納米材料生物安全性評價(jià)的研究進(jìn)展

1、納米材料生物安全性評價(jià)的研究進(jìn)展體育學(xué)院 孫金月 納米技術(shù)的定義納米技術(shù)的定義 納米技術(shù)（納米技術(shù)（nanotechnology）是用單個原子、分子制造物質(zhì)的科學(xué)技術(shù)，研究結(jié)構(gòu)尺寸在0.1至100納米范圍內(nèi)材料的性質(zhì)和應(yīng)用。納米技術(shù)是許多如生物、物理、化學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域在技術(shù)上的次級分類。納米科學(xué)技術(shù)是以許多現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的科學(xué)技術(shù)，它是現(xiàn)代科學(xué)和現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。納米科技的神奇之處在于物質(zhì)在納米尺度下所擁有的量子和表面現(xiàn)象，因此可能可以有許多重要的應(yīng)用，也可以制造許多有趣的材質(zhì)。1993年 ，繼1989年美國斯坦福大學(xué)搬走原子團(tuán)“寫”下斯坦福大學(xué)英文名字、1990年美國國際商用機(jī)器公司

2、在鎳表面用36個氙原子排出“”之后，中國科學(xué)院北京真空物理實(shí)驗(yàn)室自如地操縱原子成功寫出“中國”二字，標(biāo)志著我國開始在國際納米科技領(lǐng)域占有一席之地。1997年 ，美國科學(xué)家首次成功地用單電子移動單電子，利用這種技術(shù)可望在20年后研制成功速度和存貯容量比現(xiàn)在提高成千上萬倍的量子計(jì)算機(jī)。1999年 ，巴西和美國科學(xué)家在進(jìn)行納米碳管實(shí)驗(yàn)時發(fā)明了世界上最小的“秤”，它能夠稱量十億分之一克的物體，即相當(dāng)于一個病毒的重量；此后不久，德國科學(xué)家研制出能稱量單個原子重量的秤，打破了美國和巴西科學(xué)家聯(lián)合創(chuàng)造的紀(jì)錄。 近年 ，近年來，一些國家紛紛制定相關(guān)戰(zhàn)略或者計(jì)劃，投入巨資搶占納米技術(shù)戰(zhàn)略高地。日本設(shè)立納米材料研

3、究中心，把納米技術(shù)列入新年科技基本計(jì)劃的研發(fā)重點(diǎn)；德國專門建立納米技術(shù)研究網(wǎng)；美國將納米計(jì)劃視為下一次工業(yè)革命的核心，美國政府部門將納米科技基礎(chǔ)研究方面的投資從1997年的1.16億美元增加到2001年的4.97億美元。技術(shù)分類 1993年，第一屆國際納米技術(shù)大會(INTC)在美國召開，將納米技術(shù)劃分為6大分支：納米物理學(xué)、納米生物學(xué)、納米化學(xué)、納米電子學(xué)、納米加工技術(shù)和納米計(jì)量學(xué)，促進(jìn)了納米技術(shù)的發(fā)展。由于該技術(shù)的特殊性，神奇性和廣泛性，吸引了世界各國的許多優(yōu)秀科學(xué)家紛紛為之努力研究。 納米技術(shù)一般指納米級(0.1一100nm)的材料、設(shè)計(jì)、制造，測量、控制和產(chǎn)品的技術(shù)。納米技術(shù)主要包括：納

4、米級測量技術(shù)：納米級表層物理力學(xué)性能的檢測技術(shù)：納米級加工技術(shù)；納米粒子的制備技術(shù)；納米材料；納米生物學(xué)技術(shù)；納米組裝技術(shù)等。關(guān)鍵突破關(guān)鍵突破 19901990年，年，IBMIBM公司阿爾馬登研究中心的科學(xué)家成功地對單公司阿爾馬登研究中心的科學(xué)家成功地對單個的原子進(jìn)行了重排，納米技術(shù)取得一項(xiàng)關(guān)鍵突破。他們使個的原子進(jìn)行了重排，納米技術(shù)取得一項(xiàng)關(guān)鍵突破。他們使用一種稱為掃描探針的設(shè)備慢慢地把用一種稱為掃描探針的設(shè)備慢慢地把3535個原子移動到各自的個原子移動到各自的位置，組成了位置，組成了IBMIBM三個字母。這證明費(fèi)曼是正確的，二個字母三個字母。這證明費(fèi)曼是正確的，二個字母加起來還沒有加起來還

5、沒有3 3個納米長。不久，科學(xué)家不僅能夠操縱單個的個納米長。不久，科學(xué)家不僅能夠操縱單個的原子，而且還能夠原子，而且還能夠“噴涂原子噴涂原子”。使用分子束外延長生長技使用分子束外延長生長技術(shù)，科學(xué)家們學(xué)會了制造極薄的特殊晶體薄膜的方法，每次術(shù)，科學(xué)家們學(xué)會了制造極薄的特殊晶體薄膜的方法，每次只造出一層分子。現(xiàn)代制造計(jì)算機(jī)硬盤讀寫頭使用的就是這只造出一層分子?，F(xiàn)代制造計(jì)算機(jī)硬盤讀寫頭使用的就是這項(xiàng)技術(shù)。著名物理學(xué)家、諾貝爾獎獲得者理查德項(xiàng)技術(shù)。著名物理學(xué)家、諾貝爾獎獲得者理查德 費(fèi)曼預(yù)言，費(fèi)曼預(yù)言，人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后將變成根據(jù)人類人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后將變成根

6、據(jù)人類意愿，逐個地排列原子，制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米技術(shù)最早意愿，逐個地排列原子，制造產(chǎn)品，這是關(guān)于納米技術(shù)最早的夢想。的夢想。研究應(yīng)用 當(dāng)前納米技術(shù)的研究和應(yīng)用主要在材料和制備、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)、醫(yī)學(xué)與健康、航天和航空、環(huán)境和能源、生物技術(shù)和農(nóng)產(chǎn)品等方面。用納米材料制作的器材重量更輕、硬度更強(qiáng)、壽命更長、維修費(fèi)更低、設(shè)計(jì)更方便。利用納米材料還可以制作出特定性質(zhì)的材料或自然界不存在的材料，制作出生物材料和仿生材料。1、納米是一種幾何尺寸的度量單位，1納米=百萬分之一毫米。2、納米技術(shù)帶動了技術(shù)革命。3、利用納米技術(shù)制作的藥物可以阻斷毛細(xì)血管，“餓死”癌細(xì)胞。4、如果在衛(wèi)星上用納米集成器件，衛(wèi)星

7、將更小，更容易發(fā)射。5、納米技術(shù)是多科學(xué)綜合，有些目標(biāo)需要長時間的努力才會實(shí)現(xiàn)。6、納米技術(shù)和信息科學(xué)技術(shù)、生命科學(xué)技術(shù)是當(dāng)前的科學(xué)發(fā)展主流，它們的發(fā)展將使人類社會、生存環(huán)境和科學(xué)技術(shù)本身變得更美好。7、納米技術(shù)可以觀察病人身體中的癌細(xì)胞病變及情況，可讓醫(yī)生對癥下藥。納米技術(shù)包含下列四個主要方面：1、納米材料： 當(dāng)物質(zhì)到納米尺度以后，大約是在0.1100納米這個范圍空間，物質(zhì)的性能就會發(fā)生突變，出現(xiàn)特殊性能。這種既具不同于原來組成的原子、分子，也不同于宏觀的物質(zhì)的特殊性能構(gòu)成的材料，即為納米材料。如果僅僅是尺度達(dá)到納米，而沒有特殊性能的材料，也不能叫納米材料。 納米技術(shù)不同于微米技術(shù)。后者是利

8、用光刻及腐蝕等技術(shù)，從宏觀尺度自上而下地進(jìn)行材料的制造，集中表現(xiàn)在集成電路的生產(chǎn)等方面。而納米技術(shù)則相反，其突出特點(diǎn)是基于自組裝這種自下而上的方式制造納米材料。 第一個真正認(rèn)識到它的性能并引用納米概念的是日本科學(xué)家，他們在20世紀(jì)70年代用蒸發(fā)法制備超微離子，并通過研究它的性能發(fā)現(xiàn)：一個導(dǎo)電、導(dǎo)熱的銅、銀導(dǎo)體做成納米尺度以后，它就失去原來的性質(zhì)，表現(xiàn)出既不導(dǎo)電、也不導(dǎo)熱。磁性材料也是如此，象鐵鈷合金，把它做成大約2030納米大小，磁疇就變成單磁疇，它的磁性要比原來高1000倍。80年代中期，人們就正式把這類材料命名為納米材料。納米動力學(xué) 主要是微機(jī)械和微電機(jī)，或總稱為微型電動機(jī)械系統(tǒng)（MEMS

9、),用于有傳動機(jī)械的微型傳感器和執(zhí)行器、光纖通訊系統(tǒng)，特種電子設(shè)備、醫(yī)療和診斷儀器等.用的是一種類似于集成電器設(shè)計(jì)和制造的新工藝。特點(diǎn)是部件很小，刻蝕的深度往往要求數(shù)十至數(shù)百微米，而寬度誤差很小。這種工藝還可用于制作三相電動機(jī)，用于超快速離心機(jī)或陀螺儀等。在研究方面還要相應(yīng)地檢測準(zhǔn)原子尺度的微變形和微摩擦等。雖然它們目前尚未真正進(jìn)入納米尺度，但有很大的潛在科學(xué)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。納米生物學(xué)和納米藥物學(xué) 如在云母表面用納米微粒度的膠體金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形電極做生物分子間互作用的試驗(yàn)，磷脂和脂肪酸雙層平面生物膜，dna的精細(xì)結(jié)構(gòu)等。有了納米技術(shù)，還可用自組裝方法在細(xì)胞內(nèi)放入零件或

10、組件使構(gòu)成新的材料。新的藥物，即使是微米粒子的細(xì)粉，也大約有半數(shù)不溶于水；但如粒子為納米尺度（即超微粒子），則可溶于水。納米電子學(xué) 包括基于量子效應(yīng)的納米電子器件、納米結(jié)構(gòu)的光/電性質(zhì)、納米電子材料的表征，以及原子操縱和原子組裝等。當(dāng)前電子技術(shù)的趨勢要求器件和系統(tǒng)更小、更快、更冷,更小,是指響應(yīng)速度要快。更冷是指單個器件的功耗要小。但是更小并非沒有限度。 納米技術(shù)是建設(shè)者的最后疆界，它的影響將是巨大的。 納米技術(shù)是近年來出現(xiàn)的一門高新技術(shù) ，目前已成功用于許多領(lǐng)域，現(xiàn)在主要講下面幾個方面： 1 、納米技術(shù)在生物、醫(yī)藥學(xué)中的應(yīng)用 醫(yī)藥使用納米技術(shù)能使藥品生產(chǎn)過程越來越精細(xì)，并在納米材料的尺度上直

11、接利用原子、分子的排布制造具有特定功能的藥品。納米材料粒子將使藥物在人體內(nèi)的傳輸更為方便，用數(shù)層納米粒子包裹的智能藥物進(jìn)入人體后可主動搜索并攻擊癌細(xì)胞或修補(bǔ)損傷組織。使用納米技術(shù)的新型診斷儀器只需檢測少量血液，就能通過其中的蛋白質(zhì)和DNA診斷出各種疾病。 2、納米技術(shù)在家用中的應(yīng)用 家電用納米材料制成的納米材料多功能塑料，具有抗菌、除味、防腐、抗老化、抗紫外線等作用，可用處作電冰霜、空調(diào)外殼里的抗菌除味塑料。 3、納米技術(shù)在電子計(jì)算機(jī)和電子工業(yè)中的應(yīng)用 可以從閱讀硬盤上讀卡機(jī)以及存儲容量為目前芯片上千倍的納米材料級存儲器芯片都已投入生產(chǎn)。計(jì)算機(jī)在普遍采用納米材料后，可以縮小成為“掌上電腦”。

12、5、納米技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用 環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域?qū)⒊霈F(xiàn)功能獨(dú)特的納米膜。這種膜能夠探測到由化學(xué)和生物制劑造成的污染，并能夠?qū)@些制劑進(jìn)行過濾，從而消除污染。 6、納米技術(shù)在紡織工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 在合成纖維樹脂中添加納米SiO2、納米ZnO、納米SiO2復(fù)配粉體材料，經(jīng)抽絲、織布，可制成殺菌、防霉、除臭和抗紫外線輻射的內(nèi)衣和服裝，可用于制造抗菌內(nèi)衣、用品，可制得滿足國防工業(yè)要求的抗紫外線輻射的功能纖維。 7、納米技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用 采用納米材料技術(shù)對機(jī)械關(guān)鍵零部件進(jìn)行金屬表面納米粉涂層處理，可以提高機(jī)械設(shè)備的耐磨性、硬度和使用壽命。 目前，納米材料生物安全性評價(jià)體系的建立還處在探索階段，對納米材料

13、生物安全性評價(jià)還主要集中于對其健康效應(yīng)的毒理學(xué)研究，而針對納米材料的系統(tǒng)人群流行病學(xué)研究開展較少。 隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，各種納米材料大量涌現(xiàn)，其優(yōu)良特性及新奇功能使其具有廣泛的應(yīng)用前景，人們接觸納米材料的機(jī)會也隨之迅速增多。對納米材料的生物安全性進(jìn)行評價(jià)成為迫在眉睫的問題。然而，現(xiàn)有的環(huán)境與職業(yè)衛(wèi)生接觸標(biāo)準(zhǔn)及安全性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法能否直接適用于納米材料還未能確定，納米材料生物安全性評價(jià)體系的建立還處在探索階段。目前，對納米材料生物安全性評價(jià)還主要集中在對其健康效應(yīng)的毒理學(xué)研究。本文從人群流行病學(xué)和實(shí)驗(yàn)室研究兩個方面分析納米材料生物安全性的研究進(jìn)展。 美國和歐洲的科學(xué)家針對大氣污染物中納米顆粒

14、成分進(jìn)行了一項(xiàng)長達(dá)20年的流行病學(xué)研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：人群發(fā)病率和死亡率與他們所處生活環(huán)境空氣中大氣顆粒物濃度和顆粒物大小密切相關(guān)，死亡率增加是由濃度非常低的相對較小的顆粒物的增加引起的2。世界衛(wèi)生組織（WHO）2對已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)：周圍空氣10 m的顆粒每增加100 g/m3，死亡率增加6%8%，周圍空氣2.5 m的顆粒每增加100 g/m3，死亡率增加12%19%；周圍空氣10 m的顆粒每增加50 g/m3，住院病人增加3%6%，周圍空氣2.5 m的顆粒每增加50 g/m3，住院病人增加25%；周圍空氣10 m的顆粒每增加50 g/m3，哮喘病人病情惡化和使用支氣管擴(kuò)張器增加8%，咳

15、嗽病人增加12%。 大氣納米顆粒的流行病學(xué)研究結(jié)果為納米材料的生物安全性評價(jià)提供了參考，但是，納米材料特殊的理化性質(zhì)對其粒徑、組成和在媒介中分布情況的影響是否與人們所熟悉的總懸浮顆粒物（TSP）、PM10和超細(xì)顆粒物（UFPs）等具有相似性，目前還沒有科學(xué)定論；能否將大氣納米顆粒的流行病學(xué)研究結(jié)果簡單地外推到納米材料上，也還有待研究證實(shí)。 隨著越來越多的納米材料、納米產(chǎn)品進(jìn)入人們的日常生活，它究竟會對環(huán)境及健康引起什么樣的生物效應(yīng)，我們知之甚少。到目前為止，仍未見專門針對納米材料的系統(tǒng)人群流行病學(xué)研究報(bào)道，更無納米材料全面的生物安全性評價(jià)資料。 近幾年，納米毒理學(xué)研究成為納米材料生物安全性評價(jià)

16、研究的一個熱點(diǎn)，從傳統(tǒng)對呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和皮膚功能的影響研究擴(kuò)展到當(dāng)前流行的生物學(xué)終點(diǎn)研究，例如納米材料引發(fā)的呼吸道和心血管系統(tǒng)炎癥反應(yīng)的氧化應(yīng)激、細(xì)胞信號傳導(dǎo)的改變以及炎癥介子的激活和釋放情況；從研究納米材料對生物體局部影響的觀察到對各種納米材料在體內(nèi)的吸收、分布、代謝和清除，以及生物靶器官相互作用規(guī)律的系統(tǒng)研究。納米毒理學(xué)的快速發(fā)展，為納米材料生物安全性評價(jià)體系的建立積累了重要的數(shù)據(jù)資料，同時，為探索納米材料生物安全性評價(jià)方法以及納米材料安全性標(biāo)準(zhǔn)及安全防護(hù)提供了科學(xué)線索。 納米材料進(jìn)入機(jī)體后，可以向全身組織彌散。WANG等3用放射性125I標(biāo)記的單壁碳納米管（Single-walled

17、 carbon nanotube，SWCNT）經(jīng)灌胃、腹腔注射和靜脈等不同途徑給藥后，相對分子質(zhì)量超過60萬的SWCNT可以像小分子一樣在身體各部分間自由穿梭，迅速分布于小鼠身體各器官組織中（除大腦），這一點(diǎn)與常規(guī)物質(zhì)截然不同。 一般而言，納米材料在體內(nèi)組織間的彌散主要有以下3種途徑：由呼吸道表面向黏膜下組織彌散：OBERDORSTER等4發(fā)現(xiàn)，大鼠暴露于20 nm多聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethylene，PTFE）4 h 后，PTFE已經(jīng)進(jìn)入呼吸道黏膜下及肺泡間質(zhì)區(qū)。LAM5和WARHEIT6也觀察到了SWCNT向動物肺間質(zhì)組織彌散的情況。通過循環(huán)系統(tǒng)彌散：OBERDOR

18、STER等7給大鼠吸入13C顆粒（30 nm），24 h后在肝臟中發(fā)現(xiàn)了聚集的13C。穿透血腦屏障：KREUTER等。8發(fā)現(xiàn)，靜脈注射聚山梨酯-80包裹的阿霉素納米顆粒，可被大腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞吞噬后穿透大鼠血腦屏障。OBERDORSTER等。9還發(fā)現(xiàn)了另一種進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的可能通路嗅神經(jīng)通路。所有這些說明，納米材料進(jìn)入機(jī)體后可以在體內(nèi)彌散，因此有必要對其毒代動力學(xué)進(jìn)行深入研究。 初步研究結(jié)果顯示，不同的納米材料會出現(xiàn)不一樣的毒作用表現(xiàn)；同一種材料納米級和微米級可能出現(xiàn)不同的生物毒性。ZHAO等10發(fā)現(xiàn)在生理鹽水溶液中100 nm的磁性納米微粒，僅僅微克量級進(jìn)入小鼠血管就能很快導(dǎo)致凝血現(xiàn)象以

19、致堵塞血管，導(dǎo)致小鼠死亡。說明這種納米材料進(jìn)入生物體容易與心血管系統(tǒng)相互作用，可能有導(dǎo)致心血管疾病的潛在危險(xiǎn)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，對這種納米材料表面進(jìn)行化學(xué)修飾，可以極大地改變它的生物效應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，納米Cu粉對小鼠的脾、腎、胃均能造成嚴(yán)重?fù)p傷，而相同劑量的微米Cu粉卻未發(fā)現(xiàn)損傷。 同樣的情況出現(xiàn)在對二氧化鈦（TiO2）顆粒的研究中，F(xiàn)ERIN等11研究發(fā)現(xiàn)納米TiO2（平均直徑為20 nm）引起的大鼠肺部炎癥比相同空氣質(zhì)量濃度的微米級TiO2（平均直徑為250 nm）更為嚴(yán)重。 但是，也不是所有的納米材料都如此。比如，研究12發(fā)現(xiàn)納米ZnO與通常的微米ZnO都幾乎沒有生物毒性。這些研究結(jié)果改變了

20、人們對顆粒毒性問題的認(rèn)識：即使是無毒或低毒的細(xì)顆粒材料，其納米顆粒也可能會變得有毒。因此，此類曾被認(rèn)為無毒或極低毒物質(zhì)的納米級顆粒以及其他納米顆粒成了毒理學(xué)研究的熱點(diǎn)。2.3.1 在呼吸系統(tǒng)內(nèi)的沉積國際放射線防護(hù)委員會（ICRP）1994年的研究指出13，納米材料可以在人類呼吸道及肺泡中沉積。 粒徑為1 nm的顆粒，90%左右沉積在鼻咽部，其余10%沉積在氣管、支氣管區(qū)，肺泡中幾乎不沉積；粒徑為510 nm的成分，沉積在上述3個區(qū)域均為20%30%；粒徑為20 nm的成分，有50%左右沉積在肺泡內(nèi)。這說明納米材料在人呼吸道內(nèi)的沉積部位與粒徑有關(guān)。近來的多項(xiàng)研究也發(fā)現(xiàn)納米材料可以在動物的呼吸道各

21、段和肺泡內(nèi)沉積。雖然被吸入體內(nèi)的納米材料質(zhì)量濃度并不高，但由于粒徑極小，數(shù)量是極大的，所有這些都為納米材料致肺臟損傷提供了可能。2.3.2 對肺的炎性刺激 AFAQ 等14用支氣管注入法研究超細(xì)TiO2（30 nm，用量2 mg）對大鼠的毒性時，發(fā)現(xiàn)肺泡巨噬細(xì)胞的數(shù)量增加，同時細(xì)胞內(nèi)的谷胱甘肽過氧化酶、谷胱甘肽還原酶、6-磷酸葡萄糖脫氫酶、谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶的活性均升高，而且，酶活性升高并沒有阻止脂質(zhì)過氧化和過氧化氫的生成，這表明受到納米TiO2作用時，盡管細(xì)胞啟動自我保護(hù)機(jī)制誘導(dǎo)了抗氧化酶的生成，卻未能消除其產(chǎn)生的毒副作用。進(jìn)一步的研究觀察發(fā)現(xiàn)納米TiO2引起了支氣管肺泡灌洗液內(nèi)蛋白質(zhì)總量乳酸

22、脫氫酶及b-葡萄糖苷酸酶的活性普遍升高，而且比表面積效應(yīng)曲線與實(shí)際的炎癥情況有很好的相關(guān)性。 OBERDORSTER等15用粒徑為20 nm和200 nm的TiO2做了大鼠亞慢性吸人實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)20 nm TiO2不僅有很強(qiáng)的生物效應(yīng)，而且也顯現(xiàn)出不同的毒代動力學(xué)表現(xiàn)，使肺在低于顆粒容積負(fù)荷的情況下出現(xiàn)清除能力顯著下降，并導(dǎo)致炎癥反應(yīng)增強(qiáng)的現(xiàn)象。WARHEIT等16研究了SWCNT對大鼠的影響，結(jié)果也觀察到了肺損傷和肉芽腫的形成，但是，SWCNT暴露所導(dǎo)致的是多病灶肉芽腫，且沒有進(jìn)行性肺部炎癥和細(xì)胞增生的表現(xiàn)，這種肉芽腫損傷更像免疫反應(yīng)或是肺對外來物質(zhì)的清除反應(yīng)，這預(yù)示著SWCNT具有新的致肺損

23、傷機(jī)制。 2.3.3 致肺巨噬細(xì)胞（AM）損傷納米材料可引起暴露動物肺的清除能力下降，并導(dǎo)致明顯的AM損傷17，18。RENWICK19 等發(fā)現(xiàn)，小鼠AM在含有納米炭黑（14.3 nm）及納米TiO2（29.0 nm）的培養(yǎng)基中培養(yǎng)8 h后，其吞噬能力受到了明顯的抑制。RENWICK等20用健康志愿者的AM暴露于0.033 g/106的納米碳微粒中發(fā)現(xiàn)，AM對SiO2微粒的貼附和吞噬功能都受到了抑制。ZHANG等21發(fā)現(xiàn)納米材料可以對AM細(xì)胞膜造成損傷。MOELER等22發(fā)現(xiàn)了納米材料對AM骨架的影響。 2.3.4 致肺部氧化損傷 納米材料致肺部炎癥和損傷與其小粒徑和大表面積的特性有關(guān)，同時也

24、與納米材料刺激機(jī)體產(chǎn)生自由基繼而引發(fā)氧化損傷有關(guān)。DICK等23比較了納米炭黑、納米鈷、納米鎳和納米TiO2，發(fā)現(xiàn)它們致肺部損傷的程度與產(chǎn)生自由基并且引發(fā)氧化損傷有關(guān)。他們認(rèn)為，這是納米材料表面可以與組織發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生自由基的緣故。吸收進(jìn)入消化道黏膜下層組織的納米微?？梢赃M(jìn)入毛細(xì)淋巴管，從而引起淋巴細(xì)胞的免疫應(yīng)答反應(yīng)，有研究24顯示，Crohns病（節(jié)段性回腸炎）與腸道微粒對腸道壁刺激有關(guān)。通過黏膜下層進(jìn)入毛細(xì)血管的納米微?？傻竭_(dá)全身各組織器官，JANI 等25分別用50、100 nm尺寸的聚苯乙烯微粒按照1.25 mg/kg劑量喂食雌性SD大鼠，10 d后在大鼠體內(nèi)檢測到34%的50 nm聚苯

25、乙烯微粒和26%的100 nm聚苯乙烯微粒。 SZENTKUTI26對納米材料在消化系統(tǒng)中的毒物動力學(xué)研究顯示：納米材料的表面荷電性以及粒徑大小對其進(jìn)入腸道有重要影響，粒徑越小，腸道對其的吸收速度越快，吸收的數(shù)量也越多。 納米材料可以滲透皮膚引起皮膚的炎癥反應(yīng)。MENZEL等27 用粒徑為45150 nm長、1735 nm寬的納米TiO2覆蓋與人體皮膚最為相似的豬皮，8 h后通過粒子誘發(fā)X射線熒光分析（PIXE）觀察納米TiO2在皮膚結(jié)構(gòu)中的分布情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)納米TiO2可以通過角質(zhì)層進(jìn)入到表皮下的顆粒層，尤其是在表皮生發(fā)層。OBERDORSTER28和 SAUNDERS29也在毛囊角質(zhì)層

26、和毛乳頭處發(fā)現(xiàn)了防曬霜中的超細(xì)TiO2 顆粒的沉積。從目前的研究結(jié)果顯示：納米材料對皮膚滲透作用的特點(diǎn)主要是：與納米材料粒徑有關(guān)，粒徑越小越易滲透進(jìn)入皮膚；進(jìn)入真皮的納米材料性質(zhì)決定了其對皮膚的刺激作用；可以溶解的物質(zhì)、金屬等的浸提液、納米顆粒較易滲透入皮膚。 納米材料能夠進(jìn)入細(xì)胞并與細(xì)胞發(fā)生作用，主要是對跨膜過程和細(xì)胞分裂、增殖、凋亡等基本生命過程的影響和相關(guān)信號傳導(dǎo)通路的調(diào)控，從而在細(xì)胞水平上產(chǎn)生一定的生物效應(yīng)。研究12發(fā)現(xiàn)，材料的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和化學(xué)特性是決定細(xì)胞與其相互作用的重要因素，某些納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會促進(jìn)細(xì)胞的粘附、鋪展和細(xì)胞骨架的形成，但是在某些情況下，納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會對細(xì)胞骨架分布和張力

27、纖維的取向產(chǎn)生負(fù)面影響。趙宇亮等12發(fā)現(xiàn)碳納米管容易進(jìn)入細(xì)胞，并影響細(xì)胞結(jié)構(gòu)，在低劑量下可以刺激肺巨噬細(xì)胞的吞噬能力，但在高劑量下，則嚴(yán)重降低肺巨噬細(xì)胞對外源性毒物的吞噬功能。 對納米TiO2的一系列研究結(jié)果揭示了納米材料可能的細(xì)胞毒作用機(jī)制：攻擊細(xì)胞膜，使其破裂，使細(xì)胞壞死。LIPPMANN等30發(fā)現(xiàn)，納米TiO2處理的細(xì)胞，可以檢測出大量的鈣離子，說明細(xì)胞膜的破裂，鈣離子的滲出。利用納米TiO2超微性進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，高化學(xué)活性又使其具備氧化損傷細(xì)胞遺傳物質(zhì)的能力。WAMER等31的實(shí)驗(yàn)證明，納米TiO2損傷人體纖維原細(xì)胞的核酸，將納米TiO2作用后的細(xì)胞分離出RNA和DNA，在RNA中可以檢測到8-羥基鳥苷的生成。由于RNA負(fù)責(zé)遺傳信息從DNA到蛋白質(zhì)的傳遞，納米TiO2對RNA的損傷間接影響了細(xì)胞遺傳信息的表達(dá)。抑