納米材料生物毒性

1、納米材料生物毒性第1頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二目錄什么是納米材料？納米材料對(duì)環(huán)境有什么危害？納米材料生物毒性實(shí)驗(yàn)研究新進(jìn)展納米材料毒性如何解？12342第2頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二納米材料的定義 納米級(jí)結(jié)構(gòu)材料簡(jiǎn)稱為納米材料，廣義上是指三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍超精細(xì)顆粒材料的總稱。根據(jù)2011年10月18日歐盟委員會(huì)通過的定義，納米材料是一種由基本顆粒組成的粉狀或團(tuán)塊狀天然或人工材料，這一本顆粒的一個(gè)或多個(gè)三維尺寸在1納米至100納米之間，并且這一基本顆粒的總數(shù)量在整個(gè)材料的所有顆?？倲?shù)中占50以上。3第3頁(yè)，共19頁(yè)，

2、2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二納米材料分類納米材料納米膜材料:顆粒膜材料是指將顆粒嵌于薄膜中所生成的復(fù)合薄膜納米顆粒型材料：應(yīng)用時(shí)直接使用納米顆粒的形態(tài)稱為納米顆粒型材料。納米磁性液體材料磁性液體是由超細(xì)微粒包覆一層長(zhǎng)鍵的有機(jī)表面活性劑，高度彌散于一定基液中，而構(gòu)成穩(wěn)定的具有磁性的液體。納米固體材料納米固體材料通常指由尺寸小于15納米的超微顆粒在高壓力下壓制成型，或再經(jīng)一定熱處理工序后所生成的致密型固體材料。4第4頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二納米材料的制備與合成 制備納米顆粒的方法包括物理氣相沉積（PVD）、化學(xué)氣相沉積（CVD）、微波等離子體、低壓火焰

3、燃燒、電化學(xué)沉積、溶膠一凝膠過程、溶液的熱分解和沉淀等，其中，PVD法以“惰性氣體冷凝法”最具代表性。5第5頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二納米材料的特殊性質(zhì)金屬超微顆粒對(duì)光的反射率很低，通?？傻陀趌，大約幾微米的厚度就能完全消光。紅外敏感元件、紅外隱身技術(shù)超細(xì)微化后卻發(fā)現(xiàn)其熔點(diǎn)將顯著降低粉末冶金工業(yè)特殊的光學(xué)性質(zhì)特殊的熱學(xué)性質(zhì)磁性超微顆粒具有高矯頑力高儲(chǔ)存密度的磁記錄磁粉超順磁性磁性液體呈納米晶粒的金屬要比傳統(tǒng)的粗晶粒金屬硬35倍特殊的磁學(xué)性質(zhì) 特殊的力學(xué)性質(zhì)納米材料特性6第6頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二納米材料的應(yīng)用 納米科技是21世紀(jì)的

4、主流技術(shù)之一，目前人造納米材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用到醫(yī)藥工業(yè)、染料、涂料、食品、化妝品、環(huán)境污染治理等傳統(tǒng)或新興產(chǎn)業(yè)中，人們?cè)谘芯俊⑸a(chǎn)、生活中接觸到納米材料的機(jī)會(huì)越來越多；同時(shí)，環(huán)境中也存在大量天然的和工業(yè)生產(chǎn)所帶來的納米尺度物質(zhì)，如柴油車尾氣、工廠煙囪排出的廢氣，垃圾焚燒、沙塵暴等也含有大量的納米顆粒。7第7頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二納米材料進(jìn)入環(huán)境的途徑人 工合 成 的納 米 材料 進(jìn) 入環(huán) 境 主要 有 以下 幾種情 況 ： 1 ) 納 米材 料 的大 規(guī) 模 工 業(yè) 生產(chǎn) 、 運(yùn) 輸 和 處理過 程 中產(chǎn) 生 納 米 顆 粒 物進(jìn) 入 環(huán) 境 ； 2 ) 個(gè) 人

5、 用 品 ，如 化 妝 品 、 防 曬 品 、 紡 織 品等 摻 雜納 米 尺 度 物 質(zhì) ，在洗 脫 過 程 中進(jìn) 入 環(huán) 境 ； 3 )廣 泛 應(yīng) 用 于 微 電子 機(jī)械 、 輪胎 、 燃 料 、 纖 維 、 化 工 染 料 和 涂料 等 許 多 產(chǎn) 品中 的納 米 尺度 物 質(zhì) ， 可 能 隨產(chǎn) 品 的使 用 、 分 解 而 釋放 或 流 入 、滲 入 到 大 氣 、水 體 和 土 壤 中 研 究 表明 ，納 米 材料 可 以 通過 土壤 以極 快 的速 度 轉(zhuǎn) 移 至水 相 中( L e c o a n e t e t a 1 ， 2 0 0 4 ) ， 一 旦 進(jìn) 入 水 體 ， 由

6、于食 物 鏈 的 原 因 ， 納 米 顆 粒 物會(huì) 對(duì)水 體 生 態(tài) 環(huán) 境 、動(dòng) 植 物 造 成 很 大 的 影 響 8第8頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二納米材料的環(huán)境行為圖中黑圓點(diǎn)代表納米材料, 數(shù)字代表其各種環(huán)境過程. 1, 大氣與地表間的交換; 2, 大氣輸送; 3, 土壤中遷移擴(kuò)散/滲透; 4, 土壤中轉(zhuǎn)化; 5, 陸生生物吸收富集; 6, 地下水中遷移/轉(zhuǎn)化; 7, 地表徑流; 8, 水體與土壤間交換; 9, 水中分散與懸浮; 10, 水中團(tuán)聚與沉淀; 11, 水體中轉(zhuǎn)化; 12, 水生生物吸收富集; 13, 人體暴露9第9頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月2

7、0日，10點(diǎn)4分，星期二納米材料生物毒性研究納米材料可通過三種途徑進(jìn)入人體 人們接觸納米材料污染一般通過下面途徑：一、通過呼吸系統(tǒng)；二、通過皮膚接觸；三、其他方式，如食用、注射之類。納米材料污染物通過上述途徑進(jìn)入人體，與體內(nèi)細(xì)胞起反應(yīng)，會(huì)引起發(fā)炎、病變等；污染物在人體組織內(nèi)停留也可能引起病變，如停留在肺部的石棉纖維會(huì)導(dǎo)致肺部纖維化。 10第10頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二納米材料對(duì)人體的危害 納米材料為何會(huì)對(duì)人體造成影響呢？當(dāng)一種物質(zhì)縮小到納米尺度后，它的性質(zhì)就會(huì)發(fā)生顯著變化。實(shí)驗(yàn)表明，2毫克二氧化硅溶液注入小白鼠后不會(huì)致其死亡，但若換成0.5毫克納米二氧化硅，小白

8、鼠就會(huì)立即斃命。而且，納米材料不易降解，穿透性強(qiáng)，人一旦吸入納米顆粒，其健康就會(huì)受到潛在的威脅。11第11頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二國(guó)家納米科學(xué)中心在納米材料生物效應(yīng)研究方面取得新進(jìn)展圖片說明：量子點(diǎn)在秀麗線蟲消化道內(nèi)的降解過程。通過比較量子點(diǎn)熒光的光學(xué)圖像（optical Fluorescence）和量子點(diǎn)組成元素的X射線熒光圖像（-XRF）發(fā)現(xiàn)，位于消化道末端的量子點(diǎn)組成元素Se大量積累，而光學(xué)熒光淬滅，通過對(duì)不同部位的化學(xué)價(jià)態(tài)進(jìn)行分析（X射線吸收譜，-XANES），發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)伴隨消化過程，結(jié)構(gòu)不斷破壞，內(nèi)核元素發(fā)生氧化，導(dǎo)致熒光淬滅，同時(shí)釋放有毒離子，導(dǎo)致毒

9、性。 近日，國(guó)家納米科學(xué)中心中國(guó)科學(xué)院納米生物效應(yīng)與安全性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳春英研究組與納米材料研究室唐智勇研究組合作，在以秀麗線蟲為模型研究納米材料生物效應(yīng)方面取得重要進(jìn)展，研究結(jié)果發(fā)表在美國(guó)化學(xué)會(huì)的Nano Letters 雜志上（2011, 11: 3174-3183）。納米材料與生命體系相互作用及其健康效應(yīng)問題，是納米科技領(lǐng)域的重要前沿科學(xué)問題。12第12頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二圖片說明：量子點(diǎn)從消化系統(tǒng)向生殖系統(tǒng)遷移積累并導(dǎo)致生殖障礙和子代毒性。短期暴露量子點(diǎn)從消化道向生殖系統(tǒng)遷移但不進(jìn)入卵內(nèi)；長(zhǎng)期暴露后量子點(diǎn)大量積累于生殖系統(tǒng)并產(chǎn)生壞卵、死卵。模式圖顯示了

10、量子點(diǎn)材料從消化系統(tǒng)向生殖系統(tǒng)遷移的過程。13第13頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二納米材料的生物毒性 2012年4月13-16日在四川大學(xué)舉辦的中國(guó)化學(xué)會(huì)第二十八屆學(xué)術(shù)年會(huì)環(huán)境化學(xué)分會(huì)上，北京航空航天大學(xué)副教授范文宏，江蘇大學(xué)杜道林、薛永來，以及中科院生態(tài)環(huán)境研究中心的專家，都報(bào)告了有關(guān)納米材料的毒性研究成果。 北京航空航天大學(xué)副教授范文宏做了關(guān)于“不同表面改性二氧化鈦與銅在大型水蚤體內(nèi)的生物積累和生物毒性”的研究。前日，范文宏接受成都商報(bào)記者采訪時(shí)表示，她的研究顯示，即使本身毒性不顯著的納米材料，也可以使重金屬在生物體內(nèi)的毒性大大增強(qiáng)。 在范文宏的實(shí)驗(yàn)中，她把銅對(duì)大

11、型水蚤的生物毒性，以及納米二氧化鈦和銅同時(shí)存在時(shí)對(duì)大型水蚤的生物毒性分別做了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，納米二氧化鈦和銅同時(shí)存在時(shí)，對(duì)大型水蚤的毒性有明顯增強(qiáng)，納米二氧化鈦確實(shí)增加了大型水蚤對(duì)銅的毒性效應(yīng)。 范文宏表示，納米材料雖然現(xiàn)在已大量使用，但是還沒有產(chǎn)生明顯環(huán)境污染，估計(jì)短期也看不到其污染危害。目前對(duì)其環(huán)境影響的研究，“是前瞻性的研究，算是未雨綢繆?！?4第14頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二 江蘇大學(xué)杜道林、薛永來做了關(guān)于“納米二氧化鈦通過ROS誘導(dǎo)的氧化損傷途徑抑制水稻生長(zhǎng)”的研究。薛永來前日在現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告中表示，他們的研究表明，納米二氧化鈦除了對(duì)動(dòng)物細(xì)胞有損傷外，對(duì)植物細(xì)

12、胞也同樣存在損害。 中科院生態(tài)環(huán)境研究中心有關(guān)專家在有關(guān)“納米材料的潛在環(huán)境與健康風(fēng)險(xiǎn)”研究中也發(fā)現(xiàn)，納米材料對(duì)生物細(xì)胞具有一定的危害作用，對(duì)細(xì)胞的凋亡、功能損傷甚至死亡都存在威脅。15第15頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二納米材料生物毒性實(shí)驗(yàn)16第16頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二納米材料生產(chǎn)防治 防止廢料產(chǎn)生 :在藥品釋放方面要求降低藥品用量 ,盡量少地成為人體中的廢物 。 在生產(chǎn)過程中也要減少?gòu)U物的產(chǎn)生 。 原子經(jīng)濟(jì) :自下而上的納米技術(shù)本身的原子經(jīng)濟(jì)效益高 ,因?yàn)槠洚a(chǎn)品是在自我裝配過程中按原子或分子形成 ,不會(huì)產(chǎn)生廢物 。 低危害的化學(xué)

13、合成 。 設(shè)計(jì)用安全材料 : 例如藥品的釋放既提高了安全性又減少了副反應(yīng) 。 安全的溶劑和助劑 : 已經(jīng)出現(xiàn)了多種綠色合成納米粒子的方法 。 進(jìn)行能源效率設(shè)計(jì) : 如自組裝法加工納米粒子就是在作用力較小的狀態(tài)下進(jìn)行的 。 應(yīng)用可再生原料 。 催化 :催化劑納米粒子可以加強(qiáng)反應(yīng)的選擇性 ,從而降低了反應(yīng)所需要的能量 ,反應(yīng)可在較低的溫度下進(jìn)行 。 降解設(shè)計(jì) :藥品釋放中應(yīng)用的納米粒子可以在人體內(nèi)破碎 。 納米粒子釋放入環(huán)境造成的污染要分解成無害物 。 污染防治的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分析 。 本身安全的化學(xué) :涉及納米材料及其應(yīng)用的全過程 。17第17頁(yè)，共19頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期二納米材料污染防治 第一，預(yù)防納米材料環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)把好源頭關(guān)，在生產(chǎn)應(yīng)用納米材料的各個(gè)工業(yè)環(huán)節(jié)防止納米材料的泄漏，發(fā)展監(jiān)控納米材料泄漏的技術(shù)和裝置，制定標(biāo)準(zhǔn)，確定安全風(fēng)險(xiǎn)的最低含量，制定安全操作條例和產(chǎn)品保存及運(yùn)輸?shù)姆绞剑?第二，發(fā)展納米材料回收、再利用和再處理技術(shù)，對(duì)不能回收的納米材料，必須發(fā)展環(huán)境友好的綠色處理技術(shù)，努力做到不給環(huán)境安全帶來二次污染； 第三，在應(yīng)用納米材料對(duì)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)治理時(shí)，在發(fā)展增強(qiáng)納米效應(yīng)技術(shù)