（六）藥物學和毒理學研究
藥物的毒理作用常常與腸道細菌的代謝產物有關。用無菌動物進行研究，可以準確地分析藥物的毒理作用和藥物的合理使用。如研究發現青黴素過敏是因為腸道菌代謝引起，而非青黴素本身；豆類中毒也是由腸道細菌的代謝活動引起的。由此可知，藥物的過敏反應和毒理作用與腸道微生物代謝有關。
（七）心血管病研究
現代醫學研究證明，許多心血管疾病與機體內膽固醇代謝有關，而腸道微生物直接影響膽固醇代謝。已知菌動物研究證明，腸道微生物能使膽汁酸起化學變化，使膽汁酸在腸道中吸收減少，排泄增加，從而減少膽固醇的形成。通過研究膽固醇代謝和腸道微生物的關係，達到控製血清膽固醇含量和心血管疾病的目的，為研究心血管疾病開辟了新的方向。
（八）腫瘤學研究
1.小鼠腫瘤病毒的研究小鼠腫瘤常由病毒引起，有些病毒還可以通過胎盤傳播，用無菌小鼠有研究腫瘤的價值。
2.研究致癌物質的致癌作用和微生物的關係如給無菌大鼠口服蘇鐵素時，沒有致癌性，但給普通大鼠口服時，卻有致癌性。這是因為普通動物體內帶有細菌，可以降解蘇鐵素，而其降解物具有致癌性。悉生生物學研究發現，某些微生物有直接或間接的致癌作用。這些發現為進一步研究腫瘤的預防和治療提供了手段。
（九）在寄生蟲學研究中的應用
用無菌動物研究腸道寄生蟲與宿主和腸道微生物的關係。長膜殼絛蟲為大鼠的寄生蟲，給無菌大鼠人工感染這種寄生蟲時則不能寄生。溶組織性阿米巴原蟲接種於無菌豚鼠不引起感染也不出現腸黏膜的損傷，而普通豚鼠則出現腸黏膜病變，這說明寄生蟲引起宿主腸黏膜的損傷有腸道某種微生物的參與作用。
（十）在口腔醫學研究中的應用
醫學工作者很早就意識到齲齒的形成和微生物有關，其中乳酸杆菌在此病中起主要作用，但一直未得到實驗驗證。無菌動物的誕生，為齲齒的病因研究提供了有利的工具。用無菌動物研究發現無菌大鼠不發生齲齒。從普通大鼠的腸道裏分離出一種鏈球菌，接種於無菌大鼠，證明其有致齲齒作用。從人齲齒中分離出三株厭氧性鏈球菌，分別經口接種於大鼠和小鼠，證明其有高度的致齲作用。
（十一）無菌技術和設施在臨床上的應用
無菌動物研究的原理和技術已逐漸應用於臨床的預防和治療上，它們主要用於：①免疫缺陷嬰兒在無菌隔離室內進行剖腹產和養育；②腫瘤化療病人在治療中防止感染；③器官移植病人在手術中防止感染；④燒傷病人的感染預防；⑤傳染病人的隔離。
人體無菌隔離室采用金屬支架和塑料膜製成，有嚴密的通過間，有良好的空氣進出過濾係統，在紫外線滅菌裝置中間放置病床和病人的生活用品及設備。
（十二）宇航中的應用
保護地球免除地球外微生物的侵入。將無菌動物攜帶到太空或其他星球，再帶回地球，可以了解太空中微生物的存在情況，便於對返回地球的宇航員和物品進行檢疫。
研究宇航環境中可能出現的菌群失調現象，以避免菌群失調發生的有害變化（某些變化可導致宇航員腹瀉和胃腸脹氣等），保護宇航員的健康。
目前對無菌動物的應用研究已經取得了許多成果和進展，在生命科學研究中的應用越來越廣泛。無菌動物的另一作用是可從無菌動物繁殖成功無特定病原體動物。
五、無菌動物的培育
無菌動物在自然界並不存在，必須用人為的方法培育而成。現在通用的無菌動物培育方法是生物淨化法，即剖腹產技術。原理是胎盤的屏障作用，母體一般不會將細菌、病毒等致病微生物傳給胎仔。在無菌條件下，大動物行子宮切開術（hysterotomy），小動物做子宮切除術（hysterectomy），取出胎仔，獲得無菌動物，並將獲得的無菌動物置入到無菌隔離器中哺育。
（一）哺乳類無菌動物技術
1.預產期的判斷預產期的判斷相當重要，手術過早，胎仔很難成活；手術過晚，子宮頸開放，胎膜破裂，胎仔遭產道菌汙染。最適時間應掌握在自然分娩前2～6h。
2.剖腹產術手術時應采用無菌操作，在短時間內完成剖腹產手術。手術過程：將母體麻醉或頸椎脫臼處死後，立即進行消毒、剖腹。一般小鼠采用頸椎脫臼法，處死孕鼠後，迅速將其浸入37℃消毒液中5s，移至手術台上。固定四肢，切開腹部，暴露子宮，用止血鉗分別夾住兩側輸卵管和子宮頸，用剪刀剪下，然後將子宮連同止血鉗放入滅菌液中浸泡5s，再傳入隔離器中，洗去消毒液後切開子宮取出胎仔。通常要求大、小鼠最遲不應超過10min，豚鼠因耐缺氧能力差，不應超過5min，時間過長胎仔容易窒息死亡。
3.哺乳有2種方法即人工哺乳法和代乳法。
（1）人工哺乳法在沒有代乳鼠的情況下，采用人工喂乳是唯一的方法。人工喂乳最初7天每天喂6次，每次間隔4h，8日齡後每日喂5次。小鼠每日授乳量（Yml）與其體重（Xg）列成一次方程Y=0.361X-0.167.如體重2g的小鼠1天總授乳量為0.56ml，一次哺乳量是0.09ml。
人工乳汁的配方：家兔乳或山羊乳作為大、小鼠人工乳，滅菌後飼喂。
（2）代乳法剖腹產術獲得胎仔，由哺乳中的無菌小鼠給予代乳哺育，就能使別的品係的普通小鼠無菌化。代乳母鼠的分娩時間應控製在剖腹產的前1～2天，將乳母的幼仔部分或全部取出，換入新生仔鼠，將代乳母鼠籠中的鋪墊物充分分散到被代乳仔鼠身上，並將仔鼠輕放於代乳鼠腋下，仔細觀察，確認被代乳仔鼠吮吸代乳鼠的乳汁則視為代乳成功。代乳時間一般4周齡則可離乳。
無菌檢測：對代乳鼠、被代乳鼠的無菌檢測，應在手術後的第7、12及25天進行，這對於了解動物體內的微生物狀況，保證動物的質量極為重要。
（二）鳥、禽類無菌動物培育技術
雞、鴿等也是常用的實驗動物。培育該類無菌動物相對來說較無菌鼠兔容易。因為這些動物出殼後即可啄食，不需人工喂養。無菌化的關鍵在於卵殼，因為卵殼不光滑不易消毒滅菌，因而在選擇蛋類時應選擇新鮮外殼光滑的受精卵。按如下程序無菌化：①將受精卵放到預先加溫至38℃的濕潤劑中；②再放入2%升汞液中浸泡12min，上麵加無菌紗布覆蓋；③將浸泡過的受精卵放入隔離器中孵育。研究營養用無菌雞，要選育無白血病的雞群，否則僅外殼消毒是消滅不了雞白血病病毒的。
六、無菌動物的飼料及飼養環境
1.無菌動物的飼料無菌動物的飼料須符合如下要求：①無菌動物的飼料，以及墊料、飲水及其他用品均須經過嚴格的滅菌消毒，殺滅活的微生物和寄生蟲；②必須補充因高壓滅菌而破壞的飼料營養成分，如維生素B、維生素C、泛酸等，補充的營養成分需用濾菌器過濾除菌；③飼料的組成、形態和氣味等應盡可能適合動物的習性和嗜好；④在飼料中補充腸道正常菌叢合成的營養成分。
2.無菌動物的飼育裝置無菌動物必須生活在與自然界微生物完全隔絕的無菌隔離器內，故隔離器又稱絕對屏障係統。無菌隔離器是一個對微生物絕對密閉的容器，其內部空間和內容物能接受高壓蒸氣滅菌或化學藥品滅菌處理；裝有無菌通道（傳遞窗），動物或食物及其他物品都可以從外部無菌地輸送到隔離器內部去，而不破壞內部的無菌環境；裝有高效過濾的裝置（即0.3μm塵粒濾除率達99.97%以上），而且隔離器內的一切情況可隨時被觀察。隔離器有2種類型，不鏽鋼隔離器和塑料隔離器。不鏽鋼隔離器，是早期使用的無菌隔離器，由金屬材料製成，內部采用高壓蒸氣消毒。由於其成本高，操作不方便，現已被塑料隔離器逐漸取代。塑料隔離器，是用硬質酸透明塑料製成，內部用2%過氧乙酸消毒液噴霧消毒，其成本低，操作方便，便於存放和運輸，目前已被廣泛應用。
3.無菌動物的檢查為了確保無菌動物的無菌狀態，及時發現汙染，必須定期進行檢查。檢查的材料以糞便為主，亦可檢查飼料、墊料、飲水等，或者用消毒棉擦拭隔離器內壁或動物的飲水器皿表麵進行培養。培養基可用牛肉浸液、硫乙醇酸鹽培養基、血液瓊脂等，分別在20℃、37℃、55℃做厭氧和需氧培養。同時還要進行寄生蟲及病毒檢查。但是，對於病毒，不可能一一進行分離培養，一般通過臨床觀察、細菌培養或病理組織學檢查來相對地判定無菌動物有無汙染。當然，無菌動物是一個相對概念，實際上有的病毒、細菌、寄生蟲可以通過胎盤屏障傳給子代。
第二節 悉生動物
一、悉生動物的概念
悉生動物（gnotobiotic animals）也稱已知菌動物或已知菌叢動物，是指在無菌動物體內，植入已知微生物的動物。根據植入無菌動物體內菌落數目的不同，悉生動物可分為單菌、雙菌、三菌和多菌動物。
悉生動物來源於無菌動物，一般供實驗用的悉生動物，不同國家人工接種的腸道細菌種類也不同。常用的有糞鏈球菌、脆弱擬杆菌、雙歧杆菌、費新尼亞梭菌、乳酸杆菌、葡萄球菌等。
廣義的悉生動物包括三大類：無菌動物、悉生動物、無特定病原體動物。狹義的悉生動物僅指悉生動物。按照我國的微生物學和寄生蟲學控製分類，悉生動物屬於四級動物，必須飼養於隔離器係統中。
二、悉生動物的特點
悉生動物體內帶有已知微生物，和無菌動物一樣，均飼養在無菌隔離器中，飼養管理方法同無菌動物，但悉生動物可以彌補無菌動物的某些缺點。悉生動物腸道內存在能合成某種維生素和氨基酸的細菌，盡管高壓滅菌過的飼料不能供給足夠的維生素，但悉生動物不會發生維生素缺乏症。無菌動物抵抗力較弱，飼養管理困難，而悉生動物抵抗力明顯增強，易飼養管理，在多種研究中可代替無菌動物。
三、悉生動物的應用
在醫學研究中使用悉生動物，排除了各種不明確微生物對實驗結果的幹擾，具有很多優點，因而在生物醫學研究方麵發揮了重要作用。
1.微生物學研究悉生動物在微生物學研究中做出了突出的貢獻，科研工作者可以根據實驗研究的需要，有目的地喂給單一的或多種細菌，來觀察這些細菌對機體的作用，亦可觀察微生物與微生物之間及微生物與機體之間的相互關係以及菌群失調現象等。當向悉生動物施以物理、化學等其他致病因子時，則可觀察機體、微生物、致病因子三方麵的相互作用關係。
2.免疫學研究最新研究表明，普通動物消化道內有100～200種細菌，取1g腸內容物有106～1012個菌，一種細菌就是一種抗原，因此用普通動物很難製備較純的抗體。無菌動物缺乏抗原刺激，免疫係統處於休眠狀態，對外來刺激非常敏感，具有對某種抗原可迅速做出反應的特性。如果將單一菌株植入無菌動物，那麼就可以製備抗該種菌的純度高、效價高的且不會汙染其他微生物的抗體。曾有人用自幼采食無抗原食物的無菌家兔製備了無交叉反應的診斷百日咳的抗體。另外，悉生動物的抵抗力明顯增強，適宜做某些特定的免疫學實驗，如在免疫學實驗中，無菌動物不能發生遲發性過敏反應，而感染一種大腸菌的悉生動物就可以發生。