纳米材料的毒理学和生物安全性研究进展
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。
纳米材料的毒理学研究
纳米材料的毒理学研究一、引言纳米材料因具有良好的性能优势被广泛运用于各领域，但其毒性也引起了广泛关注。
本文将着重探讨纳米材料的毒理学研究，为纳米材料的安全应用提供依据。
二、纳米材料的定义与特性纳米材料的定义为至少在一维尺寸上具有尺寸小于100纳米的材料。
它具有优异的物理、化学和生物活性的特性，比如高比表面积、易形成氧化物、独特的光学、磁性等性质，这些特性的变化使纳米材料与普通材料不同。
三、纳米材料的毒性纳米材料的毒性依然是一个值得深入研究的问题。
一方面，由于其特殊的结构和化学特性，纳米材料能够穿透细胞膜和进入细胞，导致有害的细胞反应和对组织的损害；另一方面，由于其高比表面积和高表面能量，纳米材料与细胞表面的相互作用容易导致细胞损伤和细胞死亡。
此外，还存在其他毒性现象，如代谢毒性、长期积累毒性、卫生安全风险等。
四、纳米材料的毒理学研究进展在纳米材料毒理学研究方面，国内外学者已经取得了很多的成果。
其中，纳米材料的入体途径、纳米材料在体内的代谢、药效学和毒性学效应、纳米材料对环境的影响、纳米材料的免疫学效应等方面都在进行深入的研究。
五、纳米材料毒理学实验方法毒性测试是评估纳米材料毒性的重要手段。
目前常用的实验方法主要包括细胞实验、动物实验和人体暴露实验。
其中，细胞实验是目前应用最为广泛和有效的方法，它能够快速获取生命体内的重要信息，如细胞生长、复制等，而且具有简单、快速、便宜的优势。
六、纳米材料的安全应用纳米材料的毒性问题是目前行业重点研究的问题。
为了解决这一问题，除了加强纳米材料毒性研究外，还有必要采取一系列措施保证纳米材料的安全应用。
例如，监控纳米材料的生产和使用，制定相关的安全标准和指导规范；建立科学、规范、可持续的回收机制和处理程序；加强食品加工行业的管理和规范；推动公众的科学素质的提升，增强公众的风险意识等。
七、结论纳米材料的毒性问题是目前热点问题之一，需要加强研究和规范，以确保纳米材料的安全应用。
纳米材料的毒理学研究进展及其应用前景分析
纳米材料的毒理学研究进展及其应用前景分析纳米材料是指其中至少一种尺寸小于100纳米的固体物质，这些小尺寸特性使得纳米材料在许多领域有着独特的应用和潜在的应用前景，如医学、能源、环境、电子等。
但纳米材料也存在着潜在的毒性，这些毒性在前期的研究中就已经被证实。
因此，进行纳米材料毒理学研究是非常必要的。
本文将介绍纳米材料毒理学研究的进展及其应用前景分析。
一、纳米材料毒理学研究进展1.毒性机制研究表明，纳米材料的毒性机制主要包括：（1）氧化应激；（2）炎症反应；（3）细胞死亡；（4）肝脏、肾脏等重要器官的损伤。
2.研究对象在纳米材料的毒理学研究中，常用的研究对象包括：（1）小鼠和大鼠；（2）猴子；（3）人类细胞系；（4）鱼类和其他无脊椎动物等。
其中，小鼠和大鼠是最常用的实验动物。
3.评价方法为了评价纳米材料的毒性，目前主要采用以下几种方法：（1）细胞生存能力测定；（2）动物生存率和体重变化；（3）荧光显微镜观察；（4）电镜观察；（5）生化指标测定等。
4.毒性分析研究表明，纳米材料的毒性与其形态、大小和表面化学性质等因素有关，其中纳米材料的大小是最关键的因素。
同时，纳米材料对于不同种类的细胞和动物也存在特异性毒性。
二、纳米材料的应用前景1.医学领域纳米材料在医学领域的应用前景非常广泛，例如：（1）纳米材料在生物成像方面的应用：包括磁共振成像、X射线成像、CT等；（2）纳米材料在治疗方面的应用：包括药物输送、光动力疗法、热疗法等。
2.环境领域纳米材料在环境领域的应用前景也非常广泛，例如：（1）纳米材料在水处理方面的应用：包括吸附、光催化等；（2）纳米材料在空气治理方面的应用：包括过滤、氧化等。
3.电子领域随着电子领域的发展，纳米材料在该领域也有着巨大的应用前景，例如：（1）纳米材料在电池和太阳能电池方面的应用；（2）纳米材料在储存和传输信息方面的应用等。
三、结论纳米材料作为一种具有广泛应用潜力的新兴材料，其毒理学研究非常必要。
纳米材料的生物效应与安全性研究
程千喜（湖北第二师范学院，湖北 武汉 430205）摘 要：相关研究表明，当物质材料达到纳米级尺寸时，尽管物质的化学元素组成并没有发生变化，但是纳米级物质材料和普通物质材料相比，其物理性质和化学性质通常会发生改变。
在这样的情况下，对于同一物质材料，其普通物质材料经过安全检测合格的结果也很可能并不适用于纳米级物质材料，因此对于纳米材料进行单独的生物效应和安全性检测与研究非常关键。
我国是世界上较早掌握纳米技术的国家之一，在纳米材料的生物效应和安全性研究建设方面也处于世界前列。
对此，文章主要分析近年来我国在纳米材料生物效应与安全性研究方面取得的成果，以供参考。
关键词：纳米材料；生物效应；安全性；毒性效应中图分类号：TB383 文献标志码：A文章编号：2096-3092（2020）06-0067-03纳米材料的生物效应与安全性研究Abstract: According to the relevant studies, when the material reaches the nanoscale, although the chemical element composition of the material does not change, the physical and chemical properties of the material at the nanoscale usually change compared with the ordinary material. In this case, , the good result of safety test of common material is probably not applicable to the nanomaterial for the same material. Therefore, it is very critical to conduct the research of separate biological effect and safety test on nanomaterial. China is one of the earliest countries in the world to master nanotechnology. China is also in the forefront of the world in the research and construction of biological effects and safety of nanomaterial. In this paper, the research achievements of biological effect and safety of nanomaterial in China in recent years are mainly analyzed for reference.Key words: nanomaterial, biological effects, safety, toxic effect(Hubei Second Normal University, Wuhan, Hubei 430205)Cheng QianxiBiological Effects and Safety Study of Nanomaterial纳米生物效应是指将纳米材料与生物学、物理学、化学、毒理学以及医学等学科进行关联研究的新领域。
纳米材料的生物学效应及安全性研究
纳米材料的生物学效应及安全性研究随着纳米技术的不断发展，纳米材料也越来越广泛地应用于生物学领域。
纳米材料在这一领域的应用主要有两个方面：一方面是利用纳米材料的特殊性质来研究生物学问题，如利用金纳米颗粒来开发生物传感器，利用石墨烯来研究生物分子的作用机理等；另一方面则是将纳米材料作为生物学技术的载体，如利用纳米材料来传递药物或基因，开发纳米药物等。
然而，与纳米技术的其他应用领域一样，纳米材料在生物领域中的应用也面临着安全性问题。
纳米材料的特殊性质可能会对生物体产生潜在的不良影响，而科学家们正在努力研究纳米材料的生物学效应及安全性，以便更好地应用这些材料。
纳米材料的生物学效应纳米材料的特殊性质使其可以与生物体的分子、细胞和组织相互作用，从而产生特异性生物学效应。
这些效应的性质与强度取决于纳米材料的大小、形状、表面修饰及其它物理化学性质。
以下是一些已知的纳米材料在生物体中的生物学效应：1.生物体内的分布：纳米材料的大小会影响其在生物体内的分布。
一些研究表明，尺寸小于100纳米的颗粒可以渗透到细胞膜、细胞核和细胞器内，而大于100纳米的颗粒则不能。
这种大小限制对于纳米药物的传递尤为重要，因为药物的分子大小应适当以便将其输送到治疗的组织或细胞中。
2.炎症反应：一些纳米颗粒（如二氧化钛、纳米金等）可能引起炎症反应。
这些反应通常通过细胞内信号通路调节，包括通过核因子κB（NF-κB）和而外信号调节激酶（ERK）等途径。
这些反应可能会导致细胞凋亡、氧化损伤和细胞增殖受限等影响。
3.氧化损伤：纳米金属颗粒可以促进活性氧物种（ROS）的产生，可能会导致细胞色素c的释放、线粒体膜电位的下降和DNA的损伤。
这些 ROS 可能还会导致蛋白质过氧化物化和氧化敏感DNA酶的激活。
4.细胞凋亡：纳米颗粒可能通过细胞凋亡途径引起细胞死亡。
一些纳米颗粒可以通过活化半胱氨酸蛋白酶（caspase）和促进核染色质凝集来诱导细胞凋亡。
这种细胞凋亡可能是通过ROS的产生和细胞内盐度的改变来发生的。
国家纳米科学中心在纳米材料生物效应研究方面取得新进展
纳 米材 料 与 生命 体 系 相互 作 理 学评 价 方法 学 的建 立 、应用 和 毒性 。 用 及其 健康 效 应 问题 ．是 纳米 科 机 理揭 示 等方 面 进行 了具 有开 创 基 于 同步 辐射 先 进 光源 发 展
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纳米材料的毒性作用与生态危害研究
纳米材料的毒性作用与生态危害研究第一章纳米材料概述纳米材料是指尺寸在1-100纳米之间的材料，它具有具有独特的物理、化学和生物学性质。
因此，纳米材料在医学、能源、电子、材料、环境等领域有着广泛的应用前景。
随着纳米科技的发展，纳米材料的生态危害和毒性问题也引起了人们的关注。
第二章纳米材料的毒性作用2.1 毒理学概述毒理学是研究毒素或有害物质在生物体内的作用机制、剂量效应和致病过程的学科。
纳米材料在生物体内的毒性作用可以从以下几个方面来考虑：2.2 纳米材料的组织学和细胞学效应纳米材料可以进入生物体内的细胞和组织，并且与生物体内的组织细胞反应。
纳米材料可以穿过血脑屏障和其他生物屏障，导致神经功能障碍和细胞死亡。
此外，纳米材料还可以进入生物体的免疫系统，引起多种炎症反应。
2.3 纳米材料的生物相容性和毒性评估生物相容性是指材料与生物体相互作用后的影响，这是评估材料毒性的重要指标。
毒性测试需要确定纳米材料的剂量、时间和方式，评估其对生物体的影响。
常用的毒性测试包括细胞毒性测试、动物实验、人类神经细胞模型等。
第三章纳米材料的生态危害3.1 纳米材料的生物降解纳米材料的生物降解是指环境中的微生物和生物降解酶可以将纳米材料分解为无害物质。
然而，一些纳米材料由于具有毒性，它们的生物降解过程可能会对生态环境造成严重危害。
3.2 纳米材料的迁移与转化纳米材料在生态环境中会经历复杂的迁移和转化过程。
纳米材料的转化可能会导致生态环境中的毒性物质的释放。
纳米材料还可能通过食物链进入生态系统的各个层次，最终威胁到食品链的安全。
3.3 纳米材料对生态系统的影响纳米材料的大量应用进入环境后，可能会引起生态系统中的显著变化。
例如：生物物种数量的减少、生物环境中毒性物质含量的增加、食物链的破坏、生态系统的稳定性和可持续性的降低等。
第四章纳米材料的环境评估4.1 纳米材料的环境监测纳米材料的环境监测是纳米材料生态风险评估的重要步骤。
纳米毒理学和生物安全性评估
纳米毒理学和生物安全性评估近年来，随着纳米技术的快速发展和应用，纳米材料在各个领域得到广泛的应用。
不仅能够改变材料的性质，同时也可以应用于医药、电子、能源等领域。
但是，随着纳米材料的应用越来越广泛，同时也引发了人们对其生物安全性评估和纳米毒理学的不断关注。
首先，纳米材料引起关注主要是因为它们的尺寸、形状、表面性质、生物可半衰期、生物分布、毒理作用等因素与常规尺寸的材料有很大的差异。
这些差异很可能会导致纳米材料与生物体相互作用的方式与生物体内作用的差异增加，从而可能导致潜在的毒性。
毒性实验是评估纳米材料生物安全性的关键方法之一。
目前，相关的毒性研究主要包括体外评估和体内评估。
体外的研究方法包括单元细胞毒性、线粒体毒性、氧化应激等评估工具。
而体内毒性研究通常通过小鼠或大鼠模型来研究纳米材料的毒性和生物学效应。
在此过程中，研究者通常通过观察相关指标比如动物行为、组织损伤、血液学变化、代谢紊乱等指标，来确定纳米材料是否有潜在毒性。
除此之外，在纳米毒理学研究中，还涉及到细胞分子机理、吸入纳米器械的缺陷、纳米材料与生物体系统的相互作用等问题。
而纳米毒理学的研究也被广泛应用于对食品、化妆品、医疗器械和药物等纳米产品的监管和临床应用过程中的风险评估。
在纳米毒理学的研究结果的基础之上，研究人员通过分析纳米材料的化学成分、空气站测定等操作辅助表征材料特征，进一步应用量效关系和生态毒理学原理，确定纳米材料的安全性，从而指导纳米材料在各领域的应用。
当然，纳米材料的生物安全性评估是一个持续不断的过程。
新的纳米材料的出现、改进与应用都需要不断的对其进行生物安全性评估并持续监测。
同时也需要制定严格的规范和规则，以确保人们使用纳米材料时能够得到更完善的保护。
综上，纳米材料的广泛使用带来了许多新的发现和创新，同时也需要我们谨慎对待。
纳米毒理学和生物安全性评估是建立在对纳米材料的充分理解和评估之上的，在纳米技术使用的过程中，我们必须关注生物安全性，并持续进行评估，以确保其应用是健康可靠的。
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TiO2、SiO2、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]。
纳米材料的毒性机理研究
纳米材料的毒性机理研究随着纳米材料的应用不断拓展，对其毒性的研究日益重要。
纳米材料具有特殊性质，能够被细胞摄取并影响其功能，从而引发多种不良反应，甚至有可能对人体健康造成危害。
因此，深入了解纳米材料的毒性机理，对于纳米材料的安全使用具有重要意义。
一、纳米材料的毒性：对人体健康的影响纳米材料具有特殊的物理、化学和生物学特性，以及比传统材料更大的表面积和更高的反应活性。
这些特性使得纳米材料在医学和生物技术领域中有着广泛应用，并引起人们对其毒性的关注。
通过对纳米材料的毒理学研究，可以发现其对人体健康可能造成以下影响：1. 对呼吸系统的影响：纳米材料细小的体积和表面积增加了其作为气溶胶时进入人体的机会，这可能导致过度炎症反应和肺纤维化。
2. 对神经系统的影响：纳米材料通过血脑屏障进入中枢神经系统，刺激神经元，导致神经细胞和神经纤维损伤。
3. 对肝脏的影响：纳米材料可经由胆汁在肝脏中蓄积并引起炎症反应，导致肝脏损害。
二、纳米材料的毒性机理：细胞水平的响应纳米材料的毒性机理研究主要集中在细胞水平上，探究纳米材料对细胞的影响。
针对纳米材料的毒性机理研究，主要可以从以下方面入手：1. 细胞摄取纳米材料进入细胞后，会受到细胞膜的吞噬和转运过程的影响，从而影响其摄取量和摄取途径。
纳米材料进入细胞的过程是广泛研究的热点，而此过程对细胞功能和健康的影响仍待深入研究。
2. 细胞毒性纳米材料的毒性机理研究主要围绕其对细胞的损害，如细胞凋亡、氧化应激、炎症和细胞损伤等。
通过研究纳米材料引起的DNA损伤和氧化应激反应等，有助于揭示其毒性机理。
3. 酶作用纳米材料也可以通过酶途径发挥毒性作用。
纳米材料能够与细胞色素P450和类似酶结合，抑制其作用，改变蛋白质构象，引起细胞内代谢的失衡。
三、纳米材料的毒性机理：动物水平的响应纳米材料同样也会在动物体内引起毒性反应。
这些反应可能通过多种途径导致，如吸入、食入、注射等。
在动物水平的响应中，纳米材料可能通过以下方式对动物身体产生危害：1. 激活免疫系统纳米材料可以激活免疫系统的吞噬细胞和树突状细胞，诱导细胞的损伤和炎症反应。
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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（ｑｕａｎｔｕｍｔｕｎｎｅｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔ）；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。