纳米材料生物效应及其毒理学研究进展
纳米二氧化钛的毒性研究进展
环境科学与管理
ＥＮＶⅡＬｃ Ｍ 哐ＮＩｌＡＬ ＳＣⅡ ＣＥ ＾ Ｄ Ｍ［Ａ－ＮＡＧＥ］Ⅵｌ Ｔ
文章编 号 ：１６７４—６１３９（２Ｏｏ９）０８一ｏｏ３３—０５
ＶｏＬ ３４ Ｎ ８ Ａｕｇ．２００９
纳 米 二 氧化 钛 的毒性 研 究 进 展
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＷｉｔＩＩ ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｍ ｏｆ Ｎａｎｏ ｔｅｃｈｎ０ｌｏｇｙ，ｔｈｅ ａｐｐｌｙ ｏｆ ｎａｎ０一Ｔｉ０２ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ｄｅｒ ａｎｄ ｗｉｄｅｒ ｉｎ ｂｏｔｈ
ｔｅｃｈｎ０１０ｇｙ ａｎｄ ｓｏｃｉａｌ ｌｉｆｅ．Ｉｔ ｈａｓ ｂｒｏｕｇｈｔ ｃｏｎｖｅＩｌｉｅｎｃｅ ｉｎ ｌｉｆｅ．Ａｔ ｔｌｌｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｉｔｓ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｔ０】【ｉｃｉｔｙ，ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｌｌｅ ｐｈｙｓｊｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅＩＩＩｉｃａｌ ｔｒｌ 舳 ｓｆｏ肌 ａｔｉｏｎ ０ｆ ｐｒ０ｐｅｎｙ，ｈａｓ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｍｏｒｅ ａＩｌｄ ｎｌ０ｒｅ ｃｏｎｃｅｍ ．１１１ｉｓ ａｎｉｃｌｅ，ｆｍｍ ｔｌｌｅ ｐｒ０ｓｐｅｃｔ ０ｆ ｉｎ ｖｉｔｒｏ ａｎｄ ｉｎ ｖｉｖ０
马艳 菊 ，郁 昂
（厦门大学近海海洋环境科学国家重点 实验室 ，福建 厦 门 ３６ｌ００５）
摘 要 ：随着纳米技术 的迅猛发展 ，纳米材料越来越广泛地应 用于社会科技 生活 的各 个领 域 ，在 给人们 生活 带
来便利 的同时，纳米毒 性也 日益受到越来越 广泛的关注。然而 目前纳 米毒 性 关注的焦 点 多集 中在碳 纳米管等
表 １ ２００３年全球纳米 Ｔｉ０：消费量与产 品应 用
２ 纳米二氧化钛 的毒性研究
纳米材料的环境行为及生态效应研究
纳米材料的环境行为及生态效应研究一、引言随着纳米材料的广泛应用，环境和生态效应成为了研究的热点问题。
纳米材料具有独特的物理化学性质，那么它们在自然环境中会发生什么样的行为呢？这篇文章将介绍纳米材料的环境行为以及在环境中的生态效应，并探讨现有研究中的问题和挑战。
二、纳米材料的环境行为纳米材料在自然环境中表现出与微米或更大颗粒不同的行为。
由于小尺寸、高比表面积和表面反应等因素的影响，纳米材料对环境的影响可能会更加显著。
因此，了解纳米材料在环境中的行为对于评估其生态效应至关重要。
1.稳定性纳米材料在环境中的行为高度依赖于其物理和化学稳定性。
物理稳定性影响其分散状态和剪切力，能够影响其在环境中的行为。
化学稳定性影响其重组和显露的可溶性，同时 also影响了其在环境中与其他物质的相互作用。
2.吸附和沉积纳米材料在环境中的行为主要是依靠吸附和沉积来体现。
吸附会影响纳米材料的迁移、分布和生态效应。
它受到吸附材料、相对湿度和物理化学性质等因素的影响。
与吸附不同，沉积是纳米材料突破大气边界层并进入土壤、淡水和海水等矿质介质的过程。
沉积速率高度依赖于纳米材料的物理和化学性质以及介质的性质，如pH值、离子强度和类型等。
3.溶解纳米材料与环境中的溶液相互作用时可能会出现溶解现象。
该过程仅限于些溶于水或其他液体中的纳米材料。
纳米颗粒的溶解速率可能会影响其在环境中的行为和人体健康状况。
三、纳米材料的生态效应纳米材料对环境和生态系统有着多种影响。
它们通过改变自然系统中的化学、生物和物理过程影响生态系统的功能，改变整个系统的生物多样性和韧性。
以下是一些典型的生态效应。
1.生物毒性由于纳米材料的高比表面积和大量的表面，它们可能会表现出更强的生物毒性。
孟买大学的研究显示，银纳米颗粒会对某些植物造成不良影响，干扰其生长和发育。
此外，纳米材料可能会通过生物积累引入食物链并影响食物的安全性。
2.影响生态系统纳米材料的作用不仅仅局限于某个层面或单一环境领域，其可能对整个生态系统造成严重影响。
生物纳米材料的功能及应用研究
生物纳米材料的功能及应用研究全球科学技术的快速发展，促进了新型材料技术的研发。
其中，生物纳米材料的功能与应用备受关注。
本文将介绍生物纳米材料的概念、性质、功能和应用研究进展。
一、生物纳米材料的概念和性质生物纳米材料是指尺寸小于100纳米的生物分子，例如蛋白质、核酸和多糖等。
它们具有独特的性质：与特定的分子互相作用，形成高度有序的结构。
生物纳米材料可以用于制备新型的材料，具有高效、可控、可重复等特点。
二、生物纳米材料的功能研究1. 光学应用生物纳米材料的结构和性质使其在光学应用上具有广泛的用途。
例如，蛋白质纳米材料可以用于构建高分辨率的生物传感器，核酸纳米材料可以用于制造可程序的光子材料，多糖纳米材料可以用于制备光敏材料。
2. 生物医药应用生物纳米材料在生物医药领域的应用是一个重要的研究方向。
例如，纳米粒子可以通过改变其表面化学性质来实现靶向输送药物。
蛋白质可以修饰成可远程控制的纳米机器人，用于精确治疗。
核酸纳米材料可以用于基因诊疗和基因编辑。
三、生物纳米材料的制备生物纳米材料的制备方法包括生物合成、化学合成和物理合成等。
较为普遍的生物合成方法有：克隆表达、大肠杆菌表达、酵母表达等。
其中，克隆表达是目前用得最多的一种生物合成方法。
化学合成方法则包括：化学还原法、水热法、溶剂热法等。
物理合成方法则包括：激光剥蚀法、离子束打造法等。
四、生物纳米材料的应用前景随着生物纳米材料研究的不断深入，其应用前景也越来越广泛。
例如，生物纳米材料可以用于构建可重构纳米电子器件、快速响应传感器、医疗用途等。
同时，结合人工智能、机器人技术、虚拟现实技术等，未来应用的领域也将变得更加广阔。
五、结论生物纳米材料在光学应用和生物医药领域等具有广泛的应用前景，其研究也在不断深入。
未来，结合多学科领域的研究，生物纳米材料的功能和应用将会更加丰富和多样化。
纳米材料的安全问题及对策
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1.纳米材料的生物安全性
纳米材料安全性及研究意义： 超微颗粒在理化性质发生巨变的同时，其生物学效应
的性质和强度也可能发生质的变化。在空气中，以气溶 胶的形式存在的纳米颗粒可长期漂浮，能成为多种有机 污染物广泛传播的重要载体。在水中，纳米颗粒很难沉 降。在土壤中，它能畅通无阻地转移，也能被蚯蚓、细 菌吸收和进入食物链。
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2.纳米材料的生态环境安全性
生物吸收(bio-uptake)、生物蓄积(bioaccumulation)和生物 降解（biodegrade）
细胞可以通过内吞作用(endocytosis)、膜渗透作用 (membrane penetration)以及跨膜离子通道(transmembrane channels)几种途径吸收纳米颗粒。纳米材料一旦被生物吸收， 可能会在生物体内积累，并通过食物链进一步富集，使得较 高级生物体中纳米材料的含量达到物理环境中的数百倍、数 千倍甚至数百万倍。生物蓄积依赖于纳米材料的表面特性， 这种特性决定了纳米材料可能被脂肪组织、骨或体内蛋白吸 收。
环境中常见的微界面体系非常多，如水体中的悬浮物/ 地面水、大气中的烟尘/空气、土壤中的矿物颗粒/空气、植 物根系/土壤水、活性污泥/生活污水及超滤膜/工业废水等。 微界面是污染物迁移转化过程中的重要载体和途径，几乎 所有在溶液中进行的反应均可在微界面上进行，而且界面 往往具有催化反应的作用。
微界面过程与纳米污染物密切相关，对纳米材料的环境 生态行为有着非常重要的影第1响5页。/共28页
2.纳米材料的生态环境安全性
纳米材料对植物的影响
铝纳米颗粒的植物毒性。
研究者用根延长试验发现未包被的铝纳米颗粒可以
纳米生物技术学习心得
纳米生物技术学习心得第一篇：纳米生物技术学习心得在现代科技发展中，纳米科技无疑将在21世纪极大地影响着人类的生活，影响和带动许多其它学科的发展进程。
纳米生物技术是生物技术领域的前沿和热点学科，在医药卫生领域有广泛的应用和明确的产业化前景，特别是纳米生物材料、纳米药物载体、纳米探针及诊断技术、基因工程方面发挥重要作用。
一、纳米生物材料通过课程学习，我了解到纳米生物材料是指具有纳米量级的超微粒构成的固体物质。
纳米颗粒具有稳定的物理化学性质，较高的物理强度，较好扩散和渗透能力、吸附能力和化学活性，以及良好生物降解性等特点。
正是因为纳米生物材料为一新型生物材料具有传统材料无可比拟的优势，其作为人体内植入物在组织工程中的广泛应用，将能够很好的解决传统材料的许多弊端，在生物医学领域已表现出独特的优势，具有着良好的应用前景。
伴随着高分子材料、生物技术、信息技术、纳米技术、组织工程技术的发展，必将加速推动对纳米生物材料的基础研究和生物医学领域应用研究工作，使之进入一个新的阶段。
二、纳米药物载体课程中我们学习到，常见的纳米药物载体主要包括无机纳米药物载体和有机高分子纳米药物载体。
其中，高分子纳米粒子作为药物载体研究得比较早，目前已有少量基于高分子纳米载体的药物得到欧美一些国家药监部门批准用于临床治疗。
这是因为高分子纳米粒子生物相容性好，毒性小，药物可通过物理包覆或者化学键合的方式结合到高分子纳米粒子中，其释放后高分子载体可通过降解排出体外。
常见的无机纳米药物载体包括磁性纳米粒子、介孔二氧化硅、纳米碳材料、量子点等这些无机纳米药物载体，在实现靶向性给药、控释和缓释药物以及癌症靶向治疗等方面表现出良好的应用前景。
与高分子纳米粒子相比，无机纳米粒子不仅尺寸、形貌可控性好比表面积大，而且独特的光、电、磁性质赋予其具有潜在的成像显影、靶向输送和协同药物治疗等功能，使其更适于在细胞内进行药物输送。
随着人类对于自身细胞和病毒粒子研究的深入，不断提高纳米粒子作为药物载体的可行性、实用性必然给药物载体系统的研究提供突破性的进展。
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AbstractIncluding 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。
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。
纳米活性炭粒子跨膜转运方式及引起的生物学效应研究
Ｃ Ｓ 量子 点在不 同生理条件下 中的分散分布 Ａｅ
鄂晓 张英 鸽 北京 １０ ５ ０ ８０ 军事 医 学科 学 院毒物 药物 研 究所
目的 ：利 用原 子 力显 微镜 技术 （ Ｆ Ａ Ｍ）观 察量 子 点 在 不 同溶 液 中的 分 布规 律 。方 法 ：将 两
出体外 。
删
黄浩 陆启轩
受体的生物信息学分析
杨莉 毛小环 李兰芳
衡阳
陈临溪
秦旭平
曹建刚
南华 大学 药物 药理 研究 所
４ ０ ２０ １ １
目的：Ａ Ｊ Ｐ 受体是 ａ ｅｎ ｐｌ 肽的 Ｇ蛋 白偶联受体 ，本实验室发现 ａ ｅｎ 删 ｉ ｐｌ ／ ｉ
滑肌 细胞 增殖 、促 进单 核细 胞 一血管 内皮 细胞 粘 附 ，为进 一 步 了解
一
步研究纳米粒子 的生物安全性及临床前研究提供依据。ＭＴ Ｔ结果显示 ，Ａ Ｎ Ｃ Ｐ对 Ｈｅ ａ Ｌ 细胞
有 一定 的细胞 毒性 并 与 时 间 和 剂 量 成 正 相 关 ；ＡＦ 结 果 显 示 ，ＡＣ Ｍ ＮＰ造 成 Ｈｅ ａ细 胞 体 积 缩 Ｌ 小 、表面 变粗 糙 、分 泌 的粘 附物减 少 ；Ｔ ＥＭ 观察 发 现 ，ＡＣ ＮＰ不 受包 吞 抑 制剂 和 低 温处 理 的 影
彭飞 张英 鸽 北京 １０ ５ ０ ８０ 军事 医学 科学 院毒 物 药物研 究 所纳 米药 理 毒理学 重 点实验 室
用 体外 细 胞实 验探 讨 纳米 活性 炭粒 子 （ｃｉａｅ ａｂ ｎｎｎ ｐｒｉｌ ，ＡＣ ） 侵入 细 胞 的 ａｔ ｔｄｃｒｏ ａｏ ａｔ ｅ ｖ ｃｓ ＮＰ
方式及作用机制。体内研究其在小 鼠体 内的移行分布 ，组织损伤 ，探讨体 内的排泄方式 。为进