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      納米材料的潛在危害
      發布時間:2012-4-1 9:23:36 瀏覽次數:3859

          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,F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[1]。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?梢灶A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[2]。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[3]。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[4]。
          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[6];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[7]。
          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[8,9]。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?赡苤灰鸱蝺缺砥ぜ毎闹苯哟碳ぷ饔,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[10]。
          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,F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。
          我們可以從納米顆粒中預見到什么?
          2006年在日本舉行的關于納米技術商貿科技展覽會上,幾百家公司展示了他們的產品。這些產品中大部分顯而易見地包含許多納米顆粒,它們很容易進入市場。一位研究學者在非正式的場合報導過,他寄出的一份樣品在郵寄過程中發生自燃。盡管感到某些不安,但正如我原先寫道:“…據我們所知,仍然沒有人因人造的納米材料而受到傷害。”然而,在2006年4月的一天,德國聯邦危險評估協會召回了市場上一種用神奇的納米材料制成的用作浴室清潔和衛生的氣霧劑,因為它在使用過程中至少導致了90位客戶出現呼吸系統癥狀,其中幾個人因嚴重的肺水腫而住院[11]。至于這個產品中包含什么仍然不是很清楚,但在表面上看這個產品的表面涂有硅石納米層。我們不用花太多的想象去推測氣泡上的這樣一個納米層會起到什么效果。
          對于職業病醫生,他們會非常熟悉評價材料特有危害和人類潛在暴露的危險程序。然而,在特有的危害方面,有一個很好的例子,比如納米管,我們認為它們是有毒的,但是無法用實驗室數據來解釋,因為這些管子總是簇擁在一起,在給小鼠做毒性實驗時,很難象測試石棉一樣控制劑量。因此,到目前為止仍沒有可靠的結論[12]。納米管分離得到單個纖維并不是最主要的問題,最主要的是如何在空氣中測量它們[13]。目前認為,如果象現在對待石棉一樣去對待它們應該不會產生嚴重后果。
          關于潛在暴露,考慮含納米管產品的生命周期是很重要的。它們將毫無疑問地被用來給某些原料增強和賦予某些新的特性。這些材料會出現什么情況?它們被加工過嗎?它們如何處置?在工藝發展的早期,由于石棉的慘訓,這些事情必須考慮。目前,這些潛在暴露主要是在大學實驗室和小型實驗工場以及許多相關的附加程序中。然而,現在很輕易就可以從實驗室工作人員那里拿到一瓶納米管,它看上去就象煙灰,正如我曾經得到一份青石棉樣品一樣容易。
          在考慮任何新的納米顆料時都可以使用類似方法。它的毒性怎樣?如何生產?將來如何使用?濫用后會怎樣?怎么降解或處置?在它生命周期的不同階段,哪些人可能會暴露,暴露程度如何?假如,用作燃料的催化劑用來增加功效和減少CO2排放,它能增加或減少廢氣排放的毒性嗎?如果它被用在象口紅或防曬霜的化妝品中,它能增加或減少紫外線對皮膚的副作用嗎?如果它是一個金屬粒子被用在醫學影像中,包括所有能考慮到的對內皮和心臟的副作用的毒性測試嗎?
          目前來自納米顆粒的危險環節主要如下:
          來自商品的意外吸入事件;
          生產工人中吸入事件;
          生產工人吸入納米管;
          化妝品中由于新粒子的不當使用造成皮膚損害;
          操作中出現暴炸/火災;
          注射靜脈中對納米藥物或者顯像劑出現意想不到的反應。

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