纳米材料的毒理学和生物安全性研究进展
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纳米材料的毒理学和生物安全性研究进展
刘建军何浩伟龚春梅庄志雄
纳米材料是指物质结构在三维空间内至少有一维处于
纳米尺度…（０．１—１００ｌｌｍ，１ａｍ＝１０一ｍ），或由纳米单元构
成的材料，被誉为“２１世纪的新材料”，这一概念首先是由美
国国家纳米计划（ＮＮＩ）提出来的。这些具有独特物理化学
性质的纳米材料，对人体健康以及环境将带来的潜在影响，
目前已经引起公众、科学界以及政府部门的广泛关注。随着
纳米技术的完善和应用规模的扩大，纳米材料将被迅速普及
和广泛应用旧ｏ。
据报道，目前世界范围内市场上有超过４００种消费品建
立在纳米材料的基础之上ｐ１，预计到２０１４年全球市场的纳
米科技产品价值将达２．６兆亿美元ＭＪ。为了了解应用于这
些产品中的纳米材料的潜在影响，就要熟悉和掌握其潜在暴
露风险、材料性质、产品生命周期及其在每一点性质和周期
上的潜在危险”Ｊ。自２０００以来，国内外对于纳米材料的生
物安全性和毒理学问题展开了日益深入的讨论和研究净“。
一、纳米材料的特殊效应和应用
纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、
化学特性”］，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电，
原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导
电。这是由于纳米材料特有的４大特殊效应所致¨１：即小尺
寸效应（８ｍａＬｌｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔ）、表面效应（￥ｕｒｆａｃｅｅｆｆｅｃｔ）、量子尺
寸效应（ｑｕａｎｔｕｍｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔ）和量子隧道效应（ｑｕａｎｔｕｍ
ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ
ｅｆｆｅｃｔ）；上述效应可导致纳米材料具有异常的吸附
能力、化学反应能力、分散与团聚能力，上述特性在赋予纳米
材料广泛应用的同时也带来一系列的负面效应。这些已被
证实，以及有待被证实的负面效应给当前迅猛发展的纳米科
技带来了一定的隐患。现将纳米材料理化特性涉及的应用
研究领域归纳如表１［９－１０３。
二、纳米材料的毒理学研究现状
Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ等０１１］２００４年首先提出了“纳米毒理学”
（ｎａｏｎｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ）这一概念，次年Ｏｂｅｒｄ／Ｓｒｓｔｅｒ等¨２１发表文章
支持这一概念并称之为“从超细颗粒物的研究中演变而来
的新学科”。自从Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ等发表论文之后，纳米毒理学
的发展步人了新轨道，在世界范围内召开的关于纳米材料毒
理学的会议越来越多，在各大学术网站上搜索到相关文章也
逐年增多。
ＤＯＩ：１０．３７６０／ｃｒａａ．ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－９６２４．２００９．０２．０１６
基金项目：深圳市科技计划（２００７０２１５９）
作者单位：５１８０２０深圳市疾病预防控制中心毒理研究室
通信作者：庄志雄，Ｅｎｕ６１：ｊｕｎｉｉ８＠１２６．咖
?１５９?．综述．
表１纳米材料理化特性涉及的应用研究领域‘９‘１０］研究应用领域材料和应用举例
电子学
磁学
光学
生物医药能源化工环保化工建筑、机械电极（纳米碳管）、超导体、导电及绝缘浆料、量子器件、量子计算机等
纳米磁性材料、磁靶向制剂、固定化酶、生物分离提纯、磁记录、纳米微品软磁材料等化妆品（ＴｉＯ：）、隐身材料、发光材料、光通讯、光储存、光电脑等
纳米，Ｅ物医用材料（纳米羟基磷灰石）、生物薄膜、药物载体、蕈冈传送载体、药物输送、控释系统、纳米牛物传感器等
纳米催化、储能（碳纳米管储氢）、蓄热及能源转换、保温节能（纳米Ｓｉ０２）等
抗生素材料（纳米Ａｇ，Ｔｉ０２）、功能涂料（纳米Ｚｎ０２，Ｆｅ２０３）有害气体治理、废水处理、阻声降噪等
超硬、高强、岛韧、超塑性材料等
已有研究表明，纳米材料经吸人、皮肤、消化道及注射等
途径与机体接触后能迅速进入体内，并容易通过血脑、睾丸、
胚胎等生物屏障分布到全身各组织。纳米颗粒往往比相同
剂量、相同组分的微米级颗粒物更容易导致肺部炎症和氧化
损伤。现有的细胞水平、动物实验和一些零星的人群研究结
果显示，人造纳米材料可以引起氧化应激、炎症反应、ＤＮＡ
损伤、细胞凋亡、细胞周期改变、基因表达异常，蛋白质差异
表达，并可引起肺、心血管系统及其他组织器官的损害。我
们从纳米毒理学研究的不同层次分类阐述纳米材料毒理学
研究的概况，并对研究较多的材料（纳米碳管、ＴｉＯ：等）举例
说明。
（一）纳米材料毒理学分子水平的研究
基因组学、后基因组学、毒物基因组学和蛋白质组学的
研究，都属于分子水平的范畴。迄今为止，国内外对纳米材
料毒性研究，主要还是采用形态学和酶活性等细胞毒性检测
和整体动物水平实验的方法，从分子水平进行机制方面的研
究并不普遍，目前已见纳米碳材料的蛋白质组学研究。
Ｗｉｔｚｍａｎｎ和Ｍｏｎｔｅｉｒｏ－Ｒｉｖｉｅｒｅ¨纠研究了多壁纳米碳管
（ＭＷＮＣＴ）对角质化细胞蛋白质组表达的影响。用０．４ｍｓ／
ｌＴｌｌ的ＭＷＮＣＴ处理角质化表皮细胞（ＨＥＫ）２４和４８ｈ，抽提
蛋白进行双向电泳，并检测ＩＬ－１Ｂ、ＩＬ－６、ＩＬ－８、ＩＬ－１０和ＴＮＦ．ａ
等细胞因子的变化。通过ＰＤＱｕｅｓＯＤ软件分析发现有
１５２个蛋白发生了显著的差异表达，细胞炎性因子ＩＬ－８浓度
在ＭＷＮＣＴ处理ＨＥＫ细胞２４和４８ｈ后显著增加，ＩＬ．１Ｂ在
４８ｈ时间点浓度显著上升，ＩＬ－６浓度则有所降低，ＴＮＦ－ａ的
浓度变得极低（＜０．０１ｐｇ／ｍ１）。这螳细胞因子的变化说明
ＨＥＫ暴露于ＭＷＮＣＴ后产生了炎症反应，而蛋白的差异表
达则说明纳米碳材料本身具有损伤性，对ＨＥＫ细胞蛋白质万方数据
?１６０?生堡趣堕医堂盘盔！Ｑ塑生２旦筮箜鲞筮呈魍￡蝤翌』旦型望鲤：塑！盟！Ｑ鲤：Ｙ吐塑：塑垒至
表达谱具有一定程度的影响。
杨军等采用高通量的蛋白质组技术研究人皮肤纤维细胞（ＨＳＦ）暴露于不同浓度的多壁纳米碳圈（ＭＷＮＣＯ）和ＭＷＮＣＴ后细胞蛋白质表达谱的变化，以探索纳米碳材料可能的健康效应。最后通过基质辅助激光解析电离时间飞跃质谱（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ．ＭＳ）鉴定了７个差异蛋白。说明纳米碳材料对ＨＳＦ细胞蛋白质表达谱有影响，因而对有机体可能有潜在的健康影响。
使用基因组学方法研究纳米材料的安全性也开展了一些。Ｄｉｎｇ等¨４０研究了ＨＳＦ暴露于ＭＷＮＣＯ和ＭＷＮＣＴ后细胞基因表达谱的变化情况，两种材料都激活了与细胞周期调控、胞内运输、代谢和应激反应相关的基因表达。而暴露于ＭＷＮＣＯ的细胞诱导了与外部刺激相关的基因表达，暴露于ＭＷＮＣＴ的细胞则诱导了炎症和免疫反应的基因表达。Ｃｕｉ等【１５Ｊ研究了胚肾细胞暴露于单壁纳米碳管（ＳＷＮＣＴ）下细胞基｝１４表达谱的情况，发现了与细胞周期调控细胞凋亡以及信号转导相关基因的显著表达。另外，还有Ｃｕｒｔａｉｎ＃ａｍ等所做的原代角质化细胞暴露于非细胞毒性剂量的ＳＷＮＣＴ后基因表达谱的变化，此表达谱和阴性对照组羰基铁的表达谱类似。Ｐａｐｉｓ等¨副通过差异显示技术研究纳米钴对ＢＡＬＢ３仍细胞ｍＲＮＡ表达的影响，结果得到１０段差异表达的序列，并指出纳米钴能激活细胞防御和修复机制途径。
（二）细胞水平的研究
这一水平的研究包括细胞成活率、细胞接种效应及增殖、细胞分化、细胞染色体畸变等实验，这方面的实验结果包括引起细胞凋亡、细胞周期改变、氧化应激、较常规材料有更强的细胞毒性，等等。其实机体细胞本身就是“纳米技术大师”，细胞中所有的酶都是能完成独特任务的“纳米机器”，外源纳米颗粒对细胞纳米机器的影响理论上应该是巨大的¨“。细胞水平的研究结果有助于纳米材料作用机制方面的研究，表２列举了一些常见纳米材料的体外细胞毒性研究结果¨８－２３］。另外，Ｚｈａｎｇ和ＳｕｎⅢ１在研究＂ｒｉ０２对人结肠癌细胞Ｌｓ．１７４的光催化作用时发现，纳米ＴｉＯ：容易吸附在细胞表面并聚集，并可经胞吞作用进入细胞质中，从而导致ＲＯＳ在细胞中的聚集。
（三）器官组织水平和整体动物水平
器官灌流是毒理学器官和组织水平研究的重要手段，是体外与体内实验的重要桥梁，常用的有心、肝、肾、肺、脑、小肠和皮瓣灌流。
鉴于纳米ＴｉＯ：在涂料、抗老化、污水净化、化妆品、抗静电等方面存在广泛应用，因而产量较高，对其毒性研究也较多。表３总结了现有的部分研究结果。在体内和体外的实验研究中，纳米尺度的ＴｉＯ：颗粒均比微米尺度的＇ｒｉＯ：颗粒对肺部的损伤程度大，这与纳米颗粒的小粒径和大比表面积有直接关系。实验方法主要包括：用支气管吸入法或支气管注入法将＂ｒｉｏ，颗粒导入动物体内¨１。
目前对于纳米碳管的在这一水平的毒性研究也相对较多：‰等旧刊用３种ＳＷＮＣＴ按不同剂量（０、３．３、１７．０ｍｓ／
表２常见人造纳米材料的体外细胞毒性研究结果
材料种类细胞毒性主要结果
尘具自‘明显的细胞毒
性，其细胞毒作』｝ｊ较浮
通水镁石纤维粉尘强
纳米银粉末ｆ１９］
纳米Ｆｅ２０３［２０ｌ
纳米Ｔｉ０２【２１。】
细胞成活率
相对增值率
（ＲＣＲ）
氧化性
细胞周期、
细胞凋亡
纳米羟基磷灰石［∞１细胞生长、端粒酶
活性
同等剂厦卜．，纳米级银
粒子比粒径较大的微米
级银粒子的体外细胞
毒性更大
纳米粒Ｆ可引起ＣＨＬ
细胞的氰化应激反应，
ＤＮＡ断裂，其细胞毒惟
与氧化性存在一定的
关联
适宜浓度的ｎ０２有较
高抑瘤率，也使胚胎成
纤维细胞内微核数日显
著升高，破坏细胞结构，
引起凋亡、坏死．使Ｂｅｌ一
７４０２细胞阻滞在Ｇ１期；
可以引起炎症、肺细胞
增牛等病理改变
显著抑制人结肠癌
ＳＷ４８０细胞的生长，其
作用机制与诱导细胞
凋Ｉ’：和卜－调细胞端粒
酶活性自‘关
表３纳米ＴｉＯ：的器官和组织水平毒理学研究结果
ｋｓ）对小鼠进行气管内滴入，小鼠出现剂量相关性肺组织肉芽肿，持续进行性非间质炎症，部分小鼠还出现严重的近支气管炎症和坏死，并向肺泡间隔延伸；Ｍｕｌｌｅｒ等用２种ＭＷＮＣＴ对ｓＤ大鼠进行气管内滴人（０．２、２．５ｍｓ／大鼠），发现ＭＷＮＣＴ可在呼吸道聚集也可散布于肺实质，并引发周围组织炎症反应、肉芽肿和纤维变性，具有剂量相关性；染毒６０ｄ后ＭＷＮＣＴ可以在肺内持续存在。另外，纽约州罗切斯特大学的一个研究小组让大鼠在含有２０ｔｌｍ聚四氟乙烯颗粒的空气中生活１５ｍｉｎ，就导致大多数大鼠在４ｈ内死亡。
（四）人体观察和群体水平的研究
近年来纳米技术快速发展，人造纳米材料大量应用于高精电子、医药、机械、宇航工业等，纳米产品的生产者、消费者、研究者及大众的暴露机会增加，人造纳米材料对人体建康和生态环境的潜在危害也得到广泛关注。从２０世纪开
万方数据
生堡塑陵匡堂盘壶兰塑玺！旦筮塑鲞筮！期￡堕翌！旦竺丛型，＆蝤！塑：！吐塑：堕垒兰
始，人们对气源性超细颗粒物的暴露水平已有显著增加，且
该暴露水平与心脑血管疾病的发病率和死亡率呈正相关。
但目前对纳米材料的潜在毒性，特别是人体观察和人群接触
的群体水平研究资料非常有限，远远不能满足危害认定和危
险度评价的要求，仅有一些零星的关于ＴｉＯ：粒子的对人体
皮肤渗透可能性的研究，但结果不一。目前还不能确定ＴｉＯ：
纳米粒子可经皮渗透而产生毒性影响，因此有专家认为应当
考虑光学催化后纳米粒子的毒性研究等汹］。重视人体观察
和群体水平的研究有利于提出管理和控制的措施，这也是纳
米毒理学的一项迫切任务。
（五）纳米材料毒性研究中的表征问题
随着研究的深入，人们发现完整而准确的纳米材料表征
是评价其对生物体潜在毒性的重要部分，目前仍有许多影响
纳米颗粒生物学活性的关键参数是未知的，受试材料的准确
表征是保证研究结果真实可靠的基础，能更直观地了解纳米
材料的特殊效应与其生物学效应之间的联系。因此，在纳米
材料的毒性研究中，如何表征其染毒时的状态、该状态对于
毒性研究结果的影响也是研究方向之一。
纳米颗粒的完整表征包括尺寸大小和分布、形状等其他
形态学特征（如结晶性、孔隙度、表面糙度）、化学性质、溶解
性、表面面积、分散状态、表面化学和其他理化性质。完全彻
底的进行纳米颗粒的表征费时费力且非常复杂。当然，在表
征一些基本性质的同时也要注意它与研究目的的一致性。
１．纳米材料分散状态的表征：纳米分散体系最重要的
一个表征就是其分散状态，同时也是难点所在。分散状态是
指分散液中原始粒子相对于附聚体（依靠范德华力和疏水
作用结合在一起的初级颗粒簇）的相对数陋Ｊ。在多分散系
统中，通常较难区分原始粒子尺寸和附聚体尺寸的分布。在
溶液中，纳米体系的分散性是由错综复杂的表面和分子问作
用的动态平衡控制的，包括粒子问相互作用及粒子与其溶液
环境之间的作用。溶液ｐＨ、离子强度、分子组分的浓度对纳
米粒子溶液的分散状态有很大的影响。
染毒时分散状态的表征中比较有代表性的一种方法是
测定相对颗粒尺寸。这需要一种可靠的方法来测定原始粒
子的粒度分布及完全分散状态下的粒度分布。当前常见的
纳米溶液系统的分散方法包括物理剪切、超声及添加表面活
性剂，这会在一定程度上干扰毒性检测的结果。通过与“理
想”分散状态下的粒度分布进行比较，可对团聚程度进行定
性的评估，比如测定平均团聚数（ａｖｅｒａｇｅａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ
ｎｕｍｂｅｒ，ＡＡＮ）。当出现团聚诱导效应时，要相应地进行团聚
率和团聚强度的分析研究。
目前可直接测定活细胞和组织内的团聚物尺寸的技术
很少，分散后进行电子显微镜检测（ＴＥＭ）是表征分散状态
的另一主要技术。ＴＥＭ可直观地反映纳米颗粒在组织、细
胞甚至亚细胞内的分散状态及定位，为相关毒性研究提供依
据。有研究者在研究纳米铝对Ａ５４９细胞的体外毒性时发
现，纳米铝颗粒可在Ａ３４９细胞的内含体中定位。
２．分散状态对毒性研究结果的影响：目前所进行的毒?１６１?
性研究中关于分散状态与毒性之间的关系研究并不多见，也
未见统一的标准化程序，但相关的研究结果表明，分散状态
与毒性研究结果之间存在一定的联系。
Ｊｅｍｅｅ等ｍ１在研究纳米ＴｉＯ：对鼠妇虫的生物效应发
现，未超声处理的Ｔｉ０２摄人物浓度为０．５、２０００、３０００ｐ，ｇ／ｇ
时，过氧化氢酶和谷胱甘肽Ｓ一转移酶的活性会降低，而浓度
适中时（１、１０、１００、１０００¨ｇ／ｓ）酶活性无显著变化。若将
ＴｉＯ：摄人物进行超声分散处理，上述酶的活性则未发生变
化。Ａｓｇｈａｒｉａｎ和Ｐｒｉｃｅ口¨在研究纳米颗粒在人肺部沉积模
型时发现，纳米颗粒的数学分散模型不同，其在肺部沉积的
效应也不同，从而导致肺毒性的不同；轴向分散方式对颗粒
沉积有显著差异效应，粒径大于１０ｒｉｍ的颗粒在肺部沉积，
极少数粒径小于１０ｎｌｎ的颗粒会渗透进入肺部。Ｅｌｄｅｒ和
Ｏｂｅｒｄ６ｒＢｔｅｒ¨引也发现可吸入纳米颗粒在呼吸道内的沉积主
要是由其分散状态决定的。
三、纳米材料的生物安全性研究
从环境和人类健康的角度看，随着规模化生产和纳米产
品的普及，人群的职业接触和环境暴露的机会将大大增高。
纳米材料将进入我们的土壤、空气和水环境，进而不可避免
地进入人体。纳米材料的安全性和危险性评定问题已经成
为２１世纪纳米科技的新课题。
（一）纳米材料生物安全性的国内外研究动态
自２００６年以来，国际上召开了近２０次与纳米安全性相
关的会议，各国政府、科学界、企业界等纷纷发表关于人造纳
米材料安全性的调研报告。美国国会举行了纳米安全听证
会，建议政府建立国家纳米技术毒理学计划，美国、英国、日
本等纷纷发表政府调研报告或白皮书表明立场。２００７年
１月，美国自然科学基金会支持国际纳米联合会与美国国家
公共卫生研究院（Ｎｍ）共同组织召开了纳米安全性会议，讨
论并确定未来安全性的重点研究方向和领域。同时，美国、
日本、欧盟、俄罗斯、巴西等政府相继组织力量，投入经费，在
国家层面上启动了系统的纳米安全性研究计划，研究纳米材
料与生命过程的相互作用及对健康的影响。纳米材料的安
全性研究已得到越来越多的重视，诸多发达国家已制定出长
远战略性规划并付诸行动，我国亟待从战略角度出发，制定
切实可行的纳米材料安全性研究的近期和长远规划。
近年来，纳米材料安全性也受到了我国政府、科研人员
和企业界的关注和重视。我国已逐步开展对纳米技术的生
物安全性的研究工作，在纳米安全领域的研究几乎与国际同
步。但目前国内对纳米技术与环境安全问题还没有足够的
认识，在纳米技术“环境安全标准”和“评价系统”的建立方
面尚存在较大差距＂…。环境纳米科技研究涉及纳米技术、
化学、物理和环境、生态等多学科的交叉，既是国际科学前
沿，也是与人类健康和生活环境密切相关的重要社会课题，
开展环境纳米科技研究将把纳米科技的发展引向更深层次
和健康发展的轨道。
（二）纳米材料生物安全性的研究方向和不足
纳米材料的生物安全性研究处于国际上的科研前沿，是万方数据
?１６２?生坐亟随匡堂苤盍！Ｑ嫂生２旦筮箜鲞筮！翅￡蝤！！￡堂丛鲤。堡坠型翌！Ｑ堕：！些箜：奠垒兰
一个新的交叉学科研究领域。开展这方面的研究关系到人类的生存健康，同时又充满了新的研究机遇。目前的主要研究方向包括：纳米材料的主要传播途径以及每种途径所带来的环境效应，纳米材料的尺寸和结构与其毒性之间的关系。纳米材料与器官、组织、细胞、分子等不同层面的生物体系相互作用的机制，建立有效的纳米材料生物安全性评定标准或体系等。在今后一段时间内，这些研究仍将是从事纳米科技工作的研究人员的主攻方向。通过这些方面的研究，希望最终能建立纳米材料的生物安全性相关数据库，确保纳米材料的安全使用。在某些条件下，甚至可以反向利用纳米材料的毒性，针对某些病症进行治疗，如纳米ＴｉＯ：光诱导杀伤Ｂｅｌ．７４０２人体肝癌细胞等ｐＪ。
虽然国内外相关研究人员对纳米材料的生物安全性问题和毒理学展开了初步的研究，获得了一些数据和成果，但仍有待完善Ⅲｊ：缺乏对纳米材料生产、使用、转化等整个生命周期的了解；对进入体内的纳米材料的安全性研究途径不够全面；缺乏标准化的纳米材料安全性评价程序；应多考虑使用基因组学和蛋白质组学技术进行纳米材料毒性机制研究；研究混合纳米颗粒及纳米颗粒与大气污染物混合的毒性等。
总之，根据纳米材料对人类健康和环境的潜在利益和风险，必须建立一个全面合理的安全性评价标准，包括对其毒理学和流行病学彻底、多学科的研究探索及其对环境和人类健康影响的暴露评估。
四、结语
近５年来，人造纳米材料的毒理学研究正在稳步发展，特别是在Ｌａｉｎ等Ⅲ１和Ｗａｒｈｅｉｔ等”副开展关于这种新材料潜在毒性的研究之后。开展纳米材料毒理学研究的必要性不言自明，除了制定一些评价标准之外，开发更精确、更快速的筛选方法及预测毒理学方法也很有必要，这可以通过控制纳米材料暴露的地点，以及在生产时重新设计、制造毒性较少的纳米颗粒来防范风险。毒理学研究是保护人体建康和生态环境免受纳米科技负面效应危害的基础，只有全面深入地开展其安全性研究，才能使纳米技术有可能成为人类第一个在其可能产生负效应之前，就已经过认真研究，引起广泛重视，并最终能成为发挥其最大潜能、安全造福人类的新技术。
参考文献
【１］ＲｏｃｏＭＣｎｑ即∞ｉｎ印ｖｅｍａ溉ｏｆｃｏｎｖｅｒｇｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉＩｌｔｅ舟ｍｅｄｆｒｏｍｔｈｅｎａｎｏｓｅａｈ（Ｒｅｖｉｅｗ）．ＡｎｎＮＹＡｃａｄＳｅｉ，２００６，
１０９３：１－２３＿
［２］汪冰，丰伟悦，赵宇亮，等．纳米材料生物效应及其毒理学研究的进展．中国科学Ｂ辑：化学，２００５，３５：ｌ－１０．
［３］ＭａｙｎａｒｄＡＤ．Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｋ＿ｇｙ：ｔｈｅｎｅｘｔｂｉｇｔｌＩｉＩｌｇ，Ｏｒｍｕｃｈａｄｏａｂｏｕｔｎｏｔｈｉｎｇ？ＡｎｎＯｃｃｕｐＨｙｇ，２００７，５１：１—１２．
［４］ＫｕｅｍｐｅｉＥＤ，ＴｒａｎＣＬ，ＣａｓｍｍｏｖａＶ，ｅｔａＬＬｕｎｇｄｅｓｉｍｅｔｒｙａｎｄｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ：ｅｖａｌｕａｔｉｎｇａｎｄｅｘｔｅｎｄｉｎｇｃｕｒｍｎｔ
ｍｏｄｅｌｓｉｎｒａｔｓａｎｄｈｕｍａｎｓ．ＩｎｈａｌＴ０）【ｉｃｏｌ，２００６，１８：７１７＿７２４．［５］张梅，陈焕春．杨绪杰，等．纳米材料的研究现状及展望．导弹与航天运载技术，２０００，０３：Ｉｌ—１６．
【６］贾光，郑玉新．充分认识纳米材料安全性研究的重要意义．中华预防庆学杂志，２００７，４ｌ：８３－８４．
［７］刘扬，高愈希，吴刚，等．典型纳米材料生物效应及其毒理学
研究的进展．中华预防医学杂志，２００７，４１：１３０．１３３．
［８］张立德，牟季美．纳米材料与纳米结构．北京：科学出版社，２００１：６．
［９］杨辉，刘超．纳米材料毒理学研究进展，军事医学科学院院刊，２００７．３１：２８２－２８６．
［１０３倪星元，沈军，张志华．纳米材料的理化特性与应用．北京：化学工业出版社，２００６：９．
［１１］ＤｏｎａｌｄｓｏｎＫ，ＳｔｏｎｅＶ，ＴｒａｎＣＬ，ｅｔａＬＮａｎｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ．ＯｅｃｕｐＥｎｖｉｒｏｎＭｅｄ．２００４，６１：７２７－７２８．
［１２］０ｂｅｒｄｏｒｓｔｏｒＧ，０ｂｅｒｄｉ，ｒｓｔｅｒＥ，ＯｂｅｒｄｏｒｓｔｅｒＪ．Ｎａｎｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ：ａｎｅｍｅｒ＃ｎｇｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅｅｖｏｌｖｉｎｇｆｒｏｍｓｔｕｄｉｅｓｏｆｕｈｒａｆｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅ
（Ｒｅｖｉｅｗ）．ＥｎｖｉｒｏｎＨｅａｌｔｈＰｅｒｓｐｅｃｔ，２００５，１１３：８２３－８３９．
［１３］Ｗｉｔ口ｎａｎｎＦＡ。Ｍｏｎｔｅｉｍ．ＲｉｖｉｅｒｅＮ九Ｍｕｌｔｉ．ｗａｌｌｅｄＰＡＬｒｂｏｎｎａｎｏｍｂｅｅｘｐｏｓｕｒｅａｌｔｅｒｓｐｒｏｔｅｉｎｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎｈｕｍａｎ
ｋｅｒａｔｉｎｏｃｙｔｏ＆Ｎａｎｏｍｅｄｉｃｉｎｅ，２００６，２：１５８—１６８．
［１４ＪＤｉｎｇＬ，ＳｔｉｌｗｅＵＪ，ＺｈａｎｇＴ，ｅｔａＬＭｏｌｅｃｕｌａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｙｔｏｔｏｘｉｃｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍｕｈｉｗａｌｌｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓａｎｄｈａｌｌＯ－
ｏｎｉｏｎｓｏｒｌｈｕｍａｎｓｋｉｎｆｉｂｒｏｂｈｓｔ．ＮａｎｏＬｅｔｔ．２００５．５：２４４８－２４６４．［１５］ＣｕｉＤ，ＴｉａｎＦ。ＯｚｋａｎＣＳ，ｅｔａｔ．ＥｆｆｅｃｔｏｆｓｉｎｇｌｅｗａｌｌｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｏｎｈｕｍａｎＨＥＫ２９３ｃｅｌｌｓ，ＴｏｘｉｃｏｌＬｅｔｔ．２００５．１５５：
７３－８５．
［１６］ＰａｐｉｓＥ，ＧｏｍａｔｉＲ．ＰｍｔｉＭ，ｅｔａＬＧｅｎｅｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｉｎ
ｎａｎｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙｒｅｓｅａｒｃｈ：ａｎａｌｙｓｉｓｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｄｉｓｐｌａｙｉｎ
ＢＡＬＢ３Ｔ３ｆｉｂｒｏｂｌａｓｔｓｅｘｐｏｇｅｄｔｏｃｏｂａｌｔｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｉｏｎｓ．Ｔｏｘｉｃｏｌ
Ｌｅｕ，２００ｒ７。１７０：１８５－１９２．
［１７］ＳｅｒｖｉｃｅＲＦ．Ｎａｎｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ．Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｇｒｏｗｓｕｐ．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００４，３０４：１７３２—１７３４．
［１８］刘涛，杨振中，张本界．纳米级水镁石纤维粉尘的体外细胞毒性研究．中国职业医学，２００５，３２（２）：１３．１４．
［１９］熊玲，蒋学华，陈亮，等．不同粒径银粒子的体外细胞毒性比较．中国生物医学工程学报，２００７，２６：６００－６０４．
［２０］李倩，庸萌，马鸣，等．不同尺寸三氧化二铁（Ｆｅ２０３）纳米粒子的细胞毒性及氧化作用的实验研究．中国现代医学杂志，
２００５，１５：１９２１－１９２６．
［２１］夏春辉，王百齐，王玉，等．纳米Ｔｉ０２光诱导杀伤Ｂｅｌ－７４０２人体肝癌细胞研究．无机材料学报，２００６，２１：１４６７．１４７１．
［２２］ＲａｈｍａｎＱ，ＬｏｈａｎｉＭ，ＤｏｐｐＥ，ｅｔａＬＥｖｉｄｅｎｃｅｔｈａｔｕｌｔｒａｆｉｎｅ
ｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅｉｎｄｕｃｅｓｍｉｃｒｏｎｕｃｌｅｉａｎｄａｐｏｐｔｏｓｉｓｉｎＳ徊ａＩＩ
ｈａｍｓｔｅｒｅｍｂｒｙｏｆｉｂｒｏｂｌａｓｔｓ．ＥｎｖｉｒｏｎＨｅａｌｔｈＰｅｍｐｅｃｔ，２００２，ｌ１０：
７９７．８００．
［２３］张俊红，周福祥，澍丛华，等．羟基磷灰石纳米粒子对人结肠癌细胞生长和端粒酶活性的影响．中华实验外科杂志，２００６，
２３：１３４５．１３４７．
［２４］ｚｈａｎｇＡＰ，ＳｕｎＹＰ．ＰｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｋｉｌｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆＴｉ０２
ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｎＬｓ?１７４一ｔｈｕｍａｎｃｏｌｏｎｃａｒｃｉｎｏｍａｃｅｌｌｓ．ＷｏｄｄＪ
Ｇａｓｔｍｅｎｔｅｒｅｌ．２００４，１０：３１９１．３１９３．
［２５］宋文华，白茹，王雯．纳米Ｔｉ０２材料的环境与健康效应初探．南开大学学报．２００６．３９：４１州．
［２６］李俊纲，李晴暧，李文新．粒径小于３纳米的Ｔｉ０２对小鼠的肺部损伤．纳米科技，２００６，３（６）：１％２１．
［２７］ＬａｉｎＣＷ，ＪａｍｅｓＪＴ，ＭｃＣｌｕｓｋｅｙＲ，ｅｔａ１．Ｐｕｌｍｏｎａｒｙｔｏｘｉｃｉｔｙｏｆ
ｓｉｎｇｅ－ｗａｌｌｃＡＲ＇ｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｉｎｍｉｃｅ７ａｎｄ９０ｄａｙｓａｆｔｅｒ
ｉｎ砸¨ｈ∞ｈｅａｌｉｎｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ．ＴｏｘｉｃｏｌＳｃｉ，２００４．７７：１２６．１３４．
［２８］ＴｅｕｊｉＪｓ，Ｍａｙ，Ⅲ，ｄＡＤ，ＨｏｗａｒｄＰＣ。ｃｔａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒｓａｆｅｔｙｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ。ｐａｒｔＪＶ：ｒｉｓｋａｓｔｍｓｓ口ｔｌｅｎｔｏｆ
ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ（Ｒｅｖｉｅｗ）．Ｔｏｘｉｃｏｌｓｃｉ．２００６．８９：４２－５０．
［２９］ＰｏｗｅｒｓＫＷ，ＢｒｏｗｎＳＣ，ＫｒｉｓｈｎａＶＢ。ｅｔａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｆｏｒ
ｓａｆｅｔｙｅｖａｌｕａｄｏｎｏｆｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ．ＰａｒｔＶＩ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆ
ｎａｎｏｓｃａｌｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｆｏｒｔｏｘｉｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｖａｌｕａｔｉＯＩＬＴｏｘｉｃｏｌｓｃｉ．２００６。
９０：２９６－３０３．
［３０］ＪｅｍｅｃＡ．ＤｒｏｂｎｅＤ，ＲｅｍｓｋａｒＭ。ｅｔａ１．ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｉｎｇｅｓｔｅｄＩＩ』ｔｌＯ－ｓｉｚｅｄｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅ
ｏｎｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｊ∞ｐｏｄ８（ＰｏｒｅｅＵｉｏ∞ａｂｅｒ）．ＥｎｖｉｒｏｎＴｏｘｉｃｏｌＣｈｅｍ，２００８。２７：１９０４—１９１４．
【３１］Ａｌ｜ｇＩｔｌａｒｉａｔｌＢ．ＰｒｉｃｅＯＴ．Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｕｈｒａｆｉｎｅ（ｎｓ／ｌＯ）ｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎｔｈｅｈｕｍａｎｌｕｎｇ．１ｎｈａｌＴｏｘｉｃｏｌ，２００７，１９：１０４５．１０５４．
万方数据
生堡壅堕医堂盘盍！Ｑ堕生２旦箜塑鲞箜２坦￡丛！』堕！丛盟。坠ｂ型型２Ｑ塑：！吐箜：盟垒呈
［３２］ＥｌｄｅｒＡ．Ｏｂｅｒｄｉｓｒｓｔｅｒｃ．Ｔｒａｎｓｌｏｅａｔｉｏｎａｎｄｅｆｆｅｃｔｓｏｆｕｌ岫Ｉｆｉ肿
ｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｕｔｓｉｄｅ
ｏｆｔｈｅｌｕｎｇ（Ｒｅｖｉｅｗ）．ＣｌｉｎＯｃｃｕｐＥｎｖｉｍｎＭｅｄ，
２００６．５：７８５－７９６．
［３３］中华人民共和围科学技术部．香山科学会议研讨纳米科技与
环境安全［ＥＢ／ＯＬ］．【２００７－１２—１２］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｏｓＬｇｏｖ．ｅｎ／
ｊｃｓ／ｊｅｓｇｚｄｔ／２００７１２／ｔ２００７１２１４＿５７８３５．ｈｉｍ．
［３４］ＰｒｉｅｓｔｌｙＢＧ，ＨａｒｆｏｒｄＡＪ，ＳｉｍＭＲ．Ｎａｎｏｔｅｅｈｎｏｌｏｇｙ：ａｐｒｏｍｉｓｉｎｇ
ｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏ用’ｂｕｔｈｏｗｓａｆｅ？ＭｅｄＪＡＲａｔ，２００７，１８６：１８７—１８８．?１６３?
［３５］ＷａｒｈｅｉｔＤＢ，ＬａｕｒｅｎｃｅＢＲ，ＲｅｅｄＫＬ，ｅｔａ１．Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ
ｐｕｌｍｏｎａｒｙｔｏｘｉｃｉｔｙａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆ
ｓｉｎｇｌｅ?ｗａｌｌｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅａｉｎ
ｒａｔａ．ＴｏｘｉｅｏｌＳｃｉ，２００４，７７：１１７－１２５．
（收稿日期：２００８－０３－２６）
（本文编辑：吕相征）
中华预防医学杂志编委会２００９年新春联谊会在京召开
２００９年１月８日中华预防医学杂志编委会新春联谊会
在北京召开，出席联谊会的有本刊总编辑陈君石院士，副总
编辑顾东风、乌正赉、邬堂春教授，中华医学会卫生学分会主
任委员曾光教授，以及５１位在京编委、审稿专家（其中５位
来自天津、山东、东北）。中华医学会纪委书记吴玉普、中华
医学会办公室主任王永明、中华医学会人事处副处长庞小
英、中华医学会杂志社总编室主任石朝云、中华医学会杂志
社编辑出版部主任蔡红叶等１９位中华医学会同仁也与大家
欢聚一堂。
联谊会由本刊编辑部副主任吕相征主持。薛爱华主任
向大家汇报了２００８年的工作情况和２００９年的工作设想。
刚刚走过的２００８年，是中华预防医学杂志发展史上具有重
要意义的一年：（１）２００８年３月我们顺利完成了编委会的换
届。（２）２００８年１０月在顾东风副总编辑的策划和大力支持
下，我刊在湖北宜昌成功举办了中华预防医学杂志创刊５５
周年纪念活动，并且出版了一期纪念创刊５５周年增刊。
（３）２００７年关于我刊创立协办单位的报告经中华医学会秘
书长办公会议通过，２００８年经过友好协商。我刊５个协办单
位正式亮相（名单刊登于各期的中文目次表下），２００９年又
新增加了“华兰生物疫苗有限公司”为本刊的协办单位。
（４）２００８年据国家有关部门报告，本刊的影响因子首次突破
“１”，中国科学文献计量评价研究中心公布为１．２７０（５年影
响因子１．５２３），中国科学技术信息研究所信息资源中心公
布的中国科技期刊引证报告扩展版为１．６４３（５年影响因子
１．７０５），核心版为１．０７９。（５）２００８年在编委和广大专家教
授的支持下，本刊组织了１２期重点号，充分体现了本刊编委
和预防医学广大作者的学术实力和对本刊的厚爱。（６）
２００８年我刊首次受中国科协委托，由中国科协主办、我刊编
委会承办，在广大青年科学家的支持下成功地举办了“中国
科协第１７９、１８０次青年科学家论坛”。通过会议，领略了预
防医学界青年科学家的风采，了解了预防医学前沿发展的动
向。与青年科学家加强联系和沟通，是我刊得以持续发展的
良好基础之一。（７）２００８年１２月６日我刊在中华医学会第
五次杂志工作会议上荣获中华医学会优秀期刊二等奖，继续
保持了本刊在中华医学会系列杂志中的先进地位。在此，我．消。息．
们衷心地感谢编委、审稿专家、广大作者和读者长期以来对
本刊工作的一贯关心和支持！
薛爱华主任对２００９年的工作设想进行了阐述，主要内
容如下：（１）２００９年我们要继续组织好高水平的重点号和专
题学术会议。在组织重点号和组织专题学术研讨会的过程
中，除了继续关注“五大卫生”领域外，要特别关注陈君石总
编辑在本刊创刊５５周年纪念活动中阐述的关于预防医学研
究的４个方向：①遗传基因的研究向表观遗传学发展；②科
学研究要重视个体化研究；③要特别莺视社区医疗和预防；
④要十分重视非传染性疾病的研究。将预防医学各个领域
最新的、最先进的、具有实用性的科学研究成果组织成文，并
且以最快的速度刊登在本刊，只有这样才能不断地提升我刊
的学术水平和影响力，培育我国预防医学著名的核心作者，
从而为我国预防医学作出更大的贡献！（２）２００９年我们要
在中华医学会和中华医学会杂志社的支持和帮助下，创建我
刊的网上稿件管理系统，实现投稿、审稿、退稿、稿件修改、稿
件发排的电子化、网络化，进一步缩短稿件刊出流程的时间，
密切读者、作者、审者的互动，为大家更好地提供服务。（３）
２００９年我们要重新开辟“人物述林”栏目，忠实地记录为我
国预防医学事业作出突出贡献的专家教授的人生历程，起到
“交流学术、教学相长、弘扬光荣传统、继承宝贵经验、创造崭
新事业”的五大作用。
陈君石总编辑在致词中充分肯定了２００８年杂志编委会
和编辑部的工作，对于本刊在“抗震救灾”和“奶粉事件”中
敏捷和负责的快速报道给予了较高的评价，对于广大编委和
专家教授给予本刊工作的无私奉献和大力支持，以及编辑部
同志们积极努力的工作表示衷心的感谢！之后，刘群编审宣
读了陈育德名誉总编辑给联谊会的贺信，乌正赉、顾东风、邬
堂春、曾光教授分别致词，希望中华预防医学杂志２００９年各
项工作更上一层楼！出席联谊会的同志互致问候、祝贺新
春，充满了喜庆和欢乐的气氛！
此次联谊会得到了北京科兴、华兰生物疫苗和默沙东公
司的大力支持，在此一并致以衷心的感谢！
（本刊编辑部）
万方数据
纳米材料毒理效应研究进展
纳米材料毒理效应研究进展 摘要:纳米科学与信息科学和生命科学并列, 已经成为21 世纪的三大支柱科学领域。随着纳米技术的迅速发展,人们对纳米材料安全性及其生物效应信息的需求不断增加。纳米毒理学,作为一门“关于纳米设备和纳米结构的相关生物效应及其问题的科学”已逐渐引起了人们的关注。纳米微粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应使其与宏观材料相比具有特殊的理化性质、生物活性和生物动力学过程,从而对人体产生各种潜在危害，同时对环境、动植物存在危害。本文就目前纳米毒理的研究进展作以下综述。 关键词: 纳米颗粒纳米毒理安全性 纳米技术是通过操纵原子、分子、原子团或分子团使其重新排列组合成新物质的技术，其研究范围在1～100 nm之间的物质组成。应用纳米技术研制出来的物质称纳米材料。直径小于100 nm的颗粒物质称为纳米颗粒。 人类的发展过程始终暴露于空气中的纳米颗粒之中。现代的手机涂层中有纳米颗粒，防晒霜中有纳米二氧化钛颗粒，口红中有氧化铁纳米颗粒；纳米材料也广泛应用于工业催化、工程材料、生物和医学等方面。但就在科学家肯定纳米材料对社会做出贡献的同时，这些新型的、高科技的纳米产品对我们的生存环境、人体健康会带来负面影响。2003年在美国召开的第25届全美化学年会上，科学家们就提出了金属、陶瓷和有机纳米薄片很可能具有毒性。纳米毒理学,作为一门“关于纳米设备和纳米结构相关生物效应及其问题的科学”已逐渐引起了人们的关注。它的发展不仅为纳米材料和设备的安全性评价提供了理论依据,还将通过对其毒副作用的研究提供相应的预防措施,进一步扩展纳米技术的应用领域。 近年来，许多国家都对纳米材料的毒理效应进行了研究，研究范围主要集中在纳米二氧化钛、二氧化硅、碳纳米管、富勒烯和纳米铁粉等少数几种物质对人体、动物、植物、微生物的的影响，并取得了一些初步成果，某些负面影响已被证实。纳米材料具有改变生命机体内分子性质的能力,在一定条件下纳米颗粒可以穿透皮肤、血液或脑的屏障,对皮肤、呼吸系统、循环系统以及脑等产生负面作用并在这些部位聚集积累。纳米材料具有对生物和环境安全的危害。 从毒理学角度讲，纳米材料的生物安全性与其粒径有关，当粒径减小到一定程度原本无毒或毒性较小的材料也显示出毒性或者毒性增强。同时发现其毒性与剂量的大小也有重要联系，剂量较大时会显示出较大的毒性。 纳米材料可以穿越血脑屏障，血睾屏障，胎盘屏障等其他材料难以穿越的屏障，并可以与特定的器官产生特殊的毒性。虽然可能由此引起对中枢神经系统，精子形成，及胎儿早期发育等造成不良影响，但是正因为纳米材料的穿透性，可以作为药物载体，为药物的靶向治疗提供了一个思路。虽然有事实证明纳米材料存在对人体的隐患，但是更多的试验显示纳米材料是低毒性或无毒，甚至其优异性能带来的特殊效应使得纳米材料应用前景非常广泛。 研究表明纳米TiO2 等纳米颗粒的浓度和大小对生物的死亡有很大的影响。将水蚤暴露于四氢吠喃过滤和超声两种方法制备的各浓度纳米材料水溶液中,结果发现经四氢吠喃过滤处理的TiO2 导致大型蚤死亡,并呈剂量反应关系。经过四氢吠喃处理的比水搅拌处理的纳米C60毒性更大。尽管细胞启动自我保护机制诱导了抗氧化酶的生成,却未能消除TiO2 纳米颗粒产生的毒副作用。进一步的研究观察到了纳米TiO2 颗粒引起的一系列生物效应。Rahman等在比较了20 nm的超细TiO2颗粒和200 nm的TiO2 颗粒对大鼠胚胎成纤维细胞的影响时发现,经20 nm的
纳米材料的毒理学和生物安全性研究进展
生堡亟随匿堂盘壶！Ｑ塑生！月筮塑鲞星！翅￡！！！』堕！丛型：＆坠磐盟！Ｑ塑：！些塑，盟些兰 纳米材料的毒理学和生物安全性研究进展 刘建军何浩伟龚春梅庄志雄 纳米材料是指物质结构在三维空间内至少有一维处于 纳米尺度…（０．１—１００ｌｌｍ，１ａｍ＝１０一ｍ），或由纳米单元构 成的材料，被誉为“２１世纪的新材料”，这一概念首先是由美 国国家纳米计划（ＮＮＩ）提出来的。这些具有独特物理化学 性质的纳米材料，对人体健康以及环境将带来的潜在影响， 目前已经引起公众、科学界以及政府部门的广泛关注。随着 纳米技术的完善和应用规模的扩大，纳米材料将被迅速普及 和广泛应用旧ｏ。 据报道，目前世界范围内市场上有超过４００种消费品建 立在纳米材料的基础之上ｐ１，预计到２０１４年全球市场的纳 米科技产品价值将达２．６兆亿美元ＭＪ。为了了解应用于这 些产品中的纳米材料的潜在影响，就要熟悉和掌握其潜在暴 露风险、材料性质、产品生命周期及其在每一点性质和周期 上的潜在危险”Ｊ。自２０００以来，国内外对于纳米材料的生 物安全性和毒理学问题展开了日益深入的讨论和研究净“。 一、纳米材料的特殊效应和应用 纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、 化学特性”］，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电， 原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导 电。这是由于纳米材料特有的４大特殊效应所致¨１：即小尺 寸效应（８ｍａＬｌｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔ）、表面效应（￥ｕｒｆａｃｅｅｆｆｅｃｔ）、量子尺 寸效应（ｑｕａｎｔｕｍｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔ）和量子隧道效应（ｑｕａｎｔｕｍ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）；上述效应可导致纳米材料具有异常的吸附 能力、化学反应能力、分散与团聚能力，上述特性在赋予纳米 材料广泛应用的同时也带来一系列的负面效应。这些已被 证实，以及有待被证实的负面效应给当前迅猛发展的纳米科 技带来了一定的隐患。现将纳米材料理化特性涉及的应用 研究领域归纳如表１［９－１０３。 二、纳米材料的毒理学研究现状 Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ等０１１］２００４年首先提出了“纳米毒理学” （ｎａｏｎｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ）这一概念，次年Ｏｂｅｒｄ／Ｓｒｓｔｅｒ等¨２１发表文章 支持这一概念并称之为“从超细颗粒物的研究中演变而来 的新学科”。自从Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ等发表论文之后，纳米毒理学 的发展步人了新轨道，在世界范围内召开的关于纳米材料毒 理学的会议越来越多，在各大学术网站上搜索到相关文章也 逐年增多。 ＤＯＩ：１０．３７６０／ｃｒａａ．ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－９６２４．２００９．０２．０１６ 基金项目：深圳市科技计划（２００７０２１５９） 作者单位：５１８０２０深圳市疾病预防控制中心毒理研究室 通信作者：庄志雄，Ｅｎｕ６１：ｊｕｎｉｉ８＠１２６．咖 ?１５９?．综述． 表１纳米材料理化特性涉及的应用研究领域‘９‘１０］研究应用领域材料和应用举例 电子学 磁学 光学 生物医药能源化工环保化工建筑、机械电极（纳米碳管）、超导体、导电及绝缘浆料、量子器件、量子计算机等 纳米磁性材料、磁靶向制剂、固定化酶、生物分离提纯、磁记录、纳米微品软磁材料等化妆品（ＴｉＯ：）、隐身材料、发光材料、光通讯、光储存、光电脑等 纳米，Ｅ物医用材料（纳米羟基磷灰石）、生物薄膜、药物载体、蕈冈传送载体、药物输送、控释系统、纳米牛物传感器等 纳米催化、储能（碳纳米管储氢）、蓄热及能源转换、保温节能（纳米Ｓｉ０２）等 抗生素材料（纳米Ａｇ，Ｔｉ０２）、功能涂料（纳米Ｚｎ０２，Ｆｅ２０３）有害气体治理、废水处理、阻声降噪等 超硬、高强、岛韧、超塑性材料等 已有研究表明，纳米材料经吸人、皮肤、消化道及注射等 途径与机体接触后能迅速进入体内，并容易通过血脑、睾丸、 胚胎等生物屏障分布到全身各组织。纳米颗粒往往比相同 剂量、相同组分的微米级颗粒物更容易导致肺部炎症和氧化 损伤。现有的细胞水平、动物实验和一些零星的人群研究结 果显示，人造纳米材料可以引起氧化应激、炎症反应、ＤＮＡ 损伤、细胞凋亡、细胞周期改变、基因表达异常，蛋白质差异 表达，并可引起肺、心血管系统及其他组织器官的损害。我 们从纳米毒理学研究的不同层次分类阐述纳米材料毒理学 研究的概况，并对研究较多的材料（纳米碳管、ＴｉＯ：等）举例 说明。 （一）纳米材料毒理学分子水平的研究 基因组学、后基因组学、毒物基因组学和蛋白质组学的 研究，都属于分子水平的范畴。迄今为止，国内外对纳米材 料毒性研究，主要还是采用形态学和酶活性等细胞毒性检测 和整体动物水平实验的方法，从分子水平进行机制方面的研 究并不普遍，目前已见纳米碳材料的蛋白质组学研究。 Ｗｉｔｚｍａｎｎ和Ｍｏｎｔｅｉｒｏ－Ｒｉｖｉｅｒｅ¨纠研究了多壁纳米碳管 （ＭＷＮＣＴ）对角质化细胞蛋白质组表达的影响。用０．４ｍｓ／ ｌＴｌｌ的ＭＷＮＣＴ处理角质化表皮细胞（ＨＥＫ）２４和４８ｈ，抽提 蛋白进行双向电泳，并检测ＩＬ－１Ｂ、ＩＬ－６、ＩＬ－８、ＩＬ－１０和ＴＮＦ．ａ 等细胞因子的变化。通过ＰＤＱｕｅｓＯＤ软件分析发现有 １５２个蛋白发生了显著的差异表达，细胞炎性因子ＩＬ－８浓度 在ＭＷＮＣＴ处理ＨＥＫ细胞２４和４８ｈ后显著增加，ＩＬ．１Ｂ在 ４８ｈ时间点浓度显著上升，ＩＬ－６浓度则有所降低，ＴＮＦ－ａ的 浓度变得极低（＜０．０１ｐｇ／ｍ１）。这螳细胞因子的变化说明 ＨＥＫ暴露于ＭＷＮＣＴ后产生了炎症反应，而蛋白的差异表 达则说明纳米碳材料本身具有损伤性，对ＨＥＫ细胞蛋白质万方数据
纳米材料的毒性研究
纳米材料的应用及毒性研究必要性 纳米材料是指三维结构中至少有一维大小在纳米（10-9米）尺度上的材料。由于纳米材料具有特殊的物理化学特性，使其在很多领域具有广泛的应用，比如：化工、陶瓷、微电子学、计量学、电学、光学以及信息通讯等领域[1]。近期研究发现纳米技术在生物、医药上也具有巨大的应用潜力，包括疾病诊断、分子成像、生物传感器荧光生物标记，药物和基因传输，蛋白质的检测，DNA结构探讨，组织工程学等[2]。目前市场上基于纳米技术的产品有很多，包括涂料，化妆品，个人护理品和食品增补剂[3]。因此人类暴露于纳米颗粒的途径多种多样，吸入，摄取以及皮肤途径。而且，出于医学的目的，这些颗粒有可能直接被注射进入人体内[4]。一旦被人体吸收，各种类型的纳米颗粒就会分布到人体的大部分器官，甚至可以通过生物屏障，比如血脑屏障和血睾屏障[5,6]。 2003年，Science和Nature相继发表文章，探讨纳米材料的生物效应、对环境和健康的影响问题[7,8]。很多研究工作已经证明，纳米材料对生物体会造成 负面的影响。目前为止, 科学家们只对纳米TiO 2、SiO 2 、碳纳米管、富勒烯和纳 米铁粉等少数几个纳米物质的生物效应进行了初步的研究[9]。Vicki Colvin[7]强调："当这一领域尚处于早期阶段, 并且人类受纳米材料的影响比较有限时, 一定要对纳米材料的生物毒性给予关注. 我们必须现在, 而不是在纳米技术被广泛应用之后, 才来面对这个问题"。因此对纳米材料毒性的研究，不仅具有必要性而且具有紧迫性，是保证纳米科技顺利发展的前提，可以减少新兴科学对人类及自然界不必要的破坏。 纳米材料毒性研究现状 纳米材料具有粒径小、比表面积大的特点，量子效应在纳米尺度上开始支配物质的物理化学性质。这些特有的性质使得纳米材料的应用领域十分广泛[1]。然而，纳米材料对生物系统的不利影响引起了越来越多的关注。已经有很多研究证实，纳米材料并非有益而无害的，它们在细胞、亚细胞以及蛋白质水平上都影响着生物体[10]。纳米材料的粒径很小，因此它们和生物组织接触及作用的机会大大增加，正常尺寸下对生物体并无影响的物质在纳米尺寸下可能会对生物体产生毒副作用[10]。 ?SiO 2 纳米颗粒
纳米材料的生物安全性
纳米材料的生物安全性 随着纳米技术的飞速发展，各种纳米材料大量涌现，其优良特性及新奇功能使其具有广泛的应用前景，人们接触纳米材料的机会也随之迅速增多。然而，现有的环境与职业卫生接触标准及安全性评价标准及方法能否直接适用于纳米材料还未能确定，纳米材料生物安全性评价体系的建立还处在探索阶段。 由于纳米材料种类繁多，理化性质各不相同，即使同一种纳米材料不同粒径也会出现不同的生物效应。因此，对每年不断涌现的新型纳米材料进行生物安全性评价就显得尤为紧迫和必要，对合适的研究模型和高通量筛选的方法以及系统的人群流行病学调查将成为纳米材料生物安全性评价体系建立的下一步研究重点。 纳米技术已迅速成为全世界关注的热点前沿科技领域,它能使人们能够在原子、分子水平上制造材料和器件。纳米技术与信息、环境、能源、生物、空间等高新技术相结合将形成以纳米技术为主旋律的纳米产业及产业链,成为21世纪新的经济增长点。但由于其独特的理化性质,且不能用常规的方法和手段进行检测,可能会对人体及生态环境造成污染,从而危及人类健康。同时,纳米材料的生物安全性研究还牵涉到环境保护、社会安全、伦理道德等许多方面。因此,科学家们逐渐认识和重视纳米材料可能带来的生物安全性方面的影响以及相关研究。纳米材料生物安全性研究产生背景纳米级颗粒本身和由它构成的纳米固体主要具有4个方面的效应,即小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应,当人们将物体细分成超微颗粒( 纳米级) 后, 它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、磁学、力学以及化学方面的性质与大块固体时相比将会有显著的不同。 一、纳米材料的应用现状 1.在工业生产方面的应用 纳米材料的应用在工业生产中显示了独特的魅力。一些纳米材料如纳米二氧化硅用作橡胶、塑料、有机玻璃等材料的填充剂，可以改善材料的强度、韧性等
纳米材料有毒吗
纳米材料有毒吗 摘要介绍了纳米材料的一些应用和几种主要纳米材料（如纳米TiO2、碳纳米管、纳米铁粉等）目前已取得的部分生物效应及毒理学的研究结果；讨论了纳米材料对人体和环境带来的潜在影响，及纳米颗粒材料未来的毒性研究重点，并对纳米材料安全性进行了展望。 关键词纳米材料毒性安全性 纳米是一种尺度，和米、毫米、微米一样，都是长度的计量单位。1纳米是10-9米，相当于人头发丝直径的万分之一。纳米技术是通过操纵原子、分子、原子团或分子团使其重新排列组合成新物质的技术，其研究范围在1～100 nm之间的物质组成。应用纳米技术研制出来的物质称纳米材料。直径小于100 nm的颗粒物质称为纳米颗粒。 1 纳米材料的应用及其毒性问题的提出 20世纪80年代末诞生并急剧发展的纳米材料，我们并不陌生，其应用古今有之。古代字画所用的墨是由纳米级的碳墨组成；铜镜表面的防绣层是由纳米氧化锡颗粒组成。现代的手机涂层中有纳米颗粒，防晒霜中有纳米二氧化钛颗粒，口红中有氧化铁纳米颗粒；纳米材料也广泛应用于工业催化、工程材料、生物和医学等方面。但就在科学家肯定纳米材料对社会做出贡献的同时，一个新的科学问题——纳米生物效应与安全性，引起了人们的广泛关注。这些新型的、高科技的纳米产品对我们的生存环境、人体健康会带来负面影响吗？神奇的纳米材料有毒吗？ 2003年在美国召开的第25届全美化学年会上，科学家们就提出了金属、陶瓷和有机纳米薄片很可能具有毒性。欧洲和美国的科学家发表的一项长达20多年的与大气颗粒物有关的长期流行病学研究结果显示［1］：人的发病率与他们所生活环境空气中大气颗粒浓度和颗粒尺寸密切相关；死亡率增加是由剂量非常低的相对较小的颗粒物引起的；伦敦大雾事件中，有4000多人突然死亡；2004年北京连续3天被浓雾笼罩之后，呼吸道病人增加了两成。科学家分析，这主要是空气中纳米颗粒大量增加造成的。可见，纳米材料、纳米颗粒的毒性已成为专家的共识。纳米材料和纳米颗粒是不同的实体，下面所指的毒性研究主要是针对纳米颗粒而言的。
纳米材料的生物安全性
纳米材料的生物安全性研究 田蜜 （湖北的二师范学院化学与生命科学学院，武汉，430205） 摘要 综述了包括富勒烯(C60)、氧化铁、氧化铝、氧化锌、二氧化钛、二氧化硅等在内的多种典型的碳基纳米材料、金属及其氧化物纳米材料和半导体(绝缘体)纳米材料的生物安全性研究进展。 关键词：纳米材料；纳米生物安全；纳米毒理学：毒性 Abstract Including of fullerenes (C60) are reviewed in this paper, ferric oxide, aluminum oxide, zinc oxide, titanium dioxide, silica, such as a variety of typical carbon nano material and semiconductor, metal and oxide nanomaterials (insulator) biological safety of nanomaterials were reviewed. Key words: nano materials; Nano biological safety; Nanotoxicology: toxicity 引言 纳米粒子尺寸小、比表面积大、表面态丰富、化学活性高，具有许多块体及通粉末所没有的特殊性质，许多在普通条件没有生物毒性的物质，在纳米尺寸下却表现出很强的生物毒性[1]。与此同时，纳米材料可能产生的负面效应特别是对环境和健康的潜在影响，也引起了人们的关注。2003 年4 月，Science 首先发表文章讨论纳米材料可能产生的生物安全性问题[2]。随后，许多学者相继开展了纳米材料的毒理学研究。本文将一些学者的研究进行了综合，希望对各位有所帮助。 一、纳米安全性问题的提出 纳米科技预计也将给人类生活带来巨大的变化，因而成为发展最快的研究和技术开发领域之人们在逐渐认识纳米科学技术的优点和其潜在的巨大市场的同时，一个新的科学问题及社会问题—一纳米效应与安全性，引起人们广泛关注。首先，2003年的美国化学会年会上报告了纳米颗粒对生物可能的危害。2003年4月Science[2]引、7月Nature[3]相继发表编者文章，开始讨论纳米尺度物质的生物效应以及对环境和健康的影响问题。
纳米材料安全性的研究进展
纳米材料安全性的研究进展 摘要人们对纳米材料的关注推动了纳米科学和技术的快速发展。随着纳米材料和纳米技术的迅速发展和广泛应用, 人们接触不同种类的纳米材料的机会大大增加. 有超过500种消费品宣称采用了纳米技术,每年市场需求成吨的纳米原材料,包括纳米金属、纳米氧化物和碳纳米管,对纳米医药产品的需求每年以17%速度在增长,到2011 年市场规模估计有530亿美元,其中药物市场最大,在2014年可达到180亿美元。目前至少有12种纳米药物已获得批准。在生产和使用过程中,纳米材料通过多种途径释放到环境、生态系统、水源和食品供应中,并进入人体。纳米材料与人体接触会不会引起不良的后果? 纳米材料对环境是否有危害? 当纳米材料和纳米技术与人类的关系越来越紧密的时候, 其引起的伦理学、社会和法律问题也越来越引起人们的关注. 本文就纳米安全性研究, 结合国内外各研究机构的实验结果和流行病学调查资料, 从纳米材料本身的安全性、纳米材料的生物效应、纳米材料毒性的体外评价3个方面, 简要阐述如何正确认识纳米材料和纳米技术的安全性. 关键词纳米材料安全性毒性生物效应 物质到纳米尺度(0.1~100 nm, 1 nm= 10?9 m)后会出现特殊性能, 这种既不同于原来组成的原子、分子,也不同于宏观物质的材料即为纳米材料. 纳米材料尺寸小, 可轻易进入到生物体内, 这就为构建药物运输系统或者肿瘤的治疗提供了巨大的优势. 但是, 纳米材料作用于人体会不会引起不良的后果? 纳米材料对环境是否有危害? 当纳米材料和纳米技术与人类的关系越来越紧密的时候, 其引起的伦理学、社会和法律问题也越来越引起人们的注意. 随着社会学家对这些问题的理论阐述日益完善, 公众对纳米技术的理解也越来越深入[1]. 本文就 纳米材料和纳米技术安全性研究的发展做一初步的总结与探讨. 1 纳米材料本身的安全性 纳米材料的尺寸大小、化学组成、表面结构、溶解性、形状以及聚集状态等均可以影响其生物学效应. 同时, 纳米材料的暴露途径也是一个重要的影响因素. 这些参数会影响其细胞内吞、细胞内的转运和定位、与蛋白的结合、体内的迁移和蓄积, 从而可能会引起特定的生物学反应. 迄今为止, 许多实验组对多种纳米材料的安全性进行了研究. 但是目前得到的实验结果并不相同甚至相互
纳米毒理学预测模型：目前的挑战和未来的机遇
原文：Katherine A. Clark, Ronald H. White, Ellen K. Silbergeld. Predictive models for nanotoxicology: Current challenges and future opportunities. Regulatory Toxicology and Pharmacology, 2011, 59:361–363. 纳米毒理学预测模型：目前的挑战和未来的机遇 摘要：因为纳米材料可以有不同的尺寸，形状，化学组成和表面修饰，所有这些都可影响毒性，所以这些材料带来的风险是非常复杂的。对可以迅速有效地评估纳米材料潜在危险的筛选方法和能告知需要额外毒理试验优先次序的测试策略有迫切需要。毒性预测模型能根据它们的理化的特点预测哪些具有潜在危险性的纳米材料毒性结果。本文综述了预测模型研究策略的走向和有关优点。 评估人造纳米材料（MNMS）潜在风险的最大挑战之一是缺乏一个理性的以证据为基础推断纳米材料的危害的系统。随着越来越多含MNMS的商业产品的出现，这已成为一个突出的问题。小尺寸和高表面积与体积比的功能独特MNMS 可以增加跨膜运输，结合生物大分子，分子运输，杀菌性能，或甚至可能产生尚未预见或认知的生物学特性。根据情况或目的不同，这些性能可能是有益的，例如优化药物输送，但还可能因无意暴露或释放入环境带来健康和/或环境的风险。 在单类的MNMS中（例如，含碳纳米材料，金属氧化物纳米颗粒），可有广泛的尺寸和形状，有不同的化学组成和表面修饰，所有这些都可能影响行为和毒性。当考虑当前或未来生产和使用的各种纳米材料的危险度评价，通过一个个测试所有MNMS特别是通过哺乳动物测试，这显然是不可行的。然而，因为缺乏MNM危险度评价体系，使比较不同的研究结果的机会很少，或分隔了那些可能有助于危险度和风险评价的因素。MNMS风险评估的困难是大家公认的。近年来已发表了几篇文章应用传统和替代风险评估策略评估MNM在人类和环境的风险(Grieger et al., 2010; Johnston et al., 2010; Linkov et al., 2007, 2009; Morgan, 2005; Shatkin et al., 2010; Tervonen et al., 2009)。其中最突出的替代方法是使用多
纳米材料与细胞作用的综述
申请学位： 学士学位 院 系： 药学院 姓 名： 孟凡飞 学 号： 122120209 指导老师： 张怀斌（讲师） The Review of The Interaction of Nano Materials and Cells 毕 业 设 计（综 述） 纳米材料与细胞作用的研究综述 二0一四年六月十二日
目录 摘要 (1) Abstract (2) 引言 (3) 1纳米ZnO的制备及性质 (3) 1.1 纳米ZnO的制备 (3) 1.1.1 制备方法的概述 (3) 1.1.2 醋酸锌法制备纳米ZnO (3) 1.2 纳米ZnO的性质 (5) 2纳米ZnO与不同细胞的相互作用 (5) 2.1 纳米ZnO与人支气管上皮细胞(BEAS-2B) (5) 2.2 纳米ZnO黄曲霉细胞的相互作用 (6) 2.3 对白色念珠菌的生物毒性 (6) 2.4 纳米ZnO对人胚肺成纤维细胞（HELF）的生物毒性的剂量效应 (7) 2.5 尺寸效应对ZnO纳米粒子对洋葱表皮细胞作用的影响 (8) 3展望 (9) 3.1 发展与应用 (9) 3.2 缺点与改进 (10) 参考文献 (11) 致谢 (13)
纳米材料与细胞作用的研究综述 孟凡飞 摘要: 从近年来对于纳米材料的安全性评价的工作进展看，人们对于现今应用较广的ZnO纳米材料的生物安全性研究较少。本文将着重阐述ZnO纳米材料在机理、剂量、尺寸方面对不同生物细胞的相互作用，为做好纳米材料使用的安全防护工作、研究纳米材料在生物安全性方面的影响、建立一套研究纳米材料安全性评价的方法提供必要依据。关键词: ZnO纳米材料；机理；剂量；尺寸；生物细胞；相互作用
纳米金属材料的毒理学研究进展杨双立
材 料 化 学 论 文 环境与化学工程学院应用化学二班 杨双立 40904010216
纳米金属材料的毒理学研究进展 杨双立 （西安工程大学，环境与化学工程学院，陕 西，西安 710000） [摘要]纳米金属材料是利用纳米技术制造的具有纳米尺寸的金属材料。本文综述了纳米金属材料毒理学方面的研究进展；通过分析纳米金属材料的特性，阐述纳米金属材料对肺、神经、皮肤等的毒性作用，表明纳米金属材料可引起细胞线粒体功能损害、膜渗透性增加及细胞形态的凋亡样变化，并影响机体多个器官的功能；指出应加强纳米金属材料毒理学的研究，建立评价纳米产品生物安全性的标准方法及评价体系，为纳米金属材料的推广应用提供保障。 [关键词] 纳米金属材料；毒理学；细胞毒性；文献综述 在现代工业社会，新兴技术对提高社会经济地位和人类健康有很大的作用空间。这些技术既带来极大的经济利益，也带来了很多社会风险?。在充满活力的21世纪，信息、生物技术、能源环境、先进制造技术和国防的高速发展必然会对材料提出更高的要求，纳米材料无疑是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象。纳米材料是指至少一维空间的粒径≤100 nm的材料，纳米金属是利用纳米技术制造的具有纳米级尺寸的金属材料。在金属材料生产中利用纳米技术，可以将材料成分和组织控制得极其精密和细小，从而使金属的力学性能和功能特性得到飞跃的提高。近年来，随着纳米技术的发展和纳米材料的广泛应用，它对环境以及生物体可能产生的影响越来越受到人们的关注。2004年7月，英国皇家学会发布了“纳米科学与纳米技术：机遇与不确定因素”的报告，评估了纳米技术对健康和环境的影响[1]。同时，欧美日等也提出了关于纳米材料风险评估的基本框架[2—5]，大量关于纳米材料生物效应的实验研究也正在大规模地展开，以推进纳米技术的健康快速发展。纳米金属材料不仅具有金属材料本身的特性，同时具有纳米材料的独特性能，其在现代科学技术领域显示巨大应用前景的同时，也增加了对环境和生物体产生影响的安全隐患。现对近期有关纳米金属材料毒性作用的研究作以综述。 1 纳米金属材料的特性及应用 纳米金属材料具有纳米材料的一般特性——表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。同时纳米金属材料还具有奇异的磁特性，主要表现为超磁性或高的矫顽力，利用纳米金属材料的这一特性可制备磁性液体[6]。纳米氧化铁因为所具有的超顺磁性，可以被用于高性能的储磁材料、医用核磁共振成像、生物磁靶向药物载体等方面。纳米金属材料还由于其表面效应被用于高效工业催化剂。金属材料结合纳米技术使得金属材料的应用更广泛。纳米二氧化钛基于其电磁和半导体性能，在电子工业中有广泛应用；基于其介电性制造温度补偿陶瓷电容器以及热敏、光敏、压敏、气敏、湿敏等敏感元件；同时基于纳米二氧化钛的紫外屏蔽性和可见光透明性，被用于性能优越的新型防晒剂中。纳米技术与传统抗菌剂银结合产生的纳米银由于其纳米特性以及抗菌性，广泛用于纺织品的消毒、洗衣机的消毒和抗菌敷料等。越来越多的纳米金属材料应用于各个领域，人类接触的机会也随之增加，因此，它的生物安全性值得我们去关注。有研究表明，纳米金属材料的化学稳定性与毒性有关，稳
环境毒理学研究进展.pdf
2011 年第 6 卷第1期, 9 17 生态毒理学报 Asian Journal of Ecotox icolo gy Vo l. 6, 2011 No . 1, 9 17 环境毒理学研究进展 董芳1,李芳芳1,祁晓霞2,朱琳1, * 1. 南开大学环境科学与工程学院,污染过程与环境基准教育部重点实验室,天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室,天 津300071 2. 兰州大学资源环境学院,兰州730000 摘要:综述了近年来环境毒理学的研究进展,内容包括:环境污染物对机体的影响及其环境行为、环境污染物及其转化物的毒性和评估方法、实验室模式生物、生物标志物以及环境毒理学在其他相关学科中的应用等。此外,还对环境化学品管理和安全性评价、H or mesis( 兴奋效应) 现象、遗传毒性致癌物的危险度评价、室内环境毒理学分析与研究等热点问题进行了讨论。并且指出了环境毒理学面临的挑战。 关键词:环境毒理学;环境污染物;纳米材料;持久性有机物;环境类激素 文章编号: 1673 5897( 2011) 6 009 09 中国分类号: X171. 5文献标识码: A Advances in Environmental Toxicology Researches Dong Fang1 , Li Fang fang1 , Q i Xiaoxia2 , Zhu Lin1, * 1. K ey Labor ator y of P ollutio n Pro cesses and Enviro nmental Cr iter ia, M inistr y o f Educatio n/ T ianjin Key L abo rato ry of Env iro n mental Remediatio n and Po llut ion Contr ol, Co llege of Env iro nment Science and Eng ineer ing, Nankai U niversity, T ianjin 300071, China 2. Colleg e o f Earth and Envir onment al Science, Lanzho u U niversit y, L anzhou 730000, China Received 24 Decem ber 2009 accepted 30 M arch 2010 Abstract: Advances in env ironmental tox ico logy are review ed based on the published papers and authors' stud ies. Co ntent includes the impacts of environmental po llutants on organism and their env ir onm ental behav io r, env ironmental pollutants and their transfor mation products tox icity and evaluatio n m ethods, laboratory mod el or ganisms, biom arkers, the application of environmental tox icolo gy in other r elated disciplines. In addition, sev eral hot issues such as environmental chemicals manag em ent and safety assessment, ho rmesis phenom enon, risk assessment of genetic tox icity carcinog ens, the tox icolo gy analysis of indoor environment are discussed. Challenges faced by enviro nm ental tox icolo gy are po inted o ut . Keywords: env ir onm ental tox ico logy; environmental pollutants; nanom aterials; POPs; EDCs 环境毒理学( enviro nmental tox icolog y)是一门既年轻又古老的学科,它扎根于古老的毒理学,随着环境问题的突出逐渐发展起来。它主要研究环境污染物,特别是外源性环境污染物对生物有机体,尤其是人体的影响及其作用机制。作为新兴的边缘学科,它和很多领域有交叉性。它运用毒理学的基本原理,又借助环境科学、生命科学和预防医学的发展。同时它也是为数不多的一门既是基础科学又可直接应用的学科。作为应用学科,环境毒理学一方面直接参与医药、农药和日用化工产品的研究与开发,在产品创新中起着不可替代的作用;另一方面,环境毒理学致力于识别、评价和控制化合物对人类及其生态环境的潜在危害,在制订标准、法规和法律方面正在发挥着日益重要的作用,在可持续发展中有着不可替代的重要 收稿日期: 2009 12 24录用日期: 2010 03 30基金项目:国家重大科技专项(水专项No. 2008ZX08526 003)
二氧化钛纳米材料的环境健康和生态毒理效应
收稿日期：２００７－１１－０３录用日期：２００７－１２－２５ 基金项目：国家自然科学基金“十五”重大项目（Ｎｏ．１０４９０１８０）；科技部９７３资助项目（Ｎｏ．２００６ＣＢ７０５６０３）作者简介：王江雪（１９７８—），女，博士后；＊通讯作者（Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ），Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｃｈｙ＠ｎａｎｏｃｔｒ．ｃｎ ２００８年第３卷 第２期，１０５－１１３ 生态毒理学报 ＡｓｉａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ Ｖｏｌ．３，２００８Ｎｏ．２，１０５－１１３ 二氧化钛纳米材料的环境健康和生态毒理效应 王江雪 １，２ ，李炜１，刘颖１，劳芳１，陈春英 １，＊ ，樊瑜波 ２ １．国家纳米科学中心－中国科学院高能物理研究所纳米生物效应与安全性联合实验室，北京１０００８０２．北京航空航天大学生物工程系，北京１０００８３ 摘要：伴随着纳米科技的迅猛发展，各式各样的纳米材料被开发和生产出来，逐步进入到周围环境及生命体中，纳米材料的生物安全性和生态毒理学问题已引起了社会各界的普遍关注．纳米二氧化钛（ＴｉＯ２）因具有良好的光催化特性、耐化学腐蚀性和热稳定性，而被广泛应用于涂料、废水处理、杀菌、化妆品、食品添加剂和生物医用陶瓷材料等与日常生活紧密相关的领域，因此，其将不可避免地进入环境和生态系统中引起相应的生物学效应（毒理学）．论文从流行病学调查和实验研究两方面出发，综述了纳米ＴｉＯ２对生物体 （皮肤、肺、肝、肾和脑）、细胞（细胞膜、细胞生长和凋亡）和生态系统的影响，探讨了其毒性产生的可能机制．希望今后进一步加强对纳米ＴｉＯ２的环境健康和生态毒性研究，以建立纳米ＴｉＯ２的环境健康安全暴露评价体系，促进纳米技术的健康、安全和可持续发展．关键词：纳米材料；纳米二氧化钛；环境健康；生态毒理；活性氧 文章编号：１６７３－５８９７（２００８）２－１０５－０９ 中图分类号：ＴＢ３８３，Ｘ１７１．５，Ｘ１８ 文献标识码：Ａ ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＨｅａｌｔｈａｎｄＥｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｆｆｅｃｔｏｆＴｉｔａｎｉｕｍＤｉｏｘｉｄｅＮａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ＷＡＮＧＪｉａｎｇ－ｘｕｅ１，２，ＬＩＷｅｉ１，ＬＩＵＹｉｎｇ１，ＬＡＯＦａｎｇ１，ＣＨＥＮＣｈｕｎ－ｙｉｎｇ１，＊，ＦＡＮＹｕ－ｂｏ２ １．ＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＢｉｏ－ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｆｆｅｃｔｓｏｆＮａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＮａｎｏｓａｆｅｔｙ，ＮａｔｉｏｎａｌＣｅｎｔｅｒｆｏｒＮａｎｏＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ－ ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＨｉｇｈＥｎｅｒｇｙＰｈｙｓｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８０２．ＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＢｅｉｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３Ｒｅｃｅｉｖｅｄ３Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２００７ ａｃｃｅｐｔｅｄ２５Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２００７ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｍａｎｙｋｉｎｄｓｏｆｎａｎｏｍａｔｅｒｔｉａｌｓａｒｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄａｎｄｕｓｅｄｉｎｅａｃｈｆｉｅｌｄ．Ｔｈｅｙｔｅｎｄｔｏｅｎｔｅｒｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｌｉｆｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｂｉｏ－ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｅｆｆｅｃｔｓｏｆｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄｎａｎｏｓａｆｅｔｙｈａｓｒａｉｓｅｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｃｏｎｃｅｒｎｓａｍｏｎｇｍａｎｙｓｃｉｅｎｔｉｓｔｓａｎｄｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔｓ．Ｎａｎｏｓｃａｌｅｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅ （ＴｉＯ２），ａｎｏｎｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅａｎｄｏｄｏｒｌｅｓｓｗｈｉｔｅｐｏｗｄｅｒ，ｗａｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｐａｉｎｔｓ，ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ｃｏｓｍｅｔｉｃｓ，ｆｏｏｄａｄｄｉｔｉｖｅ，ａｎｄｂｉｏ－ｍｅｄｉｃａｌｃｅｒａｍｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｅｔｃ．，ｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｉｎｈｅｒｅｎｔａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｔｈｅｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｉｓ，ａｎｔｉｃｏｒｒｏｓｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｕｎａｖｏｉｄａｂｌｅｆｏｒｎａｎｏｓｃａｌｅＴｉＯ２ｔｏｅｎｔｅｒｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｏｉｎｄｕｃｅｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｅｆｆｅｃｔｓ（ｎａｎｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ）．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐａｓｔｅｐｉｄｅｍｉｏｌｏｇｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｓａｎｄｌａｂｏｒａｔｏｒｙｓｔｕｄｉｅｓ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｎａｎｏｓｃａｌｅＴｉＯ２ｏｎｔｈｅｏｒｇａｎｉｓｍｓ（ｓｋｉｎ，ｌｕｎｇ，ｌｉｖｅｒ，ｋｉｄｎｅｙａｎｄｂｒａｉｎ），ｔｈｅｃｅｌｌｓ（ｃｅｌｌｍｅｍｂｒａｎｅ，ｃｅｌｌｇｒｏｗｔｈａｎｄａｐｏｐｔｏｓｉｓ）ａｎｄｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｆｏｒｔｈｅｓｅｔｏｘｉｃｉｔｉｅｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＩｔｉｓａｄｖｉｓｅｄｔｏｅｎｈａｎｃｅｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｈｅａｌｔｈａｎｄｅｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙｏｆｎａｎｏｓｃａｌｅＴｉＯ２ｔｏｈｅｌｐｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｎｄｓｔａｎｄａｒｄｓｏｆｓａｆｅｅｘｐｏｓｕｒｅｆｏｒｎａｎｏｓｃａｌｅＴｉＯ２，ａｎｄｔｏｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｈｅａｌｔｈｙ，ｓａｆｅａｎｄｐｅｒｓｉｓｔｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｎａｎｏｓｃａｌｅＴｉＯ２；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｈｅａｌｔｈ；ｅｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ；ｒｅａｃｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎｓｐｅｃｉｅｓ
纳米材料的危害
山大学者证实： 纳米材料有损健康 随着科技的飞速发展，“纳米”两字近年来频频出现在我们的视线，并走进我们的生活：纳米毛巾、纳米杯子、纳米内衣等等。但你知道吗？使用纳米材料对人体有潜在危害。山东大学长江学者、化学与化工学院闫兵教授带领的课题组通过对小鼠的研究证实，如果长时间接触纳米材料，可能会对人体生殖系统造 成伤害。 小鼠注射纳米管 睾丸受损 由于纳米科技在各个领域和人类日常生活的广泛应用，它将对人类社会产生巨大影响，但是这类材料的使用安全吗？据介绍，闫兵教授所带领的课题组从2005年开始关注纳米材料的毒性，2007年左右开始 进行纳米材料对生殖系统影响的研究。 闫兵说，研究结果显示，如果给小鼠静脉注射水溶性好的规格为5mg/kg的多壁碳纳米管，15天内注射5次，小鼠的睾丸就会受到损坏，其体内的活性氧含量也会增加，而过量的活性氧会对人体的机体组织造成损伤。他们也发现，这种影响在60天后会自动修复，这些纳米材料没有影响荷尔蒙水平、精子的健康指标以及生殖能力。但是，上述结果仅限于所使用材料的剂量和暴露时间，如果用其他材料、剂量和暴露 时间与方式，结果可能会不一样。 纳米对健康的影响 无处不在 闫兵说，在给小鼠注射纳米材料15天、60天和90天时研究其活性氧、雄性荷尔蒙、精子的健康情况以及睾丸的组织切片，并在15天和60天进行生殖能力的全面考查，此外在这些实验中，他们均与未注射纳米材料的小鼠进行对照，根据相关数据的差异就能够发现产生的问题。为了保证数据的科学性，进行实 验时每个组别都有8~10只小鼠。 那么，纳米材料在哪些领域的应用会对生殖系统带来影响？有没有解决的办法？闫兵解释说，纳米材料在人们生活中可谓无所不在，从电子产品、生活日用品到医药用品，特别是作为药物载体会通过静脉注射或口服进入人体。因此，纳米材料对人类健康的影响也将无处不在。 天天和纳米材料打交道 风险更大 为了解决纳米的毒性问题，现在闫兵教授带领的团队正在对纳米的毒理机制进行深入研究，在此基础上，开发能够降低纳米材料毒性的化学方法。“由于纳米材料有巨大的表面积，其表面化学分子可控制纳米材料的生物活性和毒性，我们利用这些特性，应该能够找到比较合理的解决方案。” 现实生活中，纳米材料似乎已经与人们的生活密不可分。那么，纳米材料应用的危害程度及范围有多大？闫兵说，因为纳米材料已经走进人们生活，因此，大家都应注意纳米材料对身体健康可能会带来的不良影响。当然，对那些制造纳米材料的人员或者其他每天都和纳米材料打交道的人来说，其面临的风险性 就要大得多。 在国际上首次提出 纳米材料对生殖的潜在危害 闫兵提醒纳米材料生产与研究人员要注意自我防护，如穿戴适当的防护设备，在通风橱中工作等等。对普通人而言，最主要的是一定要选择和使用合格的纳米产品，这样就可以大幅降低纳米材料使用的危险性。不过人们也不必过于担忧，将来随着对纳米材料毒理研究的深入和材料各种标准的建立，纳米产品的 安全性也会越来越高。 据悉，目前这一研究成果已发表在《自然—纳米技术》杂志上。这也是目前国际上首次揭示出纳米材料对生殖系统存在的潜在危害。碳纳米管作为一种在生物医学具有广阔应用前景的纳米材料，其生物安全性问题受到国际学术界的高度重视，但对于纳米材料特别是碳纳米管的生殖毒理却知之甚少。闫兵教授课
纳米生物材料生物学特性和生物安全性的研究
一、纳米生物材料生物学特性、生物安全性及在重大疾病快速检 测中的应用基础研究 一、项目提出的背景及意义 近年来，在医疗卫生和生物医学工程领域，纳米技术的引入和纳米生物材料的使用，极大的促进了现代医学的发展。现在已有多种含纳米生物材料的医疗用品得到国家或省市级食品药品监督管理局的批件，进入了临床阶段。 国内外已有很多报道，纳米材料具有特殊的生物性质，主要体现在两个方面：一方面，从生物体整体而言，纳米材料在生物体内的分布途径及靶器官具有特殊性；另一方面，从细胞水平来讲，与常规材料不同，纳米颗粒可以通过各种方式直接进入细胞内，导致细胞功能的改变甚至丧失，影响细胞的正常工作。因此，纳米材料特殊生物学性质可能会引起生物负效应，有必要对纳米材料的生物学特性和生物安全性进行研究。 在众多人们日常生活中所能接触的纳米材料中，纳米生物材料与其它纳米材料相比，在与人体的接触方式上有明显不同。纳米医用材料一个最显著的特点就是在研制和使用它的过程中，已经人为的使它通过了肺、肠、皮肤这三个人体抵御外来颗粒物侵入的主要屏障，直接进入人体的循环系统，因此可能对人体造成更直接、更巨大的危害。所以，迫切需要马上开展对纳米生物材料安全性的研究。 纳米材料的生物安全性是一个方兴未艾的研究热点，国内外的研究水平基本处在一个水平线上，还有很多问题没有研究透彻，尤其是对纳米生物材料来讲。例如，现在人们还不了解不同纳米生物材料在生物体内的分布、蓄积、排泄特性，也不了解不同纳米生物材料是如何与各种细胞相互作用的。因此，对纳米生物材料毒理学的研究还基本上是空白，需要更加细致的研究。 通过对纳米生物材料安全性的研究，可以了解、掌握各种纳米生物材料的毒理学数据，为相关管理机构对纳米生物材料及其产品进行风险管理提供理论依据和数据基础；使管理机构可以制定科学有效的管理办法来规范纳米医用产品的使用、处理，这一方面可以增强消费者对相关纳米医用产品的使用信心，扩大纳米医用产品的使用市场；另一方面，可以增强国家产业政策决策机构对纳米医用产业的信心，增大对纳米产业政策倾斜和资金投入，促进纳米医用产业的发展。另