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    纳米材料的安全性(摘选-纳米材料基础应用丛书)

          随着纳米科技的飞速发展,越来越多的纳米材料产品开始进入人们的日常生活,人类的衣食住行等各个方面无不受其影响。作为纳米材料的基本结构单元,纳米微粒具有极高的化学活性,其环境释放量和进入人体飞的可能性将随着纳米材料的广泛应用而显著增加,纳米微粒对人类健康与环境带来什么样的影响?人们又该如何应对呢?

          早在几十年前人们就已经认识到吸入粒子会损害肺部、动脉内壁和心血管系统,一项长达20多年的与大气颗粒物有关的长期流行病学研究结果表明,人的发病率和死亡率与生活环境中大气颗粒物浓度及尺寸密切相关,小于2.5um的颗粒的增加导致死亡率显著增加。著名的伦敦大雾过后两周内有4000多人突然死亡,研究结果显示其主要是由于空气中细小的纳米微粒大量增加造成的。在自然界,尘埃等生物系以外的纳米物质大多以污染物、有害物质的形式出现。显然,纳米材料对环境及人类健康的潜在危害也是不容小视的。

           纳米材料安全性问题的研究最早可以追朔到1997年,英国牛津大学和蒙特利尔大学的科学家发现防晒霜的二氧化钛/氧化锌纳米微粒能引发皮肤细胞中的自由基,从而破坏DNA。此后,纳米微粒对于动物及人体的毒副作用相继被发现与报导。例如,巴基球可以在土壤中毫无阻碍地穿越,很容易被蚯蚓吸收,并通过食物链进入鱼的体内,巴基球会导致幼鱼的脑部损伤以及基因功能的改变;碳纳米微粒(35nm)可经嗅觉神经直接进入脑部;金纳米微粒可以通过胎盘屏障由母体进入到胎儿体内;硒化镉纳米微粒(量子点)可在人体中分解,由此可能导致镉中毒;磁性纳米微粒物在小鼠的血管内会逐渐变大,并将血管堵塞,最后导致小鼠死亡;碳纳米管进入大鼠和小鼠肺部后,会以一定的方式进入肺泡,并长期停留,在低浓度下都可导致肺部肉芽肿的形成,但是并没有伴随在通常情况下由石棉和无机粉尘形成的肉芽肿所持有的炎性症状;在含有20nm聚四氟乙烯微粒的空气中生活15min,就导致大多数大鼠在4h内死亡;对氧化锆、二氧化钛和二氧化铈等极难溶解的纳米微粒以及氧化锌、氧化铁和磷酸三钙盐等可适度溶解的纳米微粒与已知部分有毒和无毒物质进行比较研究也表明,氧化锌、氧化铁等纳米微粒具有特殊的生物毒性反应,对人体和啮齿动物细胞具有类似于石棉的毒性。

           东京大学、日本电器公司等机构的实验表明,在使用量正常的情况下,不含金属等杂质的纯净碳纳米管对人体细胞基本无害。他们制成了不含杂质且直径统一为100nm的“标准物质”,把碳纳米管放进人体细胞培养液中使其溶解,观察其是否妨碍细胞分裂。结果显示,当1L培养液混有0.1g碳纳米管时,细胞分裂不受影响响;