納米材料的潛在危害（一）
發布時間：2010-01-14 共1頁
我們可以預測到納米技術的快速發展，它將導致通訊技術的加速和設備的微型化，提高暴破技術的有效性和鋼板穿刺技術的優化等許多方面。在納米領域許多新的技術的運用，可能導致對人體的損害，而且不僅限于以上這些納米技術。在考慮納米技術特有的危害時，研究小組更關注納米顆粒，換句話說正是因為納米的微粒子性使得這些分散顆粒具有獨特性能。我們明白，制造這種微粒的原因，正是因為這樣的微粒子特性使得它與眾不同。這些特性不僅影響它的理化性質，還會導致它的生物學活性的改變。同樣地，我們可以通過了解暴露于類似納米大小的微粒子找到一些證據。比如，石棉以及燃燒產生的納米顆粒。
我們能從石棉中汲取什么教訓？
石棉的危害眾所周知，主要是石棉可以導致很多疾病。在英國，每年就有2，000人死于間皮瘤，曾經就是因為石棉的一些特性，使得它被廣泛使用。它有良好的纖維和耐腐蝕性，不易被破壞。現在我們已經知道，它的毒性正與它的纖維直徑（因為石棉纖維直徑小于3μm，可以被吸入呼吸性細支氣管）、長短（長度大于15μm就不能被巨噬細胞吞噬）以及在肺組織中的難溶解性有關。因此，石棉纖維在呼吸道中易進入而難清除的特性將會引發刺激作用導致纖維化和癌變。這些物理特性以及纖維表面的化學活性都是有相當危害的，當然吸入的危險性還與吸收的劑量相關。幾乎所有的纖維制品都遵照這些規則，有些也會因為它們的理化性質不同而有所差別。由于溫石棉在肺組織中溶解性較閃石類石棉高，因此溫石棉較不容易導致間皮瘤。還有，天然的毛沸石因其較高的表面活性而更具危險性，在土耳其一些村民因接觸天然毛沸石患上了間皮瘤。
碳和其他納米管和石棉一樣能被生產，但比石棉纖維更精細，并且吸入后比較難清除。它們中有些非常堅硬， 并且一旦進入將持續存在于組織中。可以預測，如果吸入足夠多的數量，將會導致間皮瘤。正如Paracelsus指出，劑量是關鍵。死于石棉疾病的人，通常每克干肺組織中就有數百萬根纖維，是從空氣中每毫升數根纖維吸入（更確切地說是從每次呼吸吸入幾百根纖維或者每天吸入數百萬根纖維）數月或者數年的結果。因此，一個納米管生產企業不僅要求生產工人，也包括那些工序中可能接觸的所有使用和處理的工人，都要求做好相應的防護，防止職業暴露。目前，新建企業通常規模較小，并且生產出來的納米管常緊緊地簇擁在一起；可以預測，這些情況今后將會改善。
從空氣污染研究中獲得的教訓
碳的核粒子燃燒后會聚集在一起形成比納米直徑大些的聚合物。目前有兩類研究機構在研究這樣的粒子產生的毒性。一類研究機構是在美國紐約曼切斯特berd?rster和他的同事們，他們在實驗室中研究納米大小的顆粒在大鼠肺中的清除和存留。另一類是美國的流行病學家們，他們已經研究出在很低濃度下空氣污染和死亡之間的關系。并且，在他們的觀察報告中闡明，這些粒子的暴露與心臟病引起的死亡顯著相關。這也表明這種微粒能夠產生毒效應，當存在較多數量的粒子時它們能引起炎癥并對血凝有次生影響，即使吸入的總量較少。
但是對于這個復雜的假設，流行病學者提供了很少的支持，而在研究與空氣污染暴露相關的炎癥標記物和聚集因素的變化中提供了一些證據。到目前為止，由于納米的微粒子性帶來的影響，只能提供較弱的證明。另一方面，現在已經有相當多的實驗證據證明同等材料納米顆粒要比大顆粒的毒性要強的多[5]。這種增強的毒性可以用空氣中污染顆粒與表面污染的相關性來解釋，例如，被金屬離子和有機分子污染后的危害。此外，顆粒的大小也是很重要的一個因素，在40nm以下的顆粒，不僅物理性質不同而且很容易和細胞膜表面結合；目前已有文獻報導吸入的納米顆粒很可能通過中樞神經系統沿著嗅神經和三叉神經進入大腦。
至于肺毒性，對于所有的可吸入顆粒已經有了充分的證據，毒性的主要決定因素是總吸入表面積和附加載體表面的增加或減少，它的獨特功能是在與組織的相互作用中釋放各種離子。這種毒性最明顯的病理表現為炎癥反應，但也有并不引起炎癥的可能，低濃度的納米顆粒可能只引起肺內表皮細胞的直接刺激作用，在短期和長期接觸下均可導致次級血管的改變，導致心臟病發作的危險性增加。
現在這些結論只是基于實驗室結果、流行病學假設以及職業病醫師對特殊事物的觀注。例如，焊接工和許多其他技術工人都暴露在含高濃度的納米顆粒煙氣中，然而他們并不知道他們正處于一個死于心臟病的高風險當中。粉塵顆粒（和二氧化氮）高暴露中常出現在廚房，但是和這些暴露相關的危害很少被提及。現在對納米顆粒的暴露已經有所了解。然而，我們必須提醒，微小顆粒具有不同活性，并且毒性通常要比大顆粒的同等材料強。這需要特別關注。
我們能從石棉中汲取什么教訓？
石棉的危害眾所周知，主要是石棉可以導致很多疾病。在英國，每年就有2，000人死于間皮瘤，曾經就是因為石棉的一些特性，使得它被廣泛使用。它有良好的纖維和耐腐蝕性，不易被破壞。現在我們已經知道，它的毒性正與它的纖維直徑（因為石棉纖維直徑小于3μm，可以被吸入呼吸性細支氣管）、長短（長度大于15μm就不能被巨噬細胞吞噬）以及在肺組織中的難溶解性有關。因此，石棉纖維在呼吸道中易進入而難清除的特性將會引發刺激作用導致纖維化和癌變。這些物理特性以及纖維表面的化學活性都是有相當危害的，當然吸入的危險性還與吸收的劑量相關。幾乎所有的纖維制品都遵照這些規則，有些也會因為它們的理化性質不同而有所差別。由于溫石棉在肺組織中溶解性較閃石類石棉高，因此溫石棉較不容易導致間皮瘤。還有，天然的毛沸石因其較高的表面活性而更具危險性，在土耳其一些村民因接觸天然毛沸石患上了間皮瘤。
碳和其他納米管和石棉一樣能被生產，但比石棉纖維更精細，并且吸入后比較難清除。它們中有些非常堅硬， 并且一旦進入將持續存在于組織中。可以預測，如果吸入足夠多的數量，將會導致間皮瘤。正如Paracelsus指出，劑量是關鍵。死于石棉疾病的人，通常每克干肺組織中就有數百萬根纖維，是從空氣中每毫升數根纖維吸入（更確切地說是從每次呼吸吸入幾百根纖維或者每天吸入數百萬根纖維）數月或者數年的結果。因此，一個納米管生產企業不僅要求生產工人，也包括那些工序中可能接觸的所有使用和處理的工人，都要求做好相應的防護，防止職業暴露。目前，新建企業通常規模較小，并且生產出來的納米管常緊緊地簇擁在一起；可以預測，這些情況今后將會改善。
從空氣污染研究中獲得的教訓
碳的核粒子燃燒后會聚集在一起形成比納米直徑大些的聚合物。目前有兩類研究機構在研究這樣的粒子產生的毒性。一類研究機構是在美國紐約曼切斯特berd?rster和他的同事們，他們在實驗室中研究納米大小的顆粒在大鼠肺中的清除和存留。另一類是美國的流行病學家們，他們已經研究出在很低濃度下空氣污染和死亡之間的關系。并且，在他們的觀察報告中闡明，這些粒子的暴露與心臟病引起的死亡顯著相關。這也表明這種微粒能夠產生毒效應，當存在較多數量的粒子時它們能引起炎癥并對血凝有次生影響，即使吸入的總量較少。
但是對于這個復雜的假設，流行病學者提供了很少的支持，而在研究與空氣污染暴露相關的炎癥標記物和聚集因素的變化中提供了一些證據。到目前為止，由于納米的微粒子性帶來的影響，只能提供較弱的證明。另一方面，現在已經有相當多的實驗證據證明同等材料納米顆粒要比大顆粒的毒性要強的多[5]。這種增強的毒性可以用空氣中污染顆粒與表面污染的相關性來解釋，例如，被金屬離子和有機分子污染后的危害。此外，顆粒的大小也是很重要的一個因素，在40nm以下的顆粒，不僅物理性質不同而且很容易和細胞膜表面結合；目前已有文獻報導吸入的納米顆粒很可能通過中樞神經系統沿著嗅神經和三叉神經進入大腦。
至于肺毒性，對于所有的可吸入顆粒已經有了充分的證據，毒性的主要決定因素是總吸入表面積和附加載體表面的增加或減少，它的獨特功能是在與組織的相互作用中釋放各種離子。這種毒性最明顯的病理表現為炎癥反應，但也有并不引起炎癥的可能，低濃度的納米顆粒可能只引起肺內表皮細胞的直接刺激作用，在短期和長期接觸下均可導致次級血管的改變，導致心臟病發作的危險性增加。
現在這些結論只是基于實驗室結果、流行病學假設以及職業病醫師對特殊事物的觀注。例如，焊接工和許多其他技術工人都暴露在含高濃度的納米顆粒煙氣中，然而他們并不知道他們正處于一個死于心臟病的高風險當中。粉塵顆粒（和二氧化氮）高暴露中常出現在廚房，但是和這些暴露相關的危害很少被提及。現在對納米顆粒的暴露已經有所了解。然而，我們必須提醒，微小顆粒具有不同活性，并且毒性通常要比大顆粒的同等材料強。這需要特別關注。
