构的全新多肽和蛋白质分子，再利用基因重组、基因克隆和基因表达技术即可制造出具有全新化学性质、生物学活性的蛋白质。全新蛋白质的设计合成是一项十分复杂的工作，目前虽已有人报道已合成某种模拟蛋白质，但仍处于实验初级阶段。相信，随着蛋白质工程技术的发展，设计合成全新蛋白质的工作，也会获得突破性的进展。六、蛋白质工程展望蛋白质工程是20世纪80年代初诞生的一个新兴领域，其主要内容是将核酸研究与蛋白质研究相结合，通过有控制的基因修饰和改造，产生符合人们意愿的蛋白质。另一项更为新颖的战略是利用蛋白质组合规律及结构与功能关系方面的研究结果设计新的蛋白质。现阶段蛋白质工程急待解决的一个主要问题是发展克隆基因的表达方法，即找到理想的宿主表达系统。目前常用的表达系统有细菌表达系统、酵母表达系统、昆虫表达系统、哺乳动物细胞等，这些表达系统各有优缺点。细菌表达系统细菌表达系统培养方法简单、增殖快、生产成本低;但缺乏真核细胞特有的加工后处理，而且在菌体中表达的外源蛋白，在原核细胞中不稳定，易被菌体蛋白酶破坏。酵母表达系统酵母表达系统是一个重要的真核表达系统，既具有原核细胞的增殖快、操作简单、成本低等优点，又可以象其他真核细胞一样完成对蛋白质转录后的修饰，也能进行诱导性分泌;但它具有活化的蛋白水解酶类，可降解异体蛋白质，使产品产量降低。昆虫表达系统昆虫表达系统的优点是能较高水平地表达不同动物来源的基因，可以胞内表达，也可以进行分泌性表达，能够有效地进行蛋白质的翻译后加工。其主要缺点是不能连续合成重组蛋白，因为重组病毒感染昆虫细胞或昆虫幼虫4-5天后，细胞就裂解，幼虫即死亡。哺乳动物细胞哺乳动物细胞是生产哺乳动物蛋白质最好的场所，其表达真核基因比以前几种表达系统更优越，能对蛋白质进行各种类型的加工和修饰，还能表达有功能的膜蛋白及分泌性蛋白。其缺点是组织细胞培养的技术要求高，培养和筛选细胞株的周期长，成本较高。因此，选择和建立物美、价廉的表达体系，是蛋白质工程急需解决的问题。谢谢观看/欢迎下载BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH安全注射与职业防护PART01一、安全注射二、职业防护主要内容安全注射阻断院感注射传播让注射更安全！《健康报》

别让输液成为一个经济问题有数据显示，是世界最大的“注射大国”。2009年我国平均每人输液8瓶，远远高于国际上人均2.5—3.3瓶的平均水平。我国抗生素人均消费量是全球平均量的10倍。因此我国被称为：

“输液大国、抗生素大国和药品滥用大国”。2016年国家十五部委重拳出击

遏制细菌耐药《阻断院感注射传播，让注射更安全（2016-2018年）》专项工作指导方案量化指标医疗卫生机构安全注射环境、设施条件、器具配置等合格率100%医务人员安全注射培训覆盖率100%规范使用一次性无菌注射器实施注射100%（硬膜外麻醉、腰麻除外）医疗卫生机构对注射后医疗废物正确处理率100%医疗卫生机构内部安全注射质控覆盖率100%医务人员安全注射知识知晓率≧95%医务人员安全注射操作依从性≧90%医务人员注射相关锐器伤发生率较基线下降≧20%相关内容基本概念安全注射现况不安全注射的危害如何实现安全注射意外针刺伤的处理

基本概念

注射

注射是指采用注射器、钢针、留置针、导管等医疗器械将液体或气体注入体内，达到诊断、治疗等目的的过程和方法。包括肌内注射、皮内注射、皮下注射、静脉输液或注射、牙科注射及使用以上医疗器械实施的采血和各类穿刺性操作。

基本概念

符合三个方面的要求：对接受注射者无危害；对实施者无危害；注射后的废弃物不对环境和他人造成危害。不安全注射发生率东欧：15%中东：15%亚州：50%印度：50%中国：50%对我国某地3066个免疫接种点的调查表明:一人一针一管的接种点为33.5％一人一针的接种点为62.1％一人一针也做不到的接种点......

目前情况

不安全注射

没有遵循上述要求的注射常见不安全注射-对接受注射者不必要的注射注射器具重复使用注射器或针头污染或重复使用手卫生欠佳注射药品污染不当的注射技术或注射部位医用纱布或其他物品中潜藏的锐器常见不安全注射-对接受注射者减少不必要的注射是防止注射相关感染的最好方法据调查，从医疗的角度来说，有些国家高达70％的注射不是必须的应优先考虑那些同样能达到有效治疗的其他方法口服纳肛不安全注射-对实施注射者采血技术欠佳双手转移血液不安全的血液运输手卫生欠佳废弃锐器未分类放置不必要的注射双手针头复帽重复使用锐器锐器盒不能伸手可及患者体位不当不安全注射-对他人不必要的注射带来过多医疗废物医疗废物处置不当废弃锐器置于锐器盒外与医用纱布混放放在不安全的处置地点—如走廊中容易拌倒废物处理者未着防护用品（靴子，手套等）重复使用注射器或针头最佳注射操作注射器材和药物注射器材药物注射准备注射管理锐器伤的预防废物管理常规安全操作手卫生手套其他一次性个人防护装备备皮和消毒清理手术器械医疗废物二次分拣2023/7/5Dr.HUBijie782023/7/511/05/0978锐器盒摆放位置不合适，放在地上或治疗车下层头皮针入锐器盒时极易散落在盒外，医废收集人员或护士在整理过程中容易发生损伤不正确使用利器盒绝大部分医务人员对安全注射的概念的理解普遍仅局限于“三查七对”，因此安全注射的依从率也非常低。安全注射现况滥用注射导致感染在口服给药有效的情况下而注射给药临床表现、诊断不支持而使用注射治疗

由于滥用注射，导致感染的发生几率明显增加。安全注射现况注射风险外部输入风险：注射器具、药品、材料等产品质量；非正确使用信息，非正规或正规培训传递错误信息，非合理用药及操作习惯等。内部衍生风险：注射的“过度”与“滥用”、非正确的注射、未达标的消毒灭菌、被相对忽略的职业暴露、不被关注的医疗废物管理。

安全注射现况

当前院感注射途径传播的高风险因素使用同一溶媒注射器的重复使用操作台面杂乱，注射器易污染注射后医疗废物管理欠规范---注射器手工分离与二次分捡

对患者的危害-------传播感染

是传播血源性感染的主要途径之一，也是不安全注射的最主要危害。注射是医院感染传播的主要途径之一！不安全注射的危害导致多种细菌感染，如脓肿、败血症、心内膜炎及破伤风等。败血症破伤风心内膜炎脓肿不安全注射

不安全注射的危害

对医务人员的影响

针刺伤：每年临床约有80.6%-88.9%的医务人员受到不同频率的针刺伤！原因：防护意识薄弱、经验不足、操作不规范、防护知识缺乏。

不安全注射的危害

对社会的危害

拿捡来的注射器当“玩具”

不安全注射的危害

如何实现安全注射三防：人防、技防、器防四减少：减少非必须的注射操作减少非规范的注射操作减少注射操作中的职业暴露减少注射相关医疗废物

如何实现安全注射

重视环境的准备警惕锐器伤正确物品管理严格无菌操作熟悉操作规程执行手卫生安全注射

如何实现安全注射

进行注射操作前半小时应停止清扫地面等工作。避免不必要的人员活动。严禁在非清洁区域进行注射准备等工作。应在指定的不会被血液和体液污染的干净区域里，进行注射准备。当进行注射准备时，必须遵循以下三步骤：1.保持注射准备区整洁、不杂乱，这样可以很容易清洁所有表面2.开始注射前，无论准备区表面是否有血液或体液污染，都应清洁消毒。3.准备好注射所需的所有器材：-无菌一次性使用的针头和注射器-无菌水或特定稀释液等配制药液-酒精棉签或药棉-锐器盒重视环境的准备手卫生之前先做脑卫生！观念的改变非常重要！安全注射，“手”当其冲！认真执行手卫生工作人员注射前必须洗手、戴口罩，保持衣帽整洁；注射后应洗手。操作前的准备注射前需确保注射器和药物处于有效期内且外包装完整。操作前的准备给药操作指导单剂量药瓶——只要有可能，对每位患者都使用单剂量药瓶，以减少患者间的交叉污染多剂量小瓶——如果别无选择，才使用多剂量药瓶-在对每个患者护理时，每次只打开一个药瓶-如果可能，一个患者一个多剂量药瓶，并在药瓶上写上患者姓名，分开存储在治疗室或药房中-不要将多剂量药瓶放在开放病房中，在那里药品可能被不经意的喷雾或飞溅物污染药物准备给药操作指导丢弃多剂量药瓶：-如果已失去无菌状态-如果已超过有效日期或时间（即使药瓶含有抗菌防腐剂）-如果打开后没有适当保存-如果不含防腐剂，打开超过24小时，或制造商建议的使用时间后-如果发现未注明有效日期、储存不当，或药品在不经意间被污染或已知道被污染（无论是否过期）药物准备给药操作指导具有跳起打开装置的安瓿瓶——只要有可能，就使用具有跳起打开装置的安瓿瓶，而不是需要金属锉刀才能打开的安瓿瓶如果是需要金属锉刀才能打开的安瓿瓶，在打开安瓿瓶时，需使用干净的保护垫（如一个小纱布垫）保护手指药物准备准备好注射所需的所有器材：-无菌一次性使用的针头和注射器-无菌水或特定稀释液等配制药液-酒精棉签或药棉-锐器盒注射准备对药瓶隔膜的操作步骤在刺入药瓶前用蘸有70%乙醇棉签或棉球擦拭药瓶隔膜（隔层），并在插入器材前使其晾干每次插入多剂量药瓶都要使用一个无菌注射器和针头不要把针头留在多剂量药瓶上注射器和针头一旦从多剂量药瓶中吸出药品并拔出，应尽快进行注射注射准备贴标签多剂量药瓶配制后，应在药瓶上贴上标签：-配制日期和时间药物的种类和剂量-配制浓度-失效日期和时间-配制者签名对于不需要配制的多剂量药品，贴上标签：-开启日期和时间-开启者名字和签名注射准备皮肤消毒剂在有效期内使用。严格落实皮肤消毒的操作流程（以注射点作为中心，自内向外，直径5cm以上）。一人一针一管一用，禁止重复使用。熟悉操作规程，严格无菌操作使用同一溶媒配置不同药液时，必须每次更换使用未启封的一次性使用无菌注射器和针头抽取溶媒。必须多剂量用药时，必须做到一人一针一次使用。熟悉操作规程，严格无菌操作熟悉操作规程，严格无菌操作红圈标注地方绝对不能碰触！××熟悉操作规程，严格无菌操作皮肤消毒后不应再用未消毒的手指触摸穿刺点！皮肤消毒后应完全待干后再进行注射！熟悉操作规程，严格无菌操作现配现用药液抽出的药液、开启的静脉输入用无菌液体须注明开启日期和时间，放置时间超过2小时后不得使用；启封抽吸的各种溶媒超过24小时不得使用。药品保存应遵循厂家的建议，不得保存在与患者密切接触的区域，疑有污染或保存不当时应立即停止使用，并进行妥善处置。

熟悉操作规程，严格无菌操作

2小时内：——输注类药品；

24小时内：

——溶媒启封抽吸后；

——灭菌物品启封后（棉球、纱布等）提倡使用小包装。每周更换2次：

——非一次性使用的碘酒、酒精等，容器应灭菌。

7天内：——启封后一次性小包装的瓶装碘酒、酒精.药品保存：——应遵循厂家的建议（温度、避光）——不得保存在与患者密切接触的区域。——疑有污染禁用。应注明开启时间物品管理

禁止双手回套针帽禁止用手传递利器禁止用手分离注射器针头禁止手持锐器随意走动禁止随意丢弃锐器，随时入锐器盒禁止用手直接抓取医疗废物

操作时保证充足光线、空间宽敞

操作时从容不迫

操作时尽可能采用有安全保护装置的锐器六禁止三操作警惕锐器伤耐用，防穿透，防渗漏。大小合适，锐器可以完整放入。可能产生锐器的地方均配，不需二次分捡。放置的位置醒目且方便使用，治疗车要放在上层的侧面。一次性使用、禁止徒手打开、清空或清洗重复使用。禁止放入其他杂物。到达3/4时及时封闭。在转运过程中确保密闭，避免内容物外漏。

规范使用锐器盒

二、医务人员职业暴露体液血液分泌物排泄物其他04年7月23日，广州某医院在一次急诊抢救意外伤中,9名医务人员均直接接触了出血较多的重伤员。当时病人血肉模糊，鲜血喷到了当班急诊医生的身上、脸上和眼睛里，另一名医生在为病人清创缝合时被扎破手指，麻醉科医生带着受伤的手指为病人进行麻醉。当时参与抢救的多数医务人员的白大衣、口罩都被病人的鲜血染湿了。3天后这位病人被检测出是艾滋病人，HIV抗体反应强阳性。半年后有2名医务人员血液检出艾滋病毒抗体阳性，造成一起艾滋病职业暴露的悲剧。“艾滋惊魂”事件

锐器伤案例山东某院妇产科主任因全身发黄、乏力等去查体，结果是大三阳且转氨酶高达1300多，诊断暴发性肝炎。事后回忆，发病前曾为一大三阳病人手术时，被针刺伤过，当时未在意，没做任何处理！某院一检验科医生给一丙肝患者进行血气分析，不慎被沾有病人血液的针头刺伤，第三个月出现肝炎症状，感染丙肝病毒。

医务人员职业暴露分类①感染性职业暴露（主要指血源性病原体引起的暴露）②放射性职业暴露③化学性（如消毒剂、某些化学药品）职业暴露④其他职业暴露

中国医务人员特别需要防范的一大类感染性疾病