纳米二氧化钛的毒性研究与安全性展望

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1、东南大学学报(医学版)2011，Dec;30(6):945-952JSoutheastUniv(MedSciEdi)·945··综述·纳米二氧化钛的毒性研究与安全性展望刘晓闰，唐萌(环境医学工程教育部重点实验室，东南大学公共卫生学院，江苏省生物材料与器件重点实验室，江苏南京210009)［摘要］本文介绍了纳米二氧化钛的表征，并从整体水平和细胞水平综述了纳米二氧化钛的毒性。其中整体水平的毒性研究从吸入途径、经口途径、经皮途径及腹腔注射四种不同的暴露途径进行了综述;细胞水平的毒性研究则从纳米二氧化钛跨膜、抑制细胞生长、引起细胞凋亡和DNA损伤四方面来论述。本文还简要介绍了纳米二氧化钛的化学修饰，并

2、对纳米二氧化钛使用的安全性进行了展望。［关键词］纳米二氧化钛;暴露途径;动物实验;细胞培养;纳米毒理学;文献综述［中图分类号］R114［文献标识码］A［文章编号］1671-6264(2011)06-0945-08doi:10.3969/j．issn．1671-6264.2011．06．032近年来，随着纳米技术的兴起和快速发展，纳米材料越来越广泛地应用于机械化工、信息技术、环境保护、生物医学等社会生活的各个领域，环境中天然存在的纳米颗粒和人造的纳米颗粒污染也越来越多，由图［1］1可以看出，从原料开采、产品的生产到使用中的磨损和消耗，都会造成纳米颗粒在环境中的释放，引起职业人群、普通人群乃至整个

3、生态系统的暴露。众所周知，在纳米尺度下，由于纳米材料尺寸在1～100nm之间，它具有特有的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等，从而呈现出既不同于其分子形式、也不同于其宏观大块材料的物理化学性［2］质。这些小尺寸的纳米材料与生物体中的细胞或图1纳米材料潜在的释放和暴露［1］蛋白质分子尺寸相当，甚至更小，但它们所产生的化学和生物效应与其化学成分相同的常规材料会有很大不纳米材料之一。纳米TiO2广泛用于涂料(48%)、塑料同。所以，人们普遍担心纳米颗粒进入生物体后，可表(19%)、树脂(10%)、造纸(8%)、纤维(3%)、橡胶［3］［7］［8］现出特殊的生物学性质，产生某些特殊

4、的毒性。在(2%)、其他(10%)如废水处理、杀菌、医药、日［9］应用纳米材料的同时，人们也在更多地关注纳米材料化、食品、陶瓷、化妆品等与人们的日常生活息息相［4-5］［10］对人类健康和环境可能产生的影响。目前，已经关的行业，纳米TiO2的大量生产及其在众多领域有一大批科学家把纳米材料的生物安全性问题研究提的广泛应用，使得我们不可避免地大量接触纳米［6］上了日程。TiO2，因此其毒性也得到越来越广泛的关注。虽然到纳米TiO2由于具有良好的热稳定性、耐化学腐蚀目前为止有关其毒性研究的相关资料已经有很多，但性和光学催化特性等，目前已被大力地开发生产和应还没有关于纳米TiO2流行病学方面的研究，而

5、且大多用，是目前国内产量最高、需求最大、应用领域最广泛的研究只侧重某一种暴露途径或对某个特定部位产生的［收稿日期］2011-06-27［修回日期］2011-07-12［基金项目］国家重大科学研究计划项目(2011CB933404);国家重点基础研究项目(973:2006CB705602);国家自然科学基金项目(30671782);国家自然科学基金项目(30972504)［作者简介］刘晓闰(1987)，女，山东威海人，在读硕士研究生。E-mail:lxr19870601@163．com［通信作者］唐萌E-mail:tm@seu．edu．cn·946·东南大学学报(医学版)2011年12月，30(

6、6)影响，缺乏各种不同暴露途径的体内外毒性研究的对1．4纳米材料的结构分析比数据，对其生物安全性尚未进行较为全面系统的评随着分析仪器和技术的不断发展，纳米材料结构价。本文分别从体内、体外多种暴露途径对纳米TiO2研究所能够采用的实验仪器越来越多，包括高分辨电的生物毒性进行综述，为综合开发利用纳米TiO2提供子显微镜(high-resolutiontransmissionelectronmicros-有价值的参考。copy，HRTEM)、扫描探针显微镜(scanningprobemi-croscopy，SPM)、STM、AFM、场离子显微镜(fieldion1纳米二氧化钛的表征microscop

7、y，FIM)、X射线衍射仪(X-raydiffraction，纳米材料的纯度、物理化学性能、表面性能及其微XRD)、扩展X射线吸收精细结构测定仪(extendedX-观结构特征参数在研究纳米材料与生物体的相互作用rayabsorptionfinestructure，EXAFS)、穆斯堡尔谱仪、中有着非常重要的作用。这些特征参数与材料的组成拉曼散射仪等。可以认为，纳米结构的研究方法几乎和性能之间的关