納米材料毒性和安全性研究進展

沈 琳（燕山大學里仁學院，河北秦 皇島 066004）

納米材料毒性和安全性研究進展

沈 琳
（燕山大學里仁學院，河北秦 皇島 066004）

自從納米材料問世以來，對納米材料的研究不斷取得進一步的發展。目前，對其研究主要在以下幾個方面。一是對于納米組裝體系的設計方面，二是關于高性能的納米材料的合成方面，三是對納米涂層材料的設計的方面，四是對納米顆粒表面的修飾的方面。同時，在納米材料廣泛應用的同時，也帶來了安全方面的問題。尤其對于納米材料的毒性的研究具有重要的實際意義。本文首先討論了納米材料對人體產生危害的途徑，然后分析了納米材料危害人體健康的原理，最后說明了對納米材料的安全性研究取得的進展。

納米材料；納米技術；安全性；危害途徑；評價

1 納米材料對人體產生危害的途徑

1.1 呼吸系統能夠維持人體機體的新陳代謝以及其他重要的生理功能

由于納米材料在體積上很小，所以當空氣流動時，納米材料很容易被擴散到空氣當中。人體處在這樣的環境中，會使納米粒子通過呼吸道進入到人體當中。并且納米顆粒表面積較大，進入到肺部時會對肺部產生影響。尤其是納米顆粒中有自由基，屬于超細顆粒物，如果讓其穿透了肺間質的時候，會和肺間質細胞產生化學作用，這樣很容易引起肺部的疾病。

1.2 皮膚對于人體抵抗外界的損害來說是非常好的一道屏障

起到防火墻的作用。雖然皮膚作為防火墻具有良好的防御作用，但是對于納米顆粒來說皮膚的防御作用會大打折扣。這是因為納米顆粒粒徑非常小，而且其表面的性質可以發生改變而適應皮膚間的孔隙，從而能夠穿透皮膚而到達人體當中。并且由于人體的皮膚很容易出現損傷，因此一旦皮膚受損，納米顆粒就會乘虛而入，從而進入到人體當中而造成某些疾病的產生。

1.3 我國目前在很多產品當中都使用了納米材料作為包裝的原料

比如牙膏的包裝，藥品膠囊的包裝，口香糖的包裝，藥品添加劑的包裝等等。所以，當人體在消費這些食品的時候，會將納米材料通過消化道而吸收到人體當中。另外，人體在呼吸的過程中也會產生呼吸道的纖毛運動以及黏液運動，這些運動會將納米顆粒帶到人體的食道當中，從而進入到消化道，引起消化道的疾病。

2 納米材料危害人體健康的原理分析

納米材料對人體健康的影響主要是自由基這一物質。據大量的實驗數據分析表明，在實驗中納米材料會產生活性氧自由基這一物質。該物質會對線粒體的代謝產生影響。這是因為納米顆粒在粒徑上以及化學成分上能夠與線粒體產生化學反應，使線粒體的代謝發生相應的改變。這一代謝的變化會影響人體抗氧化的防御機制，從而降低人體的抵抗能力。如果納米顆粒通過上述途徑沉積在人體的肺部之后,會破壞細胞膜，然后進入到細胞的內部。這時納米顆粒會和其中的核酸等物質發生化學反應，從而使細胞的分子結構發生改變，最后會造成分子功能的改變。納米材料中產生的自由基會通過使細胞膜過氧化而對之進行破壞，阻礙細胞正常功能的運轉。不過根據實驗結果，自由基對基因的質量以及濃度沒有太大的影響，對線粒體的活性影響也不大。納米材料對于細胞的損害最典型的在于其對巨噬細胞骨架上。如果納米顆粒的濃度達到一定的程度，會對細胞骨架正常功能的運行產生阻礙甚至消除的影響。具體來說，高濃度的納米顆粒會對細胞間的物質轉運產生一定的阻礙，從而造成細胞硬度過高，導致巨噬細胞喪失其吞噬能力,這樣最終會對細胞的增殖產生影響,人體的表現為患上肺部慢性炎癥。另外，人體在呼吸的過程中也會產生呼吸道的纖毛運動以及黏液運動，這些運動會將納米顆粒帶到人體的食道當中，從而進入到消化道，引起消化道的疾病。

3 對納米材料的安全性研究取得的進展

目前就世界范圍內來看，外國對于納米材料的安全性取得了較大的進步，對納米材料對于人體以及自然生態的影響有了一定的認知，初步的建立了納米材料安全性評價機制。我國對于納米材料在安全性方面的研究不是很多，資料也不充足，但是很多與之有關的方面的專家提供了一些具有借鑒意義的資料。目前國內外關于納米材料安全性的研究以及評價獲得了共同的認知。針對納米材料的安全性，要從以下幾個方面入手來進行研究。一是危害認定的方面，二是危害途徑評定的方面，三是毒性評估的方面，四是危險度特征分析的方面。其次要合理的安排對納米材料進行安全性評價的步驟。要科學合理的組織好納米材料的安全性評價的步驟，需要與上述的納米材料進入到人體的途徑相結合，從而來有效的確定其步驟。具體來說，對納米材料的安全性進行評價的步驟要從四大方面進行分析。一是從危害途徑的方面進行分析，對納米材料進行危害評價需要通過以下的方式。要判斷產品的生產和使用過程中有沒有造成納米材料的泄漏。并且在使用后的廢棄環節中要保證納米材料沒有泄漏到環境當中。另外，要判斷納米材料有沒有通過空氣或者土壤或著水進行傳播。二是從危害特征的方面進行分析，對納米材料的危害特征進行研究需要對人體和環境介質進行評價，將其與納米顆粒的危害形式和途徑以及其危害率聯系起來并且要科學的判斷那些形式容易造成納米顆粒的滯留或者積蓄。三是從危害識別和表征的方面進行分析，這一方面要求在評價納米材料的危害特性時要進行一系列的生物實驗，通過詳細的實驗數據來明確人體和納米材料在劑量上的關系。四是從危險度評價的方面進行分析。對納米材料的危險度進行評價需要判斷實驗模型能否良好的對納米材料的劑量以及反應關系進行觀察和記錄。要通過實驗模型來確定三個方面的實驗內容，一是最大無作用的劑量，二是遲發性運動的障礙，三是預測無效應的濃度。上述的方面表明我國對于納米材料的安全性有了一定程度的發展。

4 小結

在納米材料的應用中，對其安全性的研究理論也相應不斷的問世。國內外對于納米材料安全性的研究上有一些的共同點，那就是納米材料對人體的組織器官以及細胞分子等會產生或大或小的影響。納米技術方興未艾，對于各個國家來說都有十分重要的意義。因此，要將納米材料的安全性評價作為重要的工作來看展，確保納米材料的安全性，促進納米技術的發展。

[1]劉桐,唐慧琴,張學華.鍍銀納米碳管的抗菌研究[J].真空科學與技術學報,2007,27（04）:269-273.

[2]張莉芹，袁澤喜．納米技術和納米材料的發展及其應用[J].武漢科技大學學報,2006,26（03）:235-237．

[3]張浩,劉秀玉.納米技術在建筑涂料中的應用及前景[J].涂料工業,2012,42（05）:72-74.