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hanxiao242

银虫 (正式写手)

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[交流] 【讨论】纳米粒子有什么危害已有14人参与

做纳米粒子，一般不能弄到手上，要带手套保护。但是纳米粒子到底对人体有什么伤害呢？比如，金溶胶啊。今天做实验不小心弄破手了，吓得我挤了好几次血。

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1楼 2010-11-03 19:06:54

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huang542

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Nanoparticles：Health impact？
by David B. Warheit

  大鼠肺部毒性研究证明：在等质量浓度时，超细（ultrafine）或纳米颗粒（nanoparticles）比同材料的更大粒径颗粒引起更严重的肺部炎症反应。纳米颗粒表面特性（特别是表面积）及颗粒与细胞相互作用时产生的自由基对纳米颗粒的毒性产生有重要作用。造成这一影响的原因是吸入单一纳米颗粒时可在肺中引起高沉积量而团聚的颗粒则不会。一些证据提示吸入超细或纳米颗粒，可沉积于肺中：其中大部分可逃脱巨噬细胞的监视作用而进入肺间质，而肺间质是一个易受侵犯的解剖部位。从有限的毒理学资料库初步得出这一概念：纳米颗粒是有毒的。
然而，一些其它因素：如种属差异，颗粒的团聚与解聚能力以及颗粒表面包被情况均是影响颗粒毒性的重要变量。其中一些问题在这篇文章中也提出来了。我们对纳米石英和TiO2纳米棒和量子点（nanoquartz and nanoscale titanium dioxide rods and dots ）都作了肺部毒性研究预试验，肺部生物测定实验结果也对当前的传统观点提出了挑战。确实，从当前科学文献中有关新鲜纳米颗粒毒性研究结果来看，我们发现纳米颗粒的毒性问题比先前想象的更加复杂了。
有关纳米颗粒对人体健康和环境的影响的资料很少，而有一些组织则要求停止或者延缓对纳米体系的研究、生产和销售。那么，为什么大家会对这个问题如此关注呢？
大鼠模型
  当前人们对纳米颗粒极为关注，部分与现有的极少的肺部毒理学研究有关。这些研究显示超细和纳米颗粒（定义为<100nm）引起的肺部炎症、纤维化，及肿瘤产生水平等效应比相似或相同材料的细颗粒（直径100nm～3um）高。需要指出的很重要的一点是：当前对超细颗粒与细颗粒毒性比较研究资料主要是三种类型颗粒的研究：TiO2，碳黑（CB），和汽车燃气颗粒。而且，已报道的大多数超细颗粒与细颗粒毒性比较的研究中，大鼠模型被认为是颗粒引起肺部炎症发生最敏感的种属模型。大鼠慢性吸入溶解性差、毒性低的粉尘，最终可通过粉尘的超负荷机制产生肺部肿瘤。然而这种效应还没有在其他品系的啮齿类动物如小鼠和仓鼠中发现。人们假定是颗粒超负荷导致了大鼠肺部反应的。大鼠肺部升高和持久的炎症，细胞增殖，以及炎症衍生的突变水平证实了这一假设。而它也是大鼠长期高剂量暴露于各种不同类型颗粒下均可引起肺部肿瘤发生的原因。而与此相反的，有几个试验则提示小鼠和仓鼠长期暴露于高剂量的低毒性粉尘中并不会引起肺部肿瘤
大鼠不仅仅在对纳米颗粒的肺部反应方面与其他啮齿动物品种不同，近来的一些报道提出大鼠的肺在对吸入颗粒的处理方面与如狗，灵长类动物及人类等哺乳动物也不同。例如，对煤炭矿工的研究表明他们对煤炭粉尘的长期职业性暴露并不会引起肺部颗粒超负荷而发生肿瘤。而更重要的一点是，专门对不另分类的颗粒(PNOC)制定的接触阈限值或 TLVs(美国采用的粉尘接触水平)这两个指标一部分是基于大鼠肺颗粒超负荷动力学而制定的。
然而就象上面所说的，颗粒引起狗、灵长类动物及人类肺部反应与啮齿类动物总归有不同，特别是大鼠。比如，吸入颗粒后，大鼠比起哺乳动物，肺泡巨噬细胞中保留的粉尘负荷比例更大，肺清除颗粒更快。相反，灵长类动物暴露于粉尘后进行肺脏形态学检查，以及对人类肺的回顾性观察证据表明，哺乳动物对肺末梢部颗粒的清除速度更慢，而保留的肺颗粒负荷则更倾向于从原位点（肺肺泡区）迁移至呼吸系统的间质区。这些资料均显示了大鼠与灵长类动物及人类对吸入颗粒的肺部反应的巨大差别。尽管哺乳动物肺部颗粒沉积和清除机制尚未阐明，但是，从目前来自煤炭矿工肺解剖样本及灵长类动物少数研究证据与大鼠实验毒理研究的比较结果，可清楚地得出这一点：哺乳动物的肺对粉尘负荷的反应性比大鼠低。如果这一结果得到证实，那么将对人类粉尘暴露的危险性评价产生重大影响。
那么为什么我们要在大鼠身上进行颗粒毒性学试验？并且这个与吸入纳米颗粒的安全性评价又有些什么关系呢？很大程度上，我们用大鼠做颗粒毒性的研究是因为大鼠的肺对颗粒敏感性高，并且，在毒理学试验中，往往采用极高的研究材料暴露浓度。这些研究结果也许是提供了研究材料的潜在危害可能性，但是这并不一定适合于人类暴露情况。因此，当试图对人类接触各种颗粒物质进行安全性评价时，大鼠的研究资料仅仅提供了安全限度。并且，在进行安全性评价时。有一点很关键的问题往往被忘记或忽视，那就是危险性＝危害＋接触情况（评价）。但是更多时候，接触情况这一部分会被忽略而将危害性与危险性等同起来。这是一个很重大的疏忽，因为即使是很大危害性的物质如果没有接触的可能性那么其危险性也就很小了。因此，进行危险性评价时，接触这一要素很重要。
举个例子：近来毒理学研究证明大鼠气管注入高剂量单壁纳米碳管引起了超常的异体组织反应。然而，这个结果在生理学角度是否适宜还有待于确定，主要因为职业接触评价研究显示工作车间纳米碳管的气溶胶接触水平几乎是可以忽略不计的。
何为纳米颗粒对呼吸健康的影响？
三种颗粒类型对大鼠危害性的研究证明：在同质量浓度或等气管注入剂量下，超细或纳米颗粒比同材料更大粒径颗粒引起更严重的肺部炎症及并发的肿瘤等损害作用。颗粒表面特性如表面化学性质和表面积在纳米颗粒毒性方面起了重要作用。这些危害是由吸入的单一颗粒状态的纳米颗粒引起高沉积量引起而非聚集颗粒造成。有些证据表明，吸入的纳米颗粒沉积于肺泡区后，可逃避巨噬细胞的防御监视作用而迁移至间质区，而间质区被认为是呼吸道中最易受攻击的解剖部位。
由于目前有关纳米材料的健康，安全和环境相关资料量很少，所有在对纳米颗粒的潜在危险性得出结论之前，对各种纳米材料进行危害性研究是必要的。更何况，不同的纳米颗粒类型，其毒性也很可能不同。包括其他很多颗粒和纤维类型物质。并不一定所有纳米颗粒均是无害的或是有毒的。
颗粒表面包被
  除了前面提到的种属差别和接触评价之外，其他一些变量如表面包被情况也很可能在颗粒毒性产生以及相应的安全评价中有重要地位
有关这一点，我们近来曾报道过不同表面包被的颗粒引起的肺部毒性不同。我们用肺部生物测定的毒理学方法对不同包被或处理的工业用TiO2颜料进行了研究。结果表明其中一种包被类型的TiO2颗粒引起的肺部炎症比其他表面类型的颗粒强。
表面包被的有无使纳米颗粒的毒性情况变得复杂。就像上面提到的，大多数纳米颗粒与细颗粒的相对毒性研究报道证明超细或纳米TiO2颗粒可比细颗粒产生更重的肺部炎症。而我们的研究结果也显示，未包被的TiO2纳米棒和量子点（～50nm）并没有比细TiO2（～300nm）产生更重的大鼠肺部炎症。我的预试验中也得出未包被的石英纳米颗粒（～50nm）引起的炎症反应比细颗粒（～1.6um）弱。这也许是一个重要的结果，因为结晶型二氧化硅是一种高毒性的颗粒类型，且被IRAC（国际癌症研究中心）归类为І类人类致癌物.
结论：
  总之，纳米材料相关健康与安全问题的争论还处于一个较早阶段。因此，对纳米材料接触的潜在危害性和危险性得出一个大范围的结论还不成熟，因为有关纳米材料的吸入毒性资料太少太散。同样地，纳米材料的皮肤接触和消化道接触的健康危险性资料几乎没有。因此，我们此时需要的是大家对纳米颗粒危害性性或者说是毒性研究执行相一致的方法学和试验方案以及对车间接触进行评价，以更好地查明纳米材料对人类健康的影响。