纳米材料生物安全性评价的研究进展

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1、摘要：目前，纳米材料生物安全性评价体系的建立还处在探索阶段，对纳米材料生物安全性评价还主要集中于对其健康效应的毒理学研究，而针对纳米材料的系统人群流行病学研究开展较少。关键词：纳米材料；生物安全性；评价DevelopmentofResearchontheBio-safetyEvaluationofNanomaterialsLIYarnLUWei(ShanghaiMunicipalCenterforDiseaseControl&Prevention,Shanghai200336,China)Abstract：Theevalutionsystemonbio-safetyofnano

2、materialsisatthephaseofexploration.Atpresent,moreconcentrationwasgivenontoxicologythanonepidemiologyintheresearchofthebio-safetyevaluationofnanomaterials・KeyWords：nanomaterials；bio-safety；evaluation纳米材料(nanomaterial)是指由处于1〜100nm尺度范围内的纳米颗粒(nanoparticulate)及其致密的聚集体，以及纳米微晶体所构成的具有一系列新物性(小尺寸效应、接口

3、效应、量子效应和量子隧道效应）的材料［l］o随着纳米技术的飞速发展，各种纳米材料大量涌现，其优良特性及新奇功能使其具有广泛的应用前景，人们接触纳米材料的机会也随之迅速增多。对纳米材料的生物安全性进行评价成为迫在眉睫的问题。然而，现有的环境与职业卫生接触标准及安全性评价标准及方法能否直接适用于纳米材料还未能确定，纳米材料生物安全性评价体系的建立还处在探索阶段。目前，对纳米材料生物安全性评价还主要集中在对其健康效应的毒理学研究。本文从人群流行病学和实验室研究两个方面分析纳米材料生物安全性的研究进展。1人群流行病学研究美国和欧洲的科学家针对大气污染物中纳米颗粒成分进行了一项长达20年

4、的流行病学研究，结果发现:人群发病率和死亡率与他们所处生活环境空气中大气颗粒物浓度和颗粒物大小密切相关，死亡率增加是由浓度非常低的相对较小的颗粒物的增加引起的［2］。世界卫生组织（WHO）［2］对已有的实验数据进行分析发现：①周围空气10Um的颗粒每增加100Ug/m3,死亡率增加6%〜8%,周围空气2.5»m的颗粒每增加100Ug/m3,死亡率增加12%〜19%；②周围空气10的颗粒每增加50Pg/m3,住院病人增加3%〜6%,周围空气2.5um的颗粒每增加50Hg/m3,住院病人增加25%；③周围空气10的颗粒每增加50Ug/m3,哮喘病人病情恶化和使用支气管扩张器增加8%

5、,咳嗽病人增加12%o大气纳米颗粒的流行病学研究结果为纳米材料的生物安全性评价提供了参考，但是，纳米材料特殊的理化性质对其粒径、组成和在媒介中分布情况的影响是否与人们所熟悉的总悬浮颗粒物（TSP）、PM10和超细颗粒物（UFPs）等具有相似性，目前还没有科学定论；能否将大气纳米颗粒的流行病学研究结果简单地外推到纳米材料上，也还有待研究证实。随着越来越多的纳米材料、纳米产品进入人们的日常生活，它究竟会对环境及健康引起什么样的生物效应，我们知之甚少。到目前为止，仍未见专门针对纳米材料的系统人群流行病学研究报道，更无纳米材料全面的生物安全性评价资料。2实验室研究近几年，纳米毒理学研究

6、成为纳米材料生物安全性评价研究的一个热点，从传统对呼吸系统、消化系统和皮肤功能的影响研究扩展到当前流行的生物学终点研究，例如纳米材料引发的呼吸道和心血管系统炎症反应的氧化应激、细胞信号传导的改变以及炎症介子的激活和释放情况；从研究纳米材料对生物体局部影响的观察到对各种纳米材料在体内的吸收、分布、代谢和清除，以及生物靶器官相互作用规律的系统研究。纳米毒理学的快速发展，为纳米材料生物安全性评价体系的建立积累了重要的数据资料，同时，为探索纳米材料生物安全性评价方法以及纳米材料安全性标准及安全防护提供了科学线索。2.1纳米材料的毒代动力学研究纳米材料进入机体后，可以向全身组织弥散。WA

7、NG等［3］用放射性1251标记的单壁碳纳米管(Single-walledcarbonnanotube,SWCNT)经灌胃、腹腔注射和静脉等不同途径给药后，相对分子质量超过60万的SWCNT可以像小分子一样在身体各部分间自由穿梭，迅速分布于小鼠身体各器官组织中(除大脑)，这一点与常规物质截然不同。一般而言，纳米材料在体内组织间的弥散主要有以下3种途径：①由呼吸道表面向黏膜下组织弥散：OBERDORSTER等［4］发现，大鼠暴露于20nm多聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethyle