纳米材料毒性和安全性研究进展

沈 琳（燕山大学里仁学院，河北秦 皇岛 066004）

纳米材料毒性和安全性研究进展

沈 琳
（燕山大学里仁学院，河北秦 皇岛 066004）

自从纳米材料问世以来，对纳米材料的研究不断取得进一步的发展。目前，对其研究主要在以下几个方面。一是对于纳米组装体系的设计方面，二是关于高性能的纳米材料的合成方面，三是对纳米涂层材料的设计的方面，四是对纳米颗粒表面的修饰的方面。同时，在纳米材料广泛应用的同时，也带来了安全方面的问题。尤其对于纳米材料的毒性的研究具有重要的实际意义。本文首先讨论了纳米材料对人体产生危害的途径，然后分析了纳米材料危害人体健康的原理，最后说明了对纳米材料的安全性研究取得的进展。

纳米材料；纳米技术；安全性；危害途径；评价

1 纳米材料对人体产生危害的途径

1.1 呼吸系统能够维持人体机体的新陈代谢以及其他重要的生理功能

由于纳米材料在体积上很小，所以当空气流动时，纳米材料很容易被扩散到空气当中。人体处在这样的环境中，会使纳米粒子通过呼吸道进入到人体当中。并且纳米颗粒表面积较大，进入到肺部时会对肺部产生影响。尤其是纳米颗粒中有自由基，属于超细颗粒物，如果让其穿透了肺间质的时候，会和肺间质细胞产生化学作用，这样很容易引起肺部的疾病。

1.2 皮肤对于人体抵抗外界的损害来说是非常好的一道屏障

起到防火墙的作用。虽然皮肤作为防火墙具有良好的防御作用，但是对于纳米颗粒来说皮肤的防御作用会大打折扣。这是因为纳米颗粒粒径非常小，而且其表面的性质可以发生改变而适应皮肤间的孔隙，从而能够穿透皮肤而到达人体当中。并且由于人体的皮肤很容易出现损伤，因此一旦皮肤受损，纳米颗粒就会乘虚而入，从而进入到人体当中而造成某些疾病的产生。

1.3 我国目前在很多产品当中都使用了纳米材料作为包装的原料

比如牙膏的包装，药品胶囊的包装，口香糖的包装，药品添加剂的包装等等。所以，当人体在消费这些食品的时候，会将纳米材料通过消化道而吸收到人体当中。另外，人体在呼吸的过程中也会产生呼吸道的纤毛运动以及黏液运动，这些运动会将纳米颗粒带到人体的食道当中，从而进入到消化道，引起消化道的疾病。

2 纳米材料危害人体健康的原理分析

纳米材料对人体健康的影响主要是自由基这一物质。据大量的实验数据分析表明，在实验中纳米材料会产生活性氧自由基这一物质。该物质会对线粒体的代谢产生影响。这是因为纳米颗粒在粒径上以及化学成分上能够与线粒体产生化学反应，使线粒体的代谢发生相应的改变。这一代谢的变化会影响人体抗氧化的防御机制，从而降低人体的抵抗能力。如果纳米颗粒通过上述途径沉积在人体的肺部之后,会破坏细胞膜，然后进入到细胞的内部。这时纳米颗粒会和其中的核酸等物质发生化学反应，从而使细胞的分子结构发生改变，最后会造成分子功能的改变。纳米材料中产生的自由基会通过使细胞膜过氧化而对之进行破坏，阻碍细胞正常功能的运转。不过根据实验结果，自由基对基因的质量以及浓度没有太大的影响，对线粒体的活性影响也不大。纳米材料对于细胞的损害最典型的在于其对巨噬细胞骨架上。如果纳米颗粒的浓度达到一定的程度，会对细胞骨架正常功能的运行产生阻碍甚至消除的影响。具体来说，高浓度的纳米颗粒会对细胞间的物质转运产生一定的阻碍，从而造成细胞硬度过高，导致巨噬细胞丧失其吞噬能力,这样最终会对细胞的增殖产生影响,人体的表现为患上肺部慢性炎症。另外，人体在呼吸的过程中也会产生呼吸道的纤毛运动以及黏液运动，这些运动会将纳米颗粒带到人体的食道当中，从而进入到消化道，引起消化道的疾病。

3 对纳米材料的安全性研究取得的进展

目前就世界范围内来看，外国对于纳米材料的安全性取得了较大的进步，对纳米材料对于人体以及自然生态的影响有了一定的认知，初步的建立了纳米材料安全性评价机制。我国对于纳米材料在安全性方面的研究不是很多，资料也不充足，但是很多与之有关的方面的专家提供了一些具有借鉴意义的资料。目前国内外关于纳米材料安全性的研究以及评价获得了共同的认知。针对纳米材料的安全性，要从以下几个方面入手来进行研究。一是危害认定的方面，二是危害途径评定的方面，三是毒性评估的方面，四是危险度特征分析的方面。其次要合理的安排对纳米材料进行安全性评价的步骤。要科学合理的组织好纳米材料的安全性评价的步骤，需要与上述的纳米材料进入到人体的途径相结合，从而来有效的确定其步骤。具体来说，对纳米材料的安全性进行评价的步骤要从四大方面进行分析。一是从危害途径的方面进行分析，对纳米材料进行危害评价需要通过以下的方式。要判断产品的生产和使用过程中有没有造成纳米材料的泄漏。并且在使用后的废弃环节中要保证纳米材料没有泄漏到环境当中。另外，要判断纳米材料有没有通过空气或者土壤或着水进行传播。二是从危害特征的方面进行分析，对纳米材料的危害特征进行研究需要对人体和环境介质进行评价，将其与纳米颗粒的危害形式和途径以及其危害率联系起来并且要科学的判断那些形式容易造成纳米颗粒的滞留或者积蓄。三是从危害识别和表征的方面进行分析，这一方面要求在评价纳米材料的危害特性时要进行一系列的生物实验，通过详细的实验数据来明确人体和纳米材料在剂量上的关系。四是从危险度评价的方面进行分析。对纳米材料的危险度进行评价需要判断实验模型能否良好的对纳米材料的剂量以及反应关系进行观察和记录。要通过实验模型来确定三个方面的实验内容，一是最大无作用的剂量，二是迟发性运动的障碍，三是预测无效应的浓度。上述的方面表明我国对于纳米材料的安全性有了一定程度的发展。

4 小结

在纳米材料的应用中，对其安全性的研究理论也相应不断的问世。国内外对于纳米材料安全性的研究上有一些的共同点，那就是纳米材料对人体的组织器官以及细胞分子等会产生或大或小的影响。纳米技术方兴未艾，对于各个国家来说都有十分重要的意义。因此，要将纳米材料的安全性评价作为重要的工作来看展，确保纳米材料的安全性，促进纳米技术的发展。

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