纳米材料生态毒性效应的影响因素及其机理研究进展

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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。

纳米材料对浮游生物的毒性效应研究进展

文章编号押2096-4730穴2020雪05-0441-08·综述·纳米材料对浮游生物的毒性效应研究进展金扬湖,周超(国家海洋设施养殖工程技术研究中心,浙江舟山316022)摘要：在医学、材料学及能源学等领域高速发展过程中,广泛应用到纳米材料,其在生产合成及使用过程中不可避免地会通过各种途径排入水环境中,凭借其独特理化性质可沿着水生生物食物链传递,通过不断在高营养级生物体内富集,在个体或细胞上产生毒性效应。

本文通过对典型纳米材料水环境行为、食物链传递规律进行归总,并在此基础上对纳米材料单独作用或与其他污染物交互作用时对浮游生物的毒性效应及作用机理进行阐述分析,对纳米材料水环境毒理学研究进行汇总评估,以期为治理纳米材料污染提供科学依据。

关键词：纳米材料;浮游生物;生物毒性;毒理机制中图分类号：Q955文献标识码：AA Review on Toxicity of Nanomaterials on PlanktonJIN Yang-hu,ZHOU Chao(National Engineering Research Center for Marine Aquaculture,Zhoushan316022,China)Abstract:More and more nanoparticles are used in the rapid development of medicine,materials science and energy science.During its production,synthesis and use,it will be inevitably migrated into the sea through various ways.Because its unique physical and chemical properties,it can be continuously enriched along the aquatic biological food chain and then will produce toxic effects on individual organisms or cells.And nanoparticles act alone or interact with other pollutants will lead to more serious toxic problems.This article summarizes the water environment behaviors and food chain transfer laws of typical nanomaterials,and then analyzes and analyzes the toxic effects and mechanism of plankton on nanomaterials alone or interacting with other pollutants.The material water environment toxicology research will be summarized and evaluated in order to provide scientific basis for the treatment of nano-material pollution.Key words:nanoparticles;plankton;biotoxicity;mechanism of toxicity收稿日期:2020-01-14基金项目:浙江省自然科学基金(LQ18D060006);舟山市科技计划项目(2019C43269);省属高校科研业务费项目(2019J00020);浙江海洋大学省一流学科水产学科开放课题(20190014);“海洋科学”浙江省一流学科建设开放课题作者简介:金扬湖(1996-),男,浙江温州人,硕士研究生,研究方向:海洋生态毒理学.Email:188****************通信作者：周超(1986-).Email:***************442浙江海洋大学学报穴自然科学版雪第39卷纳米材料(nanoparticles,简称NPs)指天然或者人工制造的、三维尺寸上至少有一维大小为纳米尺寸的材料,NPs具备量子尺寸效应、小尺寸效应以及宏观量子隧道效应等特异效应[1]。

纳米材料生物效应及其毒理学研究进展

中国科学B辑化学 2005, 35(1): 1~101纳米材料生物效应及其毒理学研究进展*汪冰丰伟悦**赵宇亮**邢更妹柴之芳(中国科学院高能物理研究所纳米材料生物效应实验室, 北京100049)王海芳(北京大学化学与分子工程学院化学生物学系, 北京100871)贾光(北京大学公共卫生学院, 北京100083)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. 由于纳米材料独特的物理化学性质, 纳米尺度及纳米结构的材料乃至器件, 已逐渐走出实验室, 进入人们的生活. 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, 目前已经引起科学界, 乃至政府部门的广泛关注. 文中分析综述了几种纳米材料(纳米TiO2、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管及超细铁粉)目前已取得的部分生物效应及毒理学的研究结果, 包括纳米材料在生物体内的分布、作用的靶器官、纳米材料引起的细胞毒性、细胞凋亡等. 文中还评价了纳米颗粒的生物毒性. 纳米颗粒的尺寸越小, 显示出生物毒性的倾向越大; 尽管碳纳米管是由石墨层卷成的圆筒, 但是根据石墨的安全剂量来外推碳纳米管的安全剂量是不可行的, 碳纳米管的生物毒性远大于石墨粉; 表观分子量高达60万的水溶性纳米碳管, 在小鼠体内却显示出小分子的生理行为; 一种正在研究的磁性纳米颗粒在动物体内显示出迅速团聚、堵塞血管等现象. 纳米材料在生物体内呈现出的这些生理现象, 仅利用现有的知识尚无法解释. 最后还介绍了纳米物质生物效应(包括毒理学, 安全性)研究的部分实验方法; 展望了该新领域今后的发展方向和亟待研究的重要问题.2004-08-13收稿, 2004-12-16收修改稿*国家自然科学基金重大项目(批准号: 10490180)、科技部973预研项目(2001CCA03800)、中国科学院知识创新重大项目(KJCX2-N10)和国家纳米中心以及中国科学院高能物理研究所的支持项目**联系人, E-mail: fengwy@, zhaoyuliang@2中国科学B辑化学第35卷关键词纳米材料生物效应毒理1 概述正如微米技术是20世纪科学技术的象征, 21世纪科学技术的象征是纳米技术. 由于纳米尺度(0.1~ 100纳米, 1纳米等于十亿分之一米)下的物质的特殊性质, 在纳米尺度控制和操纵物质(单原子或原子团簇), 对其进行加工, 制造各种功能性器械, 纳米技术几乎在各个领域具有广阔的应用前景. 正如诺贝尔奖得主Rohrer所说: 当微米技术成为工业革命技术的基础, 那些最早学会, 并最早、最好使用微米技术的国家, 都在工业的发展中占据了巨大的优势, 成为了现在的先进工业国家. 同样, 未来技术(21世纪)将属于那些明智地接受纳米技术, 并首先学习和使用它的国家.纳米材料由于其尺寸很小, 结构特殊, 因此具有许多新的物理化学特性, 如小尺寸效应、大的比表面、极高的反应活性、量子效应等. 这些特性使纳米科学已经成为当今世界上三大支柱科学(生命科学、信息科学、纳米科学)之一. 纳米技术的优点在于: 不仅在近期可以改造传统工业技术(如减少原料消耗, 减少污染排放, 降低成本, 提高性能等), 而且在远期有希望给21世纪的科学技术、工业和农业等领域带来革命性的变化. 随着纳米技术的产业化, 各种形式的纳米尺度的物质已经以各种不同的途径进入我们的生活. 比如, 纳米材料目前已经应用于染料、涂料、医药诊断等传统产业中, 或在生产和使用过程中直接进入人体, 或通过环境、食物链进入人体. 总之, 人们在工作和生活中接触到纳米材料的机会越来越多.正因为如此, 2003年4月Science[1]、2003年7月Nature[2], 相继发表编者文章, 开始讨论纳米尺度物质的生物效应、对环境和健康的影响问题. 2004年1月美国化学会的Environmental Science & Tech-nologies[3]杂志、2004年6月Science[4]又再次载文强调, 必须对纳米技术的安全性问题进行研究. 同时, 英国皇家科学院[5]也相继发表文章, 讨论纳米尺度物质对生物、环境、健康等可能带来的潜在影响.纳米技术的生物安全性问题之所以受到科学家们的如此关注, 缘于一种宏观思考, 即, 纳米技术的发展是否也将带来纳米物质对人体以及生态环境的污染, 从而危及人类健康. 同时, 认识和解决这一问题, 也是促进和保障纳米科技健康和可持续发展的必要条件. 我们知道, 当物质细分到纳米尺度时, 其性质会发生很大变化, 从而导致它们在生物体内的生理行为与常规物质可能有很大的不同. 因此, 对宏观物质的安全性评价, 包括对人体健康及生态环境的影响, 也许并不适用于纳米尺度物质. 以最近的研究结果为例[6], 北京大学刘元方研究组将一种水溶性的纳米碳管(直径约1.4 nm, 长约400 nm)导入小鼠体内, 结果发现表观分子量高达60万的这种羟基化的水溶性纳米碳管可以在小鼠的不同器官之间自由穿梭, 通过尿液排泄. 而60万分子量的常规物质是不可能出现如此奇特的现象的, 以现有的生物学和生理学的知识无法解释这种现象. 最近, 中国科学院高能物理研究所的纳米材料生物效应实验室与中国科学院武汉物理数学研究所合作, 在研究磁性纳米颗粒物在动物体内的生理行为时, 发现有的磁性纳米颗粒物在小鼠的血管内会逐渐变大, 将血管堵塞, 最后导致小鼠死亡[7]. 美国宇航局太空中心的一个研究小组将含0.1mg碳纳米管的悬浮液, 通过支气管注入大鼠和小鼠肺部. 7和90d后, 组织病理学检验结果表明, 所有的颗粒都会以一定的方式进入肺泡, 这些颗粒甚至在长达90d的时间里仍停留在肺部. 用于对照的碳黑颗粒只引起了小鼠肺部轻微的炎症, 而单壁碳纳米管甚至在低浓度下都引起了肺部肉芽肿的形成. 令人担心的是, 由碳纳米管引起的肉芽肿的形成并没有伴随在通常情况下由石棉和无机粉尘所引起的肉芽肿所特有的炎性症状[8]. 纽约州罗切斯特大学的一个研究小组让大鼠在含有20 nm聚四氟乙烯颗粒的空气中生活15 min, 就导致大多数大鼠在4 h内死亡[9].严格地说, 这些研究结果还是很初步的. 目前已有的研究数据还很有限. 正因为如此, 很容易使人们误认为所有的纳米材料都有很大毒性. 要消除这种第1期　汪冰等：　纳米材料生物效应及其毒理学研究进展3误解, 得到准确、客观、负责的科学结论, 可能还需要几年或者更长时间. 由于纳米材料的生物环境效应、毒性、安全性的研究刚刚起步, 不仅实验数据有限, 而且实验方法学也有很大难度. 如何保证所观察现象, 以及由此所得出的结论是来自于物质的纳米尺度特性对生物体的影响, 仅靠单纯的生物学、医学和纳米技术无法满足要求. 因此, 有关纳米尺度材料的生物效应及其毒理的研究在方法学上具有很大的挑战性. 为此, 本文首先综述纳米材料毒理学的研究现状, 介绍已经建立的实验方法, 并结合我们自己的研究结果, 尽量全面地分析现有的文献数据. 最后提出存在的重要问题, 同时展望将来的研究重点.2 纳米材料生物效应及其毒理学研究现状与分析2.1 纳米TiO2的生物效应及其毒理学目前对纳米材料毒理学的研究尚处于起步阶段, 但正如化学家Vicki Colvin[1]所强调的那样: “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”. 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.纳米TiO2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1总结了现有的研究结果. 在体内和体外的实验研究中, 纳米尺度的TiO2颗粒均比微米尺度的TiO2颗粒对肺部的损伤程度大, 这与纳米颗粒小的粒径和大的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TiO2颗粒导入动物体内. 与注入法相比, 吸入法更接近人类真实的暴露情况. 因此应尽量采用吸入法来模拟人类实际的暴露情况, 研究纳米颗粒物的生物学行为. 使用外推法评价纳米颗粒物对人体的生物效应, 对于纳米技术相关政策、法规和防护标准的制订等是很重要的.Afaq等[10]用支气管注入法研究超细TiO2(<30 nm, 用量2 mg)对大鼠的毒性时, 发现肺泡巨噬细胞的数量增加, 同时细胞内的谷胱甘肽过氧化酶、谷胱甘肽还原酶、6-磷酸葡萄糖脱氢酶、谷胱甘肽硫转移酶的活性均升高. 而且, 酶活性升高并没有阻止脂质过氧化和过氧化氢的生成, 这表明受到TiO2纳米颗粒作用时, 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[9,11]. 20 nm的TiO2颗粒引起了肺组织间质化, 并诱发炎症反应, 使上皮组织的渗透性增加, 肺泡灌洗液内生理指标的变化与纳米颗粒的比表面积(尺寸大小)有关[11]. 同时纳米TiO2引起了支气管肺泡灌洗液内蛋白质总量、乳酸脱氢酶及β -葡萄糖苷酸酶的活性普遍升高, 而且比表面积—效应曲线表1 纳米TiO2的生物效应研究尺寸研究方法研究结果文献20和250 nm 支气管注入法与细颗粒(250 nm)相比, 超细颗粒(20 nm)引起的支气管肺泡灌洗液内炎性细胞总数、蛋白质总量、乳酸脱氢酶的活性及β -葡萄糖苷酸酶的活性增加[9]<30 nm 支气管注入法肺泡巨噬细胞的数量升高; 细胞内的谷胱甘肽过氧化物酶、谷胱甘肽还原酶、6-磷酸葡萄糖脱氢酶、谷胱甘肽硫转移酶(谷胱甘肽-S-转移酶)的活性升高[10]20和200 nm 支气管注入法超细颗粒(20 nm)与细颗粒(200 nm)相比, 超细颗粒物(20 nm)引起了肺部组织间质化, 并呈现炎症反应[11]20和250 nm 支气管注入法肺泡对超细TiO2(20 nm)的清除半减期(541d)是细颗粒TiO2(250 nm, 177d)的3倍[12]20 nm 支气管注入法自由基的产生是纳米TiO2产生毒副作用的原因之一[13]体内研究21 nm 支气管吸入法和支气管注入法暴露于等量的超细TiO2颗粒(21 nm), 支气管吸入法与支气管注入法相比, 肺部的炎症效应降低, 并且颗粒在肺部持续的时间较短[14]≤20和>200 nm 原代大鼠胚胎成纤维细胞用超细颗粒(20 nm)处理的细胞, 细胞内微核数目显著升高, 并引起了细胞凋亡.而细颗粒(200 nm)没有引起细胞内微核数目的变化[15]体外研究29和250 nm J774.2巨噬细胞株TiO2超细颗粒(29 nm)与细颗粒(250 nm)相比, 巨噬细胞的吞噬能力降低程度增加, 颗粒物的清除时间延长[16]4中国科学 B 辑化学第35卷与实际的炎症情况有很好的相关性, 这意味着TiO 2纳米物质的生物效应与尺寸效应有关[9]. 因此, 我们在讨论纳米材料生物效应时, 即使是同一种材料, 也需要注明具体尺寸大小(这和常规物质有很大的不同), 因为纳米尺寸的改变, 会引起其生物效应发生改变.肺是环境有害物质进入机体的主要途径之一. 肺泡巨噬细胞是一多功能的间质细胞, 广泛分布于肺泡内及呼吸道上皮表面, 具有吞噬、清除异物和保护肺的功能, 是呼吸道的第一道防线. 因此, 研究巨噬细胞对纳米颗粒的清除功能, 对预测纳米物质的毒性十分重要. Oberdörster 等[12]比较了大鼠肺泡巨噬细胞对相同质量、不同尺寸的TiO 2(20 和250 nm)粉末的清除机制. 结果肺泡巨噬细胞对250 nm 的TiO 2的清除半减期为177 d; 对20 nm 的TiO 2的清除半减期为541 d. 这表明, 尺寸越小, 越难以被巨噬细胞清除. 巨噬细胞清除外来异物的能力降低, 其吞噬能力也会降低. Renwick 等[16]在研究29 nm 的超细TiO 2和250 nm 的TiO 2颗粒对巨噬细胞株(J774.2 MF)吞噬能力的影响时表明, 29 nm 比250 nm 的TiO 2颗粒对巨噬细胞的吞噬能力降低更明显. 因此, 可以推测, 纳米颗粒的粒径(表面积)和数目是其造成肺损伤的关键因素之一. 事实上, 对于这些纳米颗粒产生毒副作用的机制还不清楚. Zhang 等[13]认为纳米颗粒可以诱导自由基的产生, 导致体内氧化应激, 因此产生了生物毒性作用.纳米颗粒是否对细胞凋亡过程产生特殊的影响, 也是人们关心的重要问题之一. Rahman 等[15]在比较了20 nm 的超细TiO 2颗粒和200 nm 的细TiO 2颗粒对原代大鼠胚胎成纤维细胞的影响时发现, 20 nm 的超细颗粒处理后的细胞, 其微核数目显著升高, 并引起了细胞凋亡. 而200 nm 的细颗粒却没有引起细胞内微核数目的变化. 尽管对纳米颗粒引起的细胞凋亡的机理还不清楚, 但是, 根据上面的一些结果推测, 可能是由于反应活性很大的纳米颗粒和细胞膜相互作用产生了活性氧物质, 产生的氧化应激引起细胞膜脂质层的破裂, 细胞内钙稳态失去平衡, 导致依赖于Ca 2+离子浓度的核酸内切酶的活化, 引起了细胞凋亡.2.2 碳纳米管的生物效应及其毒理学碳纳米管是在1991年由Iijima 发现的, 它是一种完全人造的一维结构材料. 由于具有优越的力学、电子学和化学等性能, 在很多领域显示出广泛的应用前景. 比如作为高灵敏度的化学传感器, 制作超强度的电缆以及扫描探测显微镜的探针, 既可以取代铜作为导体, 也可以取代硅作为半导体. 现在单壁碳纳米管的生产能力有限, 不会对人类造成太大的危害. 但是一旦设计出便宜的大批量生产单壁碳纳米管的方法, 无疑会增大其对人类健康的影响.但是, 如何检测在动物体内的纳米碳管是一个难题. 最近Wang 等[6,17]利用射线探测技术的高灵敏度的优点, 部分地解决了这个问题. Wang 等[6]在直径1.4 nm 、长400 nm(约50000个碳原子组成)的水溶性(羟基化)单壁碳纳米管(SWCNT)的外表面平均标记约1个125I 原子, 然后研究了羟基化单壁碳纳米管在小鼠体内的生物分布以及代谢过程. 为了不影响单壁碳纳米管本身的性质, 只要能够满足测量的要求, 标记的125I 原子越少越好.图1 不同的暴露途径对羟基化单壁碳纳米管在小鼠体内分布的影响[6]实验采用了4种不同的暴露途径: 静脉注射、腹腔注入、灌胃和皮下注射, 将羟基化单壁碳纳米管导入小鼠体内, 计算小鼠每克湿组织的剂量百分比(% ID/g), 结果如图1所示. 从图1中看出, 羟基化碳纳米管主要分布在胃、肾脏和骨骼中, 在其他的脏器中第1期　汪冰等：　纳米材料生物效应及其毒理学研究进展 5也有分布. 4种不同给药途径对羟基化碳纳米管的生物分布影响很小. 此外, 在11 d 后收集尿液和粪便, 测其放射性计数, 发现仍有大约30%的羟基化单壁碳纳米管蓄积在体内[6]. 因此, 进一步对羟基化单壁碳纳米管的亚慢性毒性进行研究是非常有必要的. 该研究还发现, 表观分子量约60万的羟基化纳米碳管可以在小鼠体内的不同区室之间自由穿梭(扩散), 通过尿液排泄[6]. 60万分子量的常规物质不可能出现如此奇特的行为, 现有的生物学、生理学知识无法解释这种现象. 进一步的深入研究还在继续.用石英(SiO 2)颗粒作为对照物, Jia 等[18,19]用MTT 法进一步研究了单壁碳纳米管对肺泡巨噬细胞的影响. 从图2中可以看出, 单壁碳纳米管和等量的石英相比表现出更显著的细胞毒性. 这与Lam 等[8]的研究结果是一致的. 同时, 单壁碳纳米管与多壁碳纳米管均可以引起细胞结构的改变.图2 单壁碳纳米管和二氧化硅对巨噬细胞毒性的比较[18]图3为暴露于单壁碳纳米管和多壁碳纳米管(MWCNT)的巨噬细胞结构的变化[18]. 从图3可以看出, 对照组的巨噬细胞结构完整, 呈圆形, 周围有吞噬体和线粒体. 而暴露于5 µg/mL 单壁碳纳米管组, 巨噬细胞出现皱折, 5 µg/mL 多壁碳纳米管组细胞核变性、核基质减少. 当剂量升高到20 µg/mL 时, 单壁碳纳米管组巨噬细胞肿胀, 并出现空泡和吞噬小体; 多壁碳纳米管组染色质浓缩, 出现月牙样边集, 细胞浆中出现空泡, 这些都是细胞凋亡的症状. 因此在一定剂量下单壁和多壁碳纳米管诱导了明显的细胞凋亡. 而且这不同于细胞坏死, 它不会产生炎性反应,这不仅支持了Warheit 等人[20]的研究结果, 同时也对其观察到的现象作出了部分解释.Lam 等[8]采用支气管注入的方式对单壁碳纳米管的毒性进行了研究. 发现注入0.1 mg 单壁碳纳米管的小鼠无明显的可诊断的毒性迹象. 而剂量为0.5 mg 时, 一部分动物死亡, 另一部分出现明显的肺部毒性, 结果如图4, 5所示. Warheit 等[20]也采用支气管注入(剂量为1 mg/kg 体重)法研究了单壁碳纳米管对大鼠的肺部毒性, 同Lam 的发现一样, Warheit 也观察到了多中心肉芽肿的生成, 结果如图6和7所示. 但是Warheit 等[20]发现单壁碳纳米管并未引起持续的肺部炎症、细胞增殖及支气管肺泡灌洗液内乳酸脱氢酶活性的持续升高. 这与由毒性粉尘引起肺部肉芽肿的毒性机制是不一样的.图4的肺部组织病理切片显示吞噬了碳黑颗粒的巨噬细胞分散在肺泡间质中, 而吞噬了不同单壁碳纳米管的巨噬细胞均移向肺泡的中心部位, 通过肺泡膜在肺泡上皮组织产生了肉芽肿. 这表明单壁碳纳米管的毒性不是由所含金属引起的, 而是由单壁碳纳米管本身造成的. 和石英相比, 等量的单壁碳纳米管表现出更大的毒性. 从图5中可以看出纯化的和夹杂有催化金属的碳纳米管颗粒(未经纯化)都会进入肺泡, 90 d 后这些颗粒仍不能被清除. 灌注了碳黑颗粒的肺部组织只出现了轻微的炎症, 而单壁碳纳米管却引起了以肉芽肿为特征的肺部损伤.图6和7分别为用支气管注入的方式给大鼠灌注1 mg/kg 体重单壁碳纳米管一周和一个月后的肺部组织病理切片[20]. 从图6中看出肉芽肿在肺部组织中的分布是不均匀的, 这可能是由于碳纳米管在肺部的不均匀沉积造成的. 从图7中看出, 多中心肉芽肿主要分布在碳纳米管的周围, 将碳纳米管隔离, 这是非同寻常的反应. 由单壁碳纳米管引起的这种损伤可能是由于其独特的物理化学特性使其在生物体内和生态系统中长期存在而引起的. 因此, 低剂量的单壁碳纳米管在体内的滞留性是其长期暴露的关键问题, 然而要想彻底了解其毒性的机制, 需要进一步的研究.假设一只30 g 的小鼠每分钟吸入30 mL 的空气, 可吸入的碳纳米管颗粒假定有40%沉积在肺部, 以6中国科学 B 辑化学第35卷图3 暴露于不同剂量单壁碳纳米管和多壁碳纳米管下, 巨噬细胞结构的变化[18](a) 对照组; (b) 对照组; (c) 5 µg/mL 的单壁碳纳米管组; (d) 20 µg/mL 的单壁碳纳米管组; (e) 5 µg/mL 的多壁碳纳米管组,(f) 20 µg/mL 的单壁碳纳米管组每天8 h 的暴露时间来计算, 在碳纳米管颗粒浓度为5 mg/m 3(Occupational Safety and Health Administra-tion,OSHA 制定的8 h 允许暴露的石墨最高浓度)的空气中暴露17 d 后, 其肺部的浓度就可达到0.5 mg, Lam 证明在此剂量下碳纳米管已经产生了明显的肺部损伤[8]. 尽管碳纳米管仅仅是石墨层卷成的圆筒, 但是由于几何结构不同, 不能简单根据石墨的安全剂量来外推碳纳米管的安全剂量, 只有通过大量的研究获得充足的毒理学研究数据, 才能得出纳米材料对人类的安全剂量[8].2.3 超细铁粉的生物效应及其毒理学铁在环境中广泛存在, 并且是大气颗粒物中主要成分, 因此在研究由大气污染而带来的健康损伤第1期　汪冰等：　纳米材料生物效应及其毒理学研究进展7图4 灌注0.5 mg的小鼠, 7 d后肺部组织病理切片[8](a) 血清对照组; (b) 碳黑组; (c) 石英组; (d) 碳纳米管(含镍)组; (e) 未经纯化的碳纳米管(含铁)组; (f) 纯化的碳纳米管组图5 灌注0.5 mg单壁碳纳米管颗粒的小鼠, 90 d后肺部组织病理学观察结果[8](a) 血清对照组; (b) 碳黑; (c) 碳纳米管(含镍)组; (d) 纯化的碳纳米管组; (e) 未经纯化的碳纳米管(含铁)组; (f) 未经纯化的碳纳米管(含铁)组的背面图8中国科学 B 辑化学第35卷图6 暴露于单壁碳纳米管(1 mg/kg 体重)的大鼠一周后肺部组织病理切片(×100)[20]图7 暴露于单壁碳纳米管(1 mg/kg 体重)1个月后大鼠的肺部组织(×400)病理切片[20]时, 铁扮演了重要的角色. Zhou 等[21]研究了大鼠吸入浓度为57 和90 µg/m 3的超细铁粉颗粒物(72 nm, 3 d) 对健康的影响. 结果发现吸入57 µg/m 3的铁粉颗粒没有引起大鼠明显的生物学效应, 而吸入90 µg/m 3的铁粉颗粒引起了轻微的呼吸道反应, 如铁蛋白和肺泡灌洗液内蛋白质总量的明显升高、乳酸脱氢酶(LDH)水平的轻微变化和细胞核因子(NF?B)与DNA 结合能力的显著升高. 另有报道表明, 呼吸道上皮细胞暴露于含铁的大气颗粒物后, 细胞中铁蛋白的表达量升高[22]. 铁蛋白的升高可能是由于大鼠肺部沉积的铁粉颗粒转化成了生物活性的铁. 但在Zhou 等[21]的实验中铁粉主要是以难溶的三氧化二铁(Fe 2O 3)的形式存在于体内. 因此实验中生物活性铁的产生, 很可能是由于沉积在肺部末端的纳米铁粉颗粒, 容易迁移到细胞表面, 从而通过细胞膜被细胞吸收成为生物活性的铁.可以看出随着暴露剂量的升高, 超细铁粉已经表现出了轻微的毒副作用, 然而实验中的浓度(90 µg/m 3)还远远低于OSHA 制定的可允许暴露的铁粉最高浓度(15mg/m 3), 因此有必要对其生物效应做进一步的研究. 上述实验主要以短期暴露为模型[21], 为了更接近人类实际的暴露情况, 将来可以采用低剂量长期暴露的动物模型, 可能更全面反映纳米铁粉颗粒给人类带来的健康影响.3 将来的研究重点和展望最近, 美国国家科学基金会和美国环保署资助的一个研究小组指出, 对工业纳米颗粒或纳米材料进行风险评价需要解决以下几个关键问题[23]:(1) 研究工业纳米颗粒物的毒理学;(2) 建立工业纳米颗粒物的安全暴露评价体系; (3) 研究使用现有的颗粒和纤维暴露毒理学数据库外推工业纳米颗粒物毒性的可能性;(4) 工业纳米颗粒在环境和生物链中的迁移过程(Transportation)、持续时间(Persistence)及形态转化(Transformation);(5) 工业纳米颗粒在生态环境系统中的再循环能力(Recyclability)和总的持续性(Overall sustainabil-ity).对工业纳米粉体, 如纳米金属粉、纳米氧化物等进行毒性研究时, 可以选取一些免疫细胞如巨噬细胞、淋巴细胞、粒细胞等进行体外研究; 同时在体内可以通过急性毒性实验获得半致死量(LD 50)和最大耐受剂量(MTD)等基本数据, 对其毒性进行分级, 初步了解受试物的毒性强度、性质和可能的靶器官, 获得剂量—反应关系, 为进一步的毒性实验研究提供依据. 具体研究重点包括:(1) 根据急性毒性实验获得的基本数据对纳米颗粒进行吸入毒理学方面的研究, 如肺组织病理变化, 支气管肺泡灌洗液(BAL)内生化指标变化和肺匀浆液中一些酶活性的变化;(2) 研究纳米颗粒在体内的吸收、分布和排泄的。

毒理学-纳米材料的环境毒理学研究进展

米材料一般不被生物降解，而目前生产的纳米材料以不可生物降解的居多，所以纳米材料在生物体内的积蓄作用不可忽略。
3.纳米材料的水环境行为
（4）纳米材料与有机质的相互作用
有机质是天然水体中普遍存在的物质，由于纳米材料具有较强的吸附性能，所以存在于天然水体中的纳米材料极有可能与其
中的有机质相互作用，从而改变纳米材料本身的特性，进而影响
到纳米材料的水生态毒性。
（5）纳米材料的水环境微界面行为
由于较强的吸附作用，纳米颗粒会富集在天然水体中的各种大颗粒物表面，组成微界面，且微界面的纳米材料的浓度高于天然水体中的浓度，因此微界面上纳米材料的水环境行为会更强烈。
4.纳米材料可能的毒性机制
细胞能够直接摄取纳米颗粒，同时纳米颗粒也可以直接穿透细胞膜进入细胞，这主要是由于纳米材料粒径小(比细胞小1000～
纳米材料可以通过多种途径进入环境而成为纳米污染物。总的来说，在研究、生产、运输、使用及废物处理等过程中的直接或间接释放，是纳米材料进入环境的主要途径。（1）随着近年来纳米材料研究的广泛兴起以及生产纳米材料的工厂在世界范围内的迅速增加，工厂和实验室的废物排放是当前纳米材料进入环境的重要途径。
组织中。
5.纳米材料水生态毒理效应的研究
对水生动物的毒理效应
水生动物对纳米材料的摄取途径主要包括通过摄食过程进入生物体内和纳米材料直接穿透表皮进入生物体。纳米TiO2颗粒会在虹鳟鱼的消化道和鳃内积蓄，并且通过消化道和表皮摄取的纳米TiO2颗粒可以转运到其他的器官组织中。毒理学实验表明，不管从细胞水平还是生物个体水平来看，纳米材料对水生动物均有一定的毒性作用。将黑鲈暴露于含0.5 mg/kg可溶性纳米C60的水溶液中，48 h后发现黑鲈出现了明显的脑部脂质过氧化损伤、鳃部总谷胱甘肽显著下降及肝基因表达的改变。

纳米材料的毒理作用及其机理

纳米材料的毒理作用及其机理近年来，纳米技术的快速发展已经使得纳米材料的应用越来越广泛。

然而，作为一种新型材料，纳米材料的毒性问题也成为人们关注的焦点。

对于纳米材料的毒性作用及其机理，已经有了较为深入的研究。

一、纳米材料的毒性作用纳米材料具有独特的化学、物理和生物特性，这些特性决定了其可能对生物体产生的毒性作用。

纳米材料的毒性作用主要包括以下几个方面：1. 细胞膜损伤纳米材料的小尺寸和高比表面积使其与细胞膜接触面积增大，从而导致细胞膜的物理或化学损伤。

此外，纳米材料的表面电荷、疏水性和亲水性等特性也会影响其与细胞膜的相互作用。

2. 细胞内氧化损伤纳米材料可以被细胞摄入，进入细胞内部。

纳米材料的大量存在会增加细胞内的有毒氧自由基及其他反应性氧物质的生成，从而对细胞内的各种生物大分子，如蛋白质、核酸和膜脂等，造成氧化损伤。

3. 基因突变和DNA损伤纳米材料与DNA分子的相互作用也是产生毒性作用的原因之一。

当纳米材料与DNA结合后，会形成 DNA-纳米材料复合体，引发DNA 修改和基因突变等现象，从而影响甚至破坏生物体的生长和发育。

二、纳米材料的毒性机理1. 氧化损伤纳米材料的氧化作用是纳米材料导致毒性机理中最常见和重要的一种，其主要原理是由于其小尺寸和巨大的表面积，纳米材料在空气和水中易吸附和氧化，从而释放出反应性物质，如活性氧自由基等，导致生物体细胞膜和其他生物大分子损伤。

2. 积累和输送纳米材料的毒性机理还包括其积累与输送。

一些纳米材料显然不能被生物体有效清除，会在体内积累，导致组织或器官结构紊乱。

此外，纳米材料的具有特殊的输送功能，可以作为潜在的药物载体，但也可能通过输送途径进入人体造成不良影响。

3. 炎症反应另外，纳米材料的毒性机制还包括诱导体内炎症反应。

许多纳米材料可以激活免疫细胞产生炎症性细胞因子，如TNF-α、IL-1、IL-6等，从而诱导炎症反应，破坏正常组织和器官的结构和功能。

三、防范纳米材料的毒性作用的策略为有效预防纳米材料的毒性作用，应开展详细的评估，并针对其特性和用途制定个性化的防范策略。

探究纳米材料对生物体的毒性效应

探究纳米材料对生物体的毒性效应近年来，随着纳米技术的快速发展，纳米材料在生物医学、环境保护、食品安全等领域中得到了广泛应用。

然而，随之而来的是对纳米材料对生物体的毒性效应的关注和担忧。

纳米材料因其独特的物理和化学特性，在进入生物体后可能影响细胞生长、基因表达、免疫功能等，从而导致不良影响。

本文将探讨纳米材料对生物体的毒性效应，分析其机制并提出相应的防范措施。

首先，纳米材料的种类和特性对其在生物体中的毒性效应产生重要影响。

不同类型的纳米材料具有不同的化学成分、结构和大小，这些因素决定了纳米材料与生物体相互作用的方式和程度。

例如，金属纳米粒子、碳纳米管、氧化物纳米颗粒等材料在生物体内的行为和毒性效应存在差异。

研究表明，一些纳米材料具有自发性氧化还原反应、离子释放、表面修饰等特性，这些特性可能导致细胞膜的损伤、蛋白质的变性、DNA的损伤等毒性效应。

其次，纳米材料的生物分布和代谢途径也对其毒性效应发挥起着重要作用。

纳米材料进入生物体后，会通过各种途径被吸收、转运和排泄。

一些研究发现，纳米材料在生物体内的生物分布不均匀，可能在某些组织或器官中积累导致毒性效应。

此外，纳米材料可能通过血液循环、淋巴系统等途径被传播到不同的组织和器官，从而影响多个生理过程。

对于纳米材料的代谢途径的研究有助于理解其在生物体内的行为和毒性效应。

再次，纳米材料与生物体的相互作用机制是影响其毒性效应的关键因素。

纳米材料与生物体发生相互作用的途径主要包括吞噬作用、穿膜转运、生物介导等。

研究表明，纳米材料可能通过产生氧化应激、诱导自噬、干扰细胞信号传导等途径对细胞和组织产生毒性效应。

此外，纳米材料可能干扰生物体内的新陈代谢、免疫调节等生理过程，导致免疫毒性、代谢毒性等不良影响。

最后，如何有效评估和防范纳米材料对生物体的毒性效应是当前亟待解决的问题。

有效的毒性评估方法可以帮助准确评估纳米材料的毒性潜力，并为纳米材料的安全应用提供参考。

目前，常用的毒性评估方法包括体内外实验、计算模拟、毒性机制研究等。

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。

环境纳米毒理学的研究进展

环境纳米毒理学的研究进展随着 nanotechnology 技术的发展，纳米材料作为一种全新的材料，已经在各个领域得到广泛应用。

虽然纳米材料在应用中能发挥出独特的特性和效果，但是也存在一些未知的风险和潜在的危害。

近年来，环境纳米毒理学的研究引起了越来越多的关注，本文主要探讨环境纳米毒理学的研究进展。

一、纳米材料的毒理学效应纳米材料具有与常规材料不同的尺寸、比表面积和化学反应活性等特征，因此与其相对应的毒理学效应也不同。

当前，研究者已经发现，纳米材料对人体和环境的毒性主要包括生物分子损伤、细胞膜破坏、生理代谢变化、肺功能障碍、免疫系统功能损伤和环境生态方面的生态风险等方面。

二、环境纳米毒理学的研究方法现阶段，环境纳米毒理学的研究方法主要包括生物学、物理化学、生物医学、免疫学、神经科学以及疾病生物学等方面的研究。

其中，物理化学方法主要是通过测定纳米材料在水环境中的粒径、表面质量及表面电荷、增溶性等物理化学参数，并对比测试环境污染物与生物的毒性表现。

免疫学和神经科学主要检测纳米材料在人体内对机体免疫系统和神经系统的影响，以及在生物体内逐渐加深的生物毒性表现和病理变化。

此外，通过使用荧光探针技术等生物技术手段，可以在细胞水平上定位纳米材料，分析其对生物分子、生物代谢及生理功能等方面的影响。

三、环境纳米毒理学的研究进展目前，国际上已有许多研究者对环境纳米毒理学开展了有益的尝试。

比如，美国环境保护署于 2014 年成立的 Nano-Computer-Aided Design (Nano-CAD) 中心，即利用计算机模拟和数值模拟技术，对纳米材料在生物环境中化学反应及其结果进行快速预测。

这种方法可以便于研究人员预测纳米材料的毒性，并提前预测其中的潜在危害，以便立即采取措施预防。

同时，一些国际领先的研究机构也将纳米科技融入纳米毒理学中，例如美国国家食品和药品监管局、欧洲食品安全局和法国医学科学院等都在此领域做出了重要的贡献。

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。

纳米材料的生态毒性研究进展

纳米材料的生态毒性研究进展近年来，纳米技术的快速发展给众多领域带来了巨大的潜力和机遇。

然而，随之而来的是对纳米材料的生态毒性的担忧。

纳米材料的广泛应用可能会对生态系统产生潜在的危害，因此对纳米材料的生态毒性进行深入研究是至关重要的。

纳米材料的生态毒性研究是一个多学科的领域，涉及物理、化学、生物学等多个领域的知识。

该领域的研究主要集中在三个方面：纳米材料对环境和生物体的影响，纳米材料的累积和转化过程，以及纳米材料的安全控制和风险评估。

首先，研究人员对纳米材料对环境和生物体的影响进行了广泛的调查和评估。

通过对不同纳米材料与环境介质的相互作用进行实验和模拟，研究者发现，纳米材料与土壤、水体和空气中的各种物质会发生相互作用，从而导致其在环境中的行为和效应发生变化。

此外，纳米材料还能通过食物链进入生物体内，并对细胞、组织和器官产生潜在的毒性效应。

这些研究结果表明，纳米材料的释放和存在可能会对生态系统的稳定性和物种多样性产生潜在的威胁。

其次，研究人员对纳米材料的累积和转化过程进行了深入研究。

纳米材料在环境中的行为和效应受多种因素的影响，如尺寸、形状、表面改性和环境条件等。

研究者使用各种分析技术，如透射电子显微镜、原子力显微镜和质谱仪等，对纳米材料在环境中的分布和转化进行了跟踪和监测。

他们发现，纳米材料在环境中会发生聚集和沉积现象，并且可能会与其他物质形成复合物，进一步影响其行为和效应。

这些研究结果有助于更好地理解纳米材料的迁移和转化机制，从而更好地评估其生态毒性潜力。

最后，研究人员还开展了纳米材料的安全控制和风险评估研究。

他们通过实验和模拟，评估不同纳米材料和各种环境情境下的潜在风险，并提出了相应的控制策略和政策建议。

例如，通过改变纳米材料的表面性质和包覆材料，可以减少其对生物体的毒性。

此外，建立全面的风险评估模型，并对纳米材料的生命周期进行全面评估，也是有效控制纳米材料生态毒性的重要方法。

综上所述，纳米材料的生态毒性研究已经取得了重要进展，并且为纳米材料的安全应用提供了科学依据。

人工纳米材料对典型生物的毒性效应研究进展_许志珍

［24 ］
存在
［11 ］
。水体中离子的存在（如钙离子和磷酸根等）会促进
纳米颗粒团聚，降低其溶解性，并造成纳米颗粒微观结构转化，如磷酸根存在时，纳米 ZnO 颗粒由结构均匀的纳米球形转化成 ZnO 和磷酸锌混合的不规则结晶颗粒
［12 ］
。
水体中的天然有机物与进入水体的纳米材料相互作用，会影响纳米材料的分散状态，改变其迁移转化规律，从而改变其毒性效应。有研究报道，水体中的天然有机物会增强纳米材料的生物毒性效应，如腐殖酸的存在会提高纳米 TiO2 对斑，多壁碳纳米管与天然有机质结合明显增［14 ］强了其对硅藻细胞分裂的抑制。但也有研究表明，水体天马鱼的毒性效应然有机质的存在会降低纳米材料的毒性效应。如水体中的腐［15 ］殖酸会降低纳米银对大型溞的毒性效应，富里酸会降低纳
［16 ］米 TiO2 的团聚程度及其对大肠杆菌的急性毒性。无论溶解态腐殖酸还是与纳米颗粒结合的腐殖酸，都会提高纳米颗［13 ］
粒与藻细胞之间的静电斥力，抑制其在藻细胞表面的附着，降［17 ］低其对藻细胞的毒性效应。环境因素引起的纳米材料表面电荷、团聚、微观结构、稳定性、溶解性和迁移能力等物化特性的变化，必然会影响纳米材料的生态毒性效应及其在环境中的归宿。 1. 3 生物因素的影响不同的生物类型对纳米材料表现出的生物效应不同。单细胞生物由于个体微小不能吸收纳米颗粒进入体内，而多细胞生物具有高度发达的系统，可以吸收纳米和微米级的颗粒进入体内。一般认为与多细胞生物相比，单细胞生物对纳米颗粒产生的毒性效应具有更强的耐受性。对于单细胞生物，纳米材料虽不能被主动摄取进入细胞体内，但其仍可通过溶解性金属离子或 / 和氧化损伤作用破坏细菌坚实的细胞壁和细胞质膜，改变膜渗透性，对单细胞生物产生胞外毒性效应，提高纳米颗粒进入细胞的可能性。不同于单细胞生物，较高等的多细胞生物可以主动摄取纳米材料进入生物体并在其消化道内积累，但纳米材料通过何种作用进入细胞，是否可以通过消化道细胞吸收进入生物体内及在生物体其他器官内的分布情况仍存在争议。如纳米材料可在大型溞消化道内积累，但纳米材料在大型溞体内的分布情况报道较少。纳米颗粒可以通过不同的作用进入鱼体内的靶器官，包括腮、肠道、肝脏和脑部

纳米材料的环境毒理学研究进展 (1)

纳米材料按类别大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟, 是生产其他三类产品的基础 [ 9] 。
# 45#
第 34卷第 11 期 2009 年 11月
何涛 # 纳米材料的环境毒理学研究进展
Vol134 N o1 11 Nov. 2009
中图分类号: X17
文献标识码: A
The Advancement ofE nvironmental Toxicology R esearch ofNanomaterials
H e Tao
(Nanchang T eachers College, Nanchang 330029, Ch ina)
A b stract: Nano- science, information science and life science has become three main p illars of science in the 21st century. W ith the rap id developmen t ofnanom aterials, the safety ofnanom aterials has raised great concern. nanomaterials can en ter the en2 v ironmen t through mu ltip le rou tes, even affecting toxic effects of organ ism s. The characteristics of nanomaterials, b io logical and environmental effects were summarized in th is paper, and in troduced some research resu l,t wh ich is the env ironmental toxicology of nanomaterials. A t las,t some questions were raised, and proposed some research d irection.

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。

探究纳米材料对生物体的毒性效应

探究纳米材料对生物体的毒性效应纳米材料是尺寸在纳米级别（1-100纳米）的物质，在近年来的科学研究和应用中，纳米材料已经成为了一个备受关注的领域。

纳米材料具有特殊的物理、化学和生物学性质，使其在材料科学、生物医学、环境保护等领域具有广泛的应用前景。

然而，虽然纳米材料带来了众多的好处，但其潜在的毒性效应也引发了广泛的关注和担忧。

本论文旨在探究纳米材料对生物体的毒性效应，并分析其可能的机制。

第一部分：纳米材料的毒性机制探究1. 纳米材料的发散性和生物亲和性纳米材料具有较大的比表面积和高活性，倾向于与生物体相互作用。

纳米材料表面的特殊性质，如化学成分、结构和表面电荷等，为其在生物体内诱发不同的毒性效应提供了可能。

例如，有些纳米材料可以通过胶体稳定作用，吸附生物膜上的分子，干扰细胞的功能和代谢过程。

2. 氧化应激和细胞损伤纳米材料在体内的转移、积累和代谢过程中可能生成大量的反应性氧自由基，引发氧化应激反应，导致细胞膜的氧化破坏、线粒体功能障碍、核酸和蛋白质的损伤等。

此外，一些纳米材料还可能与细胞内的抗氧化物质相互作用，干扰抗氧化系统的正常功能。

3. 炎症反应和免疫应答纳米材料的接触和积累会激发机体的炎症反应和免疫应答。

炎症反应是机体应对外界刺激的一种防御机制，但过度或长时间的炎症反应会导致组织损伤和器官功能障碍。

纳米材料可以通过激活炎症相关的信号通路，如核因子κB（NF-κB）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）等，诱导炎症反应。

4. 基因和表观遗传变化纳米材料可以直接或间接地介导生物体内基因和表观遗传变化。

一些研究表明，暴露于纳米材料后，生物体中一些基因的表达水平发生了改变，特别是与细胞凋亡、细胞周期调控和DNA修复等相关的基因。

第二部分：纳米材料的致病效应研究1. 纳米材料对呼吸系统的毒性效应吸入纳米材料的颗粒可能进入肺部，与肺泡上皮细胞和巨噬细胞等相互作用。

一些研究发现，纳米材料可以引发炎症反应、氧化应激和细胞凋亡等，导致肺部组织损伤和疾病，如支气管哮喘、肺纤维化和肺癌等。

纳米材料毒理学研究进展

纳米材料毒理学研究进展随着纳米科技的快速发展，纳米材料得到了广泛的应用，但同时也引起了人们对纳米材料对人体健康的关注。

纳米材料的小尺寸和特殊物理化学性质可能对人体产生潜在的毒性影响。

因此，纳米材料毒理学研究的重要性不容忽视。

近年来，关于纳米材料毒理学的研究取得了重要进展。

首先，研究人员通过一系列生物学实验和细胞模型研究发现，纳米材料具有特殊的生物学效应。

例如，纳米颗粒能够通过细胞膜进入细胞内部并与细胞内分子相互作用，干扰细胞的生理功能。

其次，研究人员还发现，纳米材料的生物毒性与其物理化学性质有关。

纳米材料的表面特性、形状、尺寸和溶解性等因素都可能影响其对生物体的毒性。

在纳米材料毒理学研究中，研究人员还关注了纳米材料的潜在毒性机制。

一方面，纳米材料可能通过产生氧化应激和炎症反应导致细胞损伤和组织损害。

纳米材料可以生成活性氧自由基，在细胞内引发氧化应激反应，导致细胞膜的脂质过氧化、DNA的氧化损伤等。

另一方面，纳米材料还可能通过干扰细胞信号通路和基因的表达，对细胞功能和生命过程产生影响。

纳米材料的特殊性质可能使其与细胞内的蛋白质、RNA和DNA等分子相互作用，从而导致细胞功能受损或基因表达异常。

纳米材料毒理学研究还涉及到对纳米材料在生物体内的分布、转化和清除等过程的研究。

研究人员发现，纳米材料可以通过多个途径进入生物体，包括呼吸道、消化道和皮肤等。

一旦进入生物体内，纳米材料可能会在不同的组织和器官中积累，并进一步引发毒性反应。

此外，纳米材料的生物转化也可能影响其毒性。

一些研究表明，一些纳米材料在生物体内可以被代谢成更具毒性的代谢产物。

另外，研究人员还关注了纳米材料在体内的清除途径。

纳米材料可能通过代谢和排泄等方式从生物体内被清除出去，但其清除途径和速度仍然需要进一步研究。

纳米材料毒理学研究的进展不仅对于了解纳米材料的潜在危害和风险具有重要意义，也为纳米材料的设计和应用提供了重要参考。

首先，通过研究纳米材料的毒性机制，可以为设计更安全的纳米材料提供指导。

纳米材料的环境毒理学研究进展

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范围内的颗粒［］。纳米材料因其纳米尺度和纳米结构而具有独特的反应活性、光学性质和电磁学性质等，在科学研究以及人们的日常生产、生活中得到了广泛的应用，其类别可大致分为纳米膜、纳米纤维、纳米粉末、纳米块体等类。其中，纳米粉末开发时间较长且技术成熟，是生产其他几类产品的基础。 !"#$%&'
1=05; :-1502-46 3-, 5,150 1<5 ,-1=0-4 5,A20.,:5,1 1<0.=C< - A-0251> .9 B->6，3-=62,C 1.G23 5995316 .9 .0C-,26:6 -,;
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纳米颗粒与生物大分子具有强烈的结合性。纳米污染物往往具有显著的配位、极性、亲脂特性，有与生命物质强烈结合进入体内的趋势［］。纳米材料的比表面积大，粒子表面的原子数多，周围缺少相邻原子，故具有很强的吸附能力和很高的化学活性。

纳米材料生物学效应与毒理学研究

纳米材料生物学效应与毒理学研究近年来，纳米技术得到了广泛的应用和发展。

由于纳米材料在特殊尺度下的物理和化学特性，其应用领域越来越广泛，包括生物医学、能源储存、净水、污染治理、新材料等方面。

与此同时，人们越来越关注纳米材料对人类健康和环境的潜在影响。

因此，纳米材料生物学效应与毒理学研究已成为热点。

一、纳米材料的特性和应用纳米材料具有比常规材料更高的比表面积和更多的表面反应活性。

与常规微米材料相比，纳米材料具有更高的化学活性和生物活性，这种高活性可能导致对生物系统的损伤和危害。

然而，正是由于其特殊的性质，纳米材料可以被制造成与常规材料不同的结构和功能，从而在很多领域产生不同的应用。

例如，纳米银可用于水处理和消毒，纳米二氧化钛可用于环境污染治理和自净性材料制备，以及可用于生产新型生物材料等。

二、纳米材料在生物学上的影响纳米材料对生物学产生影响的原因主要有两个。

第一，由于其特殊的生物活性和高活性，纳米材料可能与生物分子发生相互作用。

第二，由于它们与常规材料的不同之处，纳米材料可能会进入人体并在组织、细胞和细胞器级别上产生不同的生物学影响。

最近的研究表明，纳米材料会通过细胞膜进入细胞内部，尤其是通过胞吞作用。

纳米材料在细胞内部的行为可能与其它物质不同，因为它们可以与生物分子（如蛋白质、核酸和膜结构）发生相互作用，从而对生物分子的结构和性质产生影响。

纳米材料的生物学效应主要集中在三个层次：分子、细胞和生物体。

在分子层面上，纳米材料可能会与蛋白质、DNA、RNA和其它生物分子发生化学作用和相互作用，导致分子结构的改变和功能的损害。

在细胞层面上，纳米材料可通过激活或抑制细胞信号传导通路，改变细胞凋亡、增殖、分化和功能等生物学行为。

在生物体层面上，纳米材料可能会通过影响生理功能、代谢通路、免疫系统和毒性代谢等机制影响生物体内的生理现象和健康状况。

三、纳米材料的毒性作用纳米材料的毒性会受到其物理化学特性、生物反应和环境因素的影响。

影响纳米材料毒性的关键因素

影响纳米材料毒性的关键因素纳米材料的应用前景广阔，包括但不限于医疗、环保、能源等领域。

然而，随着纳米材料被广泛应用，人们开始其潜在的毒性影响。

纳米材料的毒性与其诸多物理化学性质密切相关，其中一些关键因素在本文中将得到详细阐述。

纳米材料毒性是指纳米尺度物质对人体、环境或生物体系产生的有害影响。

例如，某些纳米材料可能对细胞产生氧化应激，引发炎症反应，甚至导致基因突变等。

毒性效应不仅与纳米材料的性质有关，还受其制备方法、表面改性等因素的影响。

纳米材料的粒径对其毒性具有显著影响。

一般来说，粒径越小，纳米材料的毒性可能越高。

这是因为粒径越小，纳米材料与生物体系中的细胞或蛋白质接触的几率越大，从而引发毒性效应。

纳米材料的形态也是影响其毒性的重要因素。

例如，纳米纤维或棒状材料可能比球形或颗粒状材料更具毒性。

这是由于纤维或棒状材料更容易刺入或附着在细胞上，导致细胞损伤或死亡。

纳米材料的组成对其毒性也有重要影响。

例如，由重金属元素组成的纳米材料可能比由非重金属元素组成的纳米材料更具毒性。

这是由于重金属元素可能对人体健康和环境造成更大的危害。

为了评估纳米材料的毒性，可以采用不同类型的实验设计，包括细胞实验、动物实验和人类实验等。

细胞实验是通过培养细胞来观察纳米材料对其生长、增殖和功能的影响。

动物实验是通过将纳米材料注入动物体内，观察其对器官、组织、基因等方面的影响。

人类实验则是通过让志愿者接触纳米材料，评估其对健康的影响。

实验结果分析中，需要结合纳米材料的性质、粒径、形态、组成等因素，以及实验过程中观察到的现象和结果进行深入分析和解释。

例如，如果纳米材料导致细胞凋亡或基因突变，这可能与其粒径过小、形态不规则或组成有毒元素有关。

还需要考虑实验操作的标准化和重复性，以保证实验结果的可靠性和可比较性。

本文从纳米材料毒性的定义出发，详细阐述了影响其毒性的关键因素，包括粒径、形态和组成等。

同时，介绍了评估纳米材料毒性的实验设计与结果分析方法。

纳米材料的环境和生态毒理学研究进展

收稿日期：２００６－０９－２０修回日期：２００６－１１－０５录用日期：２００６－１１－０６基金项目：国家高技术研究发展规划（８６３）项目（Ｎｏ．２００４ＡＡ６４９１２０）；国家自然科学基金项目（Ｎｏ．３０４７１９５６）；浙江省自然科学基金资助项目（Ｎｏ．Ｙ２０６５３７）作者简介：章军（１９７９—），男，博士研究生；＊通讯作者（Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ），Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｕｘｑ＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ纳米材料的环境和生态毒理学研究进展章军，杨军，朱心强＊浙江大学公共卫生学院毒理研究室，杭州３１００５８摘要：随着纳米技术的迅速发展及纳米材料的大量增多，纳米技术的安全性问题正引起世界范围的重点关注．纳米材料可以通过多种途径进入自然环境而产生多种环境行为，可能引起生物体的毒性效应，其生态学影响也不可忽视．目前国际上对纳米材料生态学影响特别是环境行为的研究仍处于起步阶段，有价值的研究结果非常少，仍有众多不确定的生态安全问题有待深入研究．在总结国内外相关研究的基础上，就纳米材料的来源、进入环境的途径、环境行为、生态毒理学研究现状及需要进一步研究的内容进行了简要综述．关键词：纳米技术；纳米材料；生态毒理学；环境；安全性文章编号：１６７３－５８９７（２００６）４－３５０－０７中图分类号：ＴＢ３８３，Ｘ１７１．５，Ｘ１８文献标识码：ＡＴｈｅＡｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｎｄＥｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＮａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓＺＨＡＮＧＪｕｎ，ＹＡＮＧＪｕｎ，ＺＨＵＸｉｎ－ｑｉａｎｇ＊ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＴｏｘｉｃｏｌｏｇｙ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｕｂｌｉｃＨｅａｌｔｈ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００５８Ｒｅｃｅｉｖｅｄ２０Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２００６ｒｅｃｅｉｖｅｄｉｎｒｅｖｉｓｅｄｆｏｒｍ５Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２００６ａｃｃｅｐｔｅｄ６Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２００６Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｓｒａｉｓｅｄｇｒｅａｔｃｏｎｃｅｒｎ．Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｃａｎｅｎｔｅｒｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｔｈｒｏｕｇｈｍｕｌｔｉｐｌｅｒｏｕｔｅｓ，ａｆｆｅｃｔｉｎｇｍａｎｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌａｓｐｅｃｔｓ，ａｎｄｅｖｅｎｅｘｈｉｂｉｔｉｎｇｅｃｏｔｏｘｉｃｉｔｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅｇａｒｄｉｎｇｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｈｅａｌｔｈａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｒｉｓｋｓｏｆｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄａｓｓｏｃｉａｔｅｄｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓｓｔｉｌｌｌａｃｋｉｎｇ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｆｏｒｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ．ＯｎｌｙｒｅｃｅｎｔｌｙｈａｖｅｒｅｐｏｒｔｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｔｏｘｉｃｉｔｉｅｓｏｆｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｓｕｃｈａｓＣ６０，ｍｕｌｔｉ－ｗａｌｌｅｄｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ，ａｎｄＡｌｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｆｆｅｃｔｓｏｆｍｏｒｅｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｓｈｏｕｌｄｂｅｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗ，ｔｈｅｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｏｆｅｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｅｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｓａｆｅｔｙ第１卷第４期２００６年１２月生态毒理学报ＡｓｉａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙＶｏｌ．１，Ｎｏ．４Ｄｅｃ．２００６章军等：纳米材料的环境和生态毒理学研究进展第４期目前纳米技术正在世界范围内迅速发展．纳米材料在电子、磁学、光学、生物医学、药学、化妆品、能源、传感器、催化以及材料学等各个领域均有十分广泛的用途（Ｂｏｒｍｅｔａｌ．，２００６）．预测到２０１５年全球纳米技术相关产品市场价值将达到１万亿美元，从业工人达到２００万（Ｒｏｃｏ，２００３）．随着越来越多新纳米材料的研制成功以及纳米产品的上市，纳米材料或纳米产品的接触对象及接触机会大量增加，纳米技术的安全性问题已引起世界范围的重点关注．一些纳米材料如单壁纳米碳管（ＳＷＣＮＴ）可以达到动物的多种器官组织，如心、肝、脾、肺、肾、胃、脑、骨骼、肌肉、小肠、皮肤及血液（Ｗａｎｇｅｔａｌ．，２００４），Ｆｅ２Ｏ３－Ｇｌｕ纳米颗粒甚至还可以到达眼睛及性腺组织（刘岚等，２００６），说明纳米材料可以穿透血脑屏障、血眼屏障及血睾屏障，从而可能危害到生物体的安全．已有研究显示纳米材料可以在细胞水平、亚细胞水平、基因、蛋白水平及整体动物水平对生物体产生影响（Ｇｕｒｒｅｔａｌ．，２００５；Ｂｒａｙｄｉｃｈ－Ｓｔｏｌｌｅｅｔａｌ．，２００５；Ｈｕｓｓａｉｎｅｔａｌ．，２００５；Ｄｉｎｇｅｔａｌ．，２００５；Ｓｃｈｕｂｅｒｔｅｔａｌ．，２００６；Ｂｅｒｍｕｄｅｚｅｔａｌ．，２００４；Ｌａｍｅｔａｌ．，２００４）．生态环境作为生命活动的基础，其重要性显而易见，纳米材料是否会对生态环境产生影响以及影响的程度如何是纳米技术安全性问题中非常重要的一个部分．１纳米技术及其安全性问题概述纳米技术（ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）是指至少有一维在纳米（ｎａｎｏｍｅｔｅｒ）尺度内（１￣１００ｎｍ），通过操控原子、分子得到的具有纳米尺度独特性质和功能的新结构、装置或系统的技术（Ｒｏｃｏ，２００１）．运用纳米技术制造出来的具有纳米尺度特殊理化性质（包括小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应）的物质称为纳米材料（ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌ）．纳米材料的特殊理化性质取决于它们的颗粒大小（表面积和表面分布）、化学构成（纯度、结晶型、带电性等）、表面结构（表面反应性、表面基团，无机或有机包裹等）、溶解性、形状和聚集性等（Ｎｅｌｅｔａｌ．，２００６）．纳米材料从三维空间上可以分为一维、二维、三维３种，一维包括薄膜（ｔｈｉｎｆｉｌｍｓ）和涂料（ｓｕｒｆａｃｅｃｏａｔｉｎｇｓ）等，二维包括纳米丝（ｎａｎｏｗｉｒｅｓ）和纳米碳管（ｎａｎｏｔｕｂｅｓ）等，三维包括纳米析出物（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ），胶体（ｃｏｌｌｏｉｄｓ），量子点（ｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ）和纳米晶体材料（ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｍａｔｅｒｉａｌｓ）等．通常将三维都在纳米尺度的纳米材料称为纳米颗粒（ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ）（ＴｈｅＲｏｙａｌＳｏｃｉｅｔｙ＆ＴｈｅＲｏｙａｌＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４）．纳米材料的奇异特性给我们带来了巨大的开发利用价值，但是作为新技术，安全性是影响其发展的重要问题．目前纳米技术的生物安全性已受到世界各国的广泛重视，美国、欧盟及日本都对该领域的研究投入了大量经费，其中美国国家纳米技术计划（ＮＮＩ）２００６财政年度为环境健康和安全方面研究提供的资助高达３８５０万美元，约占整个纳米科技投入的４％，并计划在今后几年将这一比例提高到１３％．２００４￣２００５年美国环保局（ＥＰＡ）对纳米安全性的合计资助金额达到３６２万美元，项目涉及内容广泛，主要包括资助氧化锌纳米颗粒的环境影响、纳米技术对生物体及生态系统的影响、纳米材料在水体中的迁移、转化及毒性研究、光催化纳米颗粒对细菌、藻类和浮游生物的慢性毒性研究等，另外，美国国家自然基金委（ＮＳＦ）和ＥＰＡ给普渡大学碳纳米材料的环境转归项目提供了约２００万美元的资助，研究介质包括所有类型的土壤和水体，主要观察碳纳米材料对细菌和真菌的毒性（Ｓｉｓｓｅｌｌ，２００４）．尽管如此，目前可以获得的有价值的信息仍然屈指可数．２纳米物质的种类和来源纳米物质的来源十分广泛，可分为自然产生和人工合成２大类，人工合成的纳米物质里又可分为无意识产生和有意识合成２种，具体来源见表１（Ｏｂｅｒｄ!ｒｓｔｅｒｅｔａｌ．，２００５），通常将有意识合成得到的具有特殊理化性质的纳米物质才称为人造纳米材料（ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌ）或工程纳米材料（ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌ），它是纳米技术的核心，也是我们关注的主要对象．３纳米材料进入环境的途径纳米材料可以通过多种途径进入环境而成为纳米污染物（ｎａｎｏ－ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ）（Ｔａｎｇｅｔａｌ．，２００４），例如：１）纳米药物或基因载体系统，虽然它并不直接用于环境，但是可以通过废弃物排放而污染土壤和水体；２）纳米材料的环境直接释放，如纳米监测系统（如传感器）、污染物控制和清除系统以及３５１生态毒理学报第１卷表１纳米物质的来源Ｔａｂｌｅ１Ｔｈｅｓｏｕｒｃｅｓｏｆｎａｎｏｓｉｚｅｄｍａｔｔｅｒｓ自然产生／存在人工合成无意识产生有意识合成森林火灾／火山喷发等产生的纳米颗粒；气－颗粒转换；生命物质如病毒／生物毒素／生物磁铁／铁蛋白等内燃机／发电厂／焚烧炉／烟雾（如金属烟雾／聚合物烟雾）／煎炸／烧烤等产生的纳米物质纳米金属（如金、银或铁等）；纳米金属氧化物（如氧化铁、二氧化钛、氧化锌等）；纳米二氧化硅，碳纳米材料等对土壤和水体的脱盐处理等，尽管仍在试验阶段，但目前已经有多种纳米材料在多个地方投放用于环境治理，至于纳米材料的这种应用是否会对生态环境造成不利影响及影响的程度如何，还有待研究；３）随着近年来纳米材料研究的广泛兴起以及生产纳米材料的工厂在世界范围内的迅速增加，工厂和实验室的废物排放也成为当前纳米材料进入环境的重要途径；４）与人们生活密切相关的纳米产品，如个人防护品（化妆品、遮光剂）、纳米运动器材以及纳米纤维等都可以通过使用或废物处理等过程被释放到环境．总的来说，研究、生产、运输、使用及废物处理等过程中的间接和直接释放是纳米材料进入环境的主要途径，但目前还不清楚这些过程的释放程度．４纳米材料的环境行为鉴于纳米材料的特殊理化性质及其潜在的环境影响，一旦纳米材料进入环境，明确它的环境行为（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｂｅｈａｖｉｏｒ）是非常关键的问题，包括纳米材料在环境中的迁移、纳米材料特性的改变以及毒性作用等．目前我们对这些方面还知之甚少，有限的资料主要来源于纳米材料环境治理的相关研究（ＴｈｅＲｏｙａｌＳｏｃｉｅｔｙ＆ＴｈｅＲｏｙａｌＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４）．Ｔａｎｇ等（２００４）将环境纳米污染物的共同特征归纳为以下１０点：１）分子量和粒度的多分散性；２）化学官能团的多样多变性；３）形态结构和形貌的序列性；４）反应活性部位的各异相关性；５）电性与极性的显著取向性；６）生物大分子的强烈结合性；７）生态系统的潜在累积毒性；８）微界面反应的错综复杂性；９）多种污染物的组合复合性；１０）扩散和迁移的传播广阔性，其中前５点为纳米污染物的物理化学特征，后５点为环境生态特征，粗略概括了纳米材料的环境行为．４．１纳米材料的环境迁移及其影响因素纳米材料在不同环境介质中的迁移途径不同，目前这方面可以获得的资料非常有限，概括起来，主要有以下几种途径：分散（ｄｉｓｐｅｒｓｅ）和聚集（ｃｏｎｇｒｅｇａｔｅ）：由于纳米材料的尺寸小，比表面积大，其表面缺少邻近的配位原子，因而具有很高的活性，而正是这种高活性导致纳米材料较难分散，极易发生聚集，尤其在水体环境中，如研究发现富勒烯易在水中聚集形成较大颗粒（Ｏｂｅｒｄ!ｒｓｔｅｒ，２００４）．吸附（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）：一般来说，两性颗粒、具有电荷的颗粒以及粒径较大的纳米颗粒具有较强的吸附能力．多种类型的分子可以吸附到纳米颗粒的表面，而被吸附的分子对纳米颗粒的迁移与转归可能具有明显的影响，如可大大增加被吸附分子的生物吸收；另外纳米颗粒还可能通过吸附而成为某些物质（如重金属、农药等）的运输载体．生物吸收（ｂｉｏ－ｕｐｔａｋｅ）、生物蓄积（ｂｉｏａｃｃｕｍｕ－ｌａｔｉｏｎ）和生物降解（ｂｉｏｄｅｇｒａｄｅ）：细胞可以通过内吞作用（ｅｎｄｏｃｙｔｏｓｉｓ）、膜渗透作用（ｍｅｍｂｒａｎｅｐｅｎｅ－ｔｒａｔｉｏｎ）以及跨膜离子通道（ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅｃｈａｎｎｅｌｓ）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（ＴｈｅＲｏｙａｌＳｏｃｉｅｔｙ＆ＴｈｅＲｏｙａｌＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４）．例如在Ｃ６０对黑鲈（Ｌａｒｇｅｍｏｕｔｈｂａｓｓ）的影响实验（Ｏｂｅｒｄ!ｒｓｔｅｒ，２００４）中，Ｃ６０因为是脂溶性而易被脂肪组织吸收，在生物体内蓄积而产生较大毒性．生物降解与生物蓄积是相互联系的，较容易发生生物降解的纳米材料生物蓄积的可能性比较小，而在生物体内蓄积的纳米材料一般不被生物降解，目前生产的纳米材料以不可降解的居多，可降解纳米材料正在研究之中．纳米材料在大气、土壤及水３种不同环境介质中的迁移受多种因素的影响，不同的纳米颗粒也可在环境中表现出不同的转移行为，实验证明Ｃ６０水溶性衍生物———富勒醇及表面活性剂分散的ＳＷＣＮＴ较其他纳米颗粒表现出较强的迁移性，而富勒烯迁移性较弱．纳米氧化物颗粒的迁移对３５２章军等：纳米材料的环境和生态毒理学研究进展第４期颗粒粒径及化学成分具有较强的依赖性（Ｄａｒｎａｕｌｔｅｔａｌ．，２００５）．纵观３种环境介质，影响纳米材料环境迁移的因素主要包括：１）颗粒粒径；２）纳米材料的高反应性和吸附能力；３）聚集及解离程度；４）光催化和光降解的能力；５）土壤特性（ｐＨ、电荷及有机成份等）；６）水体特性（ｐＨ、电荷及溶解能力等）；７）影响沉积的各因素等．４．２纳米材料在环境中的特性改变纳米材料的粒径大小、表面积、溶解性及表面基团等特性对其毒性作用非常重要，这些特性的改变可能导致材料毒性较原纳米材料变小或增大．纳米材料的稳定性依赖于材料是否会分解（例如氧化）或者在环境中被修饰而散失纳米材料的特性（如聚集或粘附于其他材料）．纳米材料在不同环境中的分散性不同，聚集形成的大颗粒其表面积急剧变小，纳米材料的表面特性可能会消失；水溶性Ｃ６０和包被的ＳＷＣＮＴｓ可以稳定地存在于盐溶液、细胞培养液、再生硬水和ＭｉｌｌｉＱ水中（Ｏｂｅｒｄ!ｒｓｔｅｒｅｔａｌ．，２００５）．但是目前还缺少各种纳米材料在不同环境中分散或聚集过程及程度的资料，有待进一步研究．纳米材料在不同介质中的溶解性对其毒性的影响也较大，如未经有机溶剂四氢呋喃（ＴＨＦ）处理的Ｃ６０在淡水中的最高浓度仅为３５ｍｇ・ｋｇ－１，而这一浓度并不能使实验无脊椎动物产生半数死亡（Ｏｂｅｒｄ!ｒｓｔｅｒｅｔａｌ．，２００６）．表面基团如重金属也可以影响纳米材料的亲水性／疏水性、亲脂性／疏脂性或催化特性（Ｎｅｌｅｔａｌ．，２００６）．４．３纳米材料在环境中的微界面行为不可忽视纳米材料在环境中的微界面行为．环境科学研究发现大部分纳米污染物都停留在较大颗粒物的表面，在此界面上进行比溶液中更强的反应，从而对生态环境产生影响．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．可以说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响（Ｔａｎｇｅｔａｌ．，２００４）．５纳米材料的生态毒理学研究进入生态环境的纳米材料可以在大气、土壤及水体环境中迁移，与环境因素相互作用，通过食物链可对低级生物到高级生物产生不同程度的影响．５．１纳米材料对植物的影响Ｙａｎｇ等（２００５）研究了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抑制玉米（Ｚｅａｍａｙｓ）、黄瓜（Ｃｕｃｕｎｉｓｓａｔｉｖｕａ）、大豆（Ｇｌｙｃｉｎｅｍａｘ）、甘蓝（Ｂｒａｓｓｉｃａｏｌｅｒａｃｅｒ）和胡萝卜（Ｄａｕｃｕｓｃａｒｏｔａ）等５种植物根的延长，而包被有菲（Ｐｈｅｎ）的铝纳米颗粒可以显著减小这种抑制，原因是菲的包被破坏了纳米颗粒表面本身具有的羟自由基，从而改变了纳米表面特性．此研究结果表明表面特性对于颗粒毒性的大小非常重要．５．２纳米材料对微生物的影响目前在纳米材料的生态毒理学研究中，对微生物影响的研究相对较多．已有研究表明多种纳米材料具有抗菌作用（Ｓａｌｍａｓｏｅｔａｌ．，２００４；Ｌｙｏｎｅｔａｌ．，２００５；Ｌｏｋｅｔａｌ．，２００６），纳米材料的这种特性已得到广泛应用，如磁性纳米颗粒已经被用于水体除菌（Ｗａｔｓｏｎｅｔａｌ．，２０００），纳米银颗粒被用于创伤敷料．研究证明纳米银颗粒可以聚集在大肠杆菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ）的膜上使细胞壁凹陷，从而导致细胞膜渗透性改变，最终死亡（Ｓｏｎｄｉｅｔａｌ．，２００４）．也有研究发现，ＴｉＯ２包被的多壁纳米碳管（ＭＷＣＮＴｓ）经紫外线照射后对细菌内生芽孢的杀伤力明显比单独紫外线或者紫外线照射的ＴｉＯ２要强（Ｌｅｅ，２００５）．除杀菌作用之外，纳米ＴｉＯ２包被的中空玻璃球可以抑制蓝藻（ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａ）和硅藻（ｄｉａｔｏｍｓ）的光合作用，显示纳米材料在抑制海藻过度生长方面的应用潜力（Ｋｉｍｅｔａｌ．，２００５）．由于微生物在维持土壤及水生态平衡中发挥着重要作用，纳米材料对生态平衡的破坏应引起注意．一旦具有抗菌作用的纳米材料进入生态环境（如纳米废弃物或环境治理投放），是否会破坏正常微生物种群的生长而影响到整个生态环境的平衡，应进行更加深入的研究．３５３生态毒理学报第１卷５．３纳米材料对无脊椎动物的影响美国威斯康星州密尔沃基大学的Ｌｏｖｅｒｎ和Ｋｌａｐｅｒ（２００６）研究了纳米ＴｉＯ２（１０￣２０ｎｍ）和Ｃ６０（０．７２ｎｍ）对水生模式生物大型溞（Ｄａｐｈｎｉａｍａｇｎａ）死亡的影响．将水蚤暴露于四氢呋喃（ＴＨＦ）过滤和超声２种方法制备的各浓度纳米材料水溶液中，分别于不同时间观察纳米材料对大型溞的影响，结果发现经ＴＨＦ过滤处理的ＴｉＯ２和Ｃ６０均可导致大型溞死亡，并呈剂量反应关系．Ｃ６０在较低浓度即显示出较高毒性，说明Ｃ６０比ＴｉＯ２毒性更强；超声处理的各浓度纳米ＴｉＯ２和Ｃ６０对大型溞的影响明显比经ＴＨＦ过滤处理的小，其中纳米ＴｉＯ２并未对水蚤产生明显毒性作用，而Ｃ６０虽可以引起大型溞死亡，但死亡率并不随浓度的增大而升高，其原因可能是随着Ｃ６０浓度的增加材料的团聚也明显增多．从该研究结果可以看出粒径、材料的制备途径以及纳米材料的团聚对纳米材料毒性的重要影响．ＺｈｕＳＱ等（２００６）用纳米Ｃ６０对大型溞的研究也发现ＴＨＦ处理较水搅拌处理的纳米Ｃ６０毒性更大（ＬＣ５０分别为０．８ｍｇ・ｋｇ－１和＞３５ｍｇ・ｋｇ－１）．ＺｈｕＹ等（２００６）研究了多壁纳米碳管（ＭＷＣＮＴｓ）在单细胞原生动物贝尾棘虫（Ｓｔｙｌｏｎｙｃｈｉａｍｙｔｉｌｕｓ）体内的分布、定位及毒性作用，结果发现ＭＷＣＮＴｓ较容易被贝尾棘虫摄入，并可在细胞水平自由分布、再分布及排出．当ＭＷＣＮＴｓ浓度高于０．１ｍｇ・ｍＬ－１时，贝尾棘虫生长开始被抑制，出现滋养核及细胞外膜的损伤．电镜超微结构显示ＭＷＣＮＴｓ仅定位于细胞线粒体中，提示滋养核、微核和细胞膜的损伤及生长受抑制可能是线粒体损伤所致．５．４纳米材料对脊椎动物的影响Ｏｂｅｒｄ!ｒｓｔｅｒ等（２００４）将黑鲈暴露于含０．５ｍｇ・ｋｇ－１可溶性Ｃ６０的水以及不含Ｃ６０的水中，４８ｈ后取黑鲈脑部组织分析发现黑鲈出现了明显的脑部脂质过氧化损伤、鳃部总谷胱甘肽显著下降以及肝基因表达的改变．ＺｈｕＳＱ等（２００６）对成年雄性黑头呆鱼（Ｆａｔｈｅａｄｍｉｎｎｏｗｓ，ＦＨＭ）的实验发现０．５ｍｇ・ｋｇ－１ＴＨＦ处理的Ｃ６０在６￣１８ｈ内可引起１００％ＦＨＭ死亡，而经水搅拌处理的纳米Ｃ６０组４８ｈ后仍未发现死亡．深入研究发现，经水搅拌处理的纳米Ｃ６０组ＦＨＭ大脑脂质过氧化物（ＬＰＯ）升高，而鳃ＬＰＯ升高更加明显，肝ＣＹＰ２家族同工酶（ＣＹＰ２Ｋ１，ＣＹＰ２Ｍ１）表达明显增强．值得注意的是，该研究用四氢呋喃（ＴＨＦ）帮助Ｃ６０溶解，而已有研究证实，对于细菌（Ｆｏｒｔｎｅｒｅｔａｌ．，２００５）、水蚤和黑头呆鱼（ＺｈｕＳＱｅｔａｌ．，２００６），ＴＨＦ处理的Ｃ６０明显比水搅拌处理的Ｃ６０毒性要大．考虑到这一点，Ｏｂｅｒｄ!ｒｓｔｅｒ等（２００６）只采用水搅拌处理法再次观察了Ｃ６０的生态毒性．对无脊椎动物（淡水甲壳类生物大型溞和端足类甲壳动物Ｈｙａｌｅｌｌａａｚｔｅｃａ以及海洋小尺寸桡足类动物ｈａｒｐａｃｔｉｃｏｉｄｃｏｐｅｐｏｄ）和脊椎动物（黑头呆鱼Ｐｉｍｅｐｈａｌｅｓｐｒｏｍｅｌａｓ和日本青溞Ｏｒｙｚｉａｓｌａｔｉｐｅｓ）的研究发现，Ｃ６０并不能制备到足够高的浓度而得到ＬＣ５０，淡水和海水中Ｃ６０的最高浓度分别为３５ｍｇ・ｋｇ－１和２２．５ｍｇ・ｋｇ－１．水蚤２１天暴露后发现在Ｃ６０２．５ｍｇ・ｋｇ－１及５ｍｇ・ｋｇ－１浓度时出现了明显的蜕皮（ｍｏｌｔｉｎｇ）延迟和子代数量减少．特别的是，该研究并未发现２种鱼肝脏细胞色素Ｐ４５０酶系ＣＹＰ１Ａ、ＣＹＰ２Ｋ１和ＣＹＰ２Ｍ１的蛋白及ｍＲＮＡ水平改变，究其原因可能是各次实验的喂养方法、动物种属和材料准备方法的不同．虽然细胞色素Ｐ４５０酶水平没有改变，但因为Ｃ６０暴露而产生的氧化损伤是存在的．研究发现ＦＨＭ的过氧化物酶体脂质转运蛋白ＰＭＰ７０表达水平明显降低，其后果是脂肪酸代谢和脂质修复受抑制，氧化应激增强．这也说明肝ＣＹＰ２家族同工酶并不是良好的Ｃ６０暴露标志物．６研究展望自然环境又称为自然生态系统，由大气、土壤及水（淡水及海水）３大生态系统组成，与人类的暴露不同，生态系统中可能受到纳米材料影响的种群数量非常庞大，其后果可能是对个体、群体甚至是整个生态系统的损伤或破坏．纳米材料的生态危害性评价依赖于材料的物理化学特性和行为、暴露情况、在环境中存在的时间、环境转归、毒性（急性和长期毒性）、生物体内稳定性、生物蓄积及生物放大作用等（ＵＫＤＥＦＲＡ，２００５）．由于多方面资料的缺少，我们目前还不能确定纳米材料究竟对生态系统是否有不利影响及影响的程度，所以今后的努力方向仍是加强各方面的研究工作，主要内容可包括：１）研究策略及评价方法：纳米材料的特殊物理化学性质决定了其危害性评价方法与微米级材３５４章军等：纳米材料的环境和生态毒理学研究进展第４期料不尽相同，所以纳米材料生态危害性评价的研究策略及测定方法的建立非常重要，但是目前并没有国际认可的策略方法，这应引起研究者的重点关注．２）环境暴露评价：暴露评价对于研究纳米材料的安全性非常关键，明确纳米材料环境释放的途径和程度是首要解决的问题．由于纳米材料的物化特性，我们需要发展新的监测方法及仪器，目前暴露研究进展缓慢的主要原因在于缺乏适用于纳米材料的有效方法及工具．３）环境行为研究：纳米材料可在土壤、大气和水体环境之间迁移或转化，应该建立新的或修改已有的颗粒迁移或转化研究模型以研究纳米材料在不同环境中的迁移规律及可能的特性改变；另外纳米材料的生物蓄积和生物降解过程也需要进一步研究．４）生态毒性研究：纳米材料在土壤及水生态系统中的转归、毒性（包括对微生物、动物及植物的毒性作用）以及其他效应（如理化特性的改变、生物体内稳定性等）的研究；纳米材料对关键生态种群如无脊椎动物、脊椎动物和植物的毒性作用机制、毒物代谢动力学及其他体内效应的研究；纳米材料对生态系统的低剂量及慢性影响研究；纳米材料与其他环境污染物如金属或有机物的交互作用研究；在环境治理研究中，纳米材料在发挥治理污染作用的同时是否会造成环境对纳米材料的超负荷，是否会产生一些其他的损害后果如增加污染物的生物活性及转移能力，这些仍有待研究（ＴｈｅＲｏｙａｌＳｏｃｉｅｔｙ＆ＴｈｅＲｏｙａｌＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４）．纳米技术的迅猛发展引发了人们对其安全性的普遍担忧，虽然目前有价值的安全性评价资料很少，但可以明确的是随着国际社会的关注剧增以及安全性研究的进步，所有的疑团都将逐渐解开．作为安全性评价的重要部分，纳米材料的生态学研究理应受到重点关注．人类需要与自然环境和谐共存，随着纳米材料的大量涌现，我们必须尽快明确纳米材料是否对人类及生态环境存在不利影响及其影响的程度，面对多方面的知识空白，毒理学工作者的工作任务仍然很艰巨．通讯作者简介：朱心强（１９５７—），男，医学博士，教授，浙江大学营养与食品安全研究所所长，毒理学研究室主任．研究方向：食品、药品和环境化学物安全性毒理学评价．近年来研究纳米材料的肺、心血管和生殖系统毒性以及安全性评价方法，发表论文６０多篇．目前主持国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和浙江省科技重点项目各一项．Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｕｘｑ＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．ＲｅｆｅｒｅｎｃｅｓＢｅｒｍｕｄｅｚＥ，ＭａｎｇｕｍＪＢ，ＷｏｎｇＢＡ，ＡｓｇｈａｒｉａｎＢ，ＨｅｘｔＰＭ，ＷａｒｈｅｉｔＤＢ，ＥｖｅｒｉｔｔＪＩ．２００４．Ｐｕｌｍｏｎａｒｙｒｅｓｐｏｎｓｅｓｏｆｍｉｃｅ，ｒａｔｓ，ａｎｄｈａｍｓｔｅｒｓｔｏｓｕｂｃｈｒｏｎｉｃｉｎｈａｌａｔｉｏｎｏｆｕｌｔｒａｆｉｎｅｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．ＴｏｘｉｃｏｌｏｇｙＳｃｉｅｎｃｅ，７７（２）：３４７－３５７ＢｏｒｍＰＪ，ＲｏｂｂｉｎｓＤ，ＨａｕｂｏｌｄＳ，ＫｕｈｌｂｕｓｃｈＴ，ＦｉｓｓａｎＨ，ＤｏｎａｌｄｓｏｎＫ，ＳｃｈｉｎｓＲＰ，ＳｔｏｎｅＶ，ＫｒｅｙｌｉｎｇＷ，ＬａｄｅｍａｎｎＪ，ＫｒｕｔｍａｎｎＪ，ＷａｒｈｅｉｔＤ，Ｏｂｅｒｄ!ｒｓｔｅｒＥ．２００６．Ｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｒｉｓｋｓｏｆｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ：ＡｒｅｖｉｅｗｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｏｒＥＣＥＴＯＣ［Ｊ］．ＰａｒｔｉｃｌｅａｎｄＦｉｂｒｅＴｏｘｉｃｏｌｏｇｙ，３：１－３５Ｂｒａｙｄｉｃｈ－ＳｔｏｌｌｅＬ，ＨｕｓｓａｉｎＳ，ＳｃｈｌａｇｅｒＪＪ，ＨｏｆｍａｎｎＭＣ．２００５．Ｉｎｖｉｔｒｏｃｙｔｏｔｏｘｉｃｉｔｙｏｆｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎｍａｍｍａｌｉａｎｇｅｒｍｌｉｎｅｓｔｅｍｃｅｌｌｓ［Ｊ］．ＴｏｘｉｃｏｌｏｇｙＳｃｉｅｎｃｅ，８８（２）：４１２－４１９ＤａｒｎａｕｌｔＣ，ＲｏｃｋｎｅＫ，ＳｔｅｖｅｎｓＡ，ＭａｎｓｏｏｒｉＧＡ，ＳｔｕｒｃｈｉｏＮ．２００５．Ｆａｔｅｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ［Ｊ］．ＷａｔｅｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔＲｅｓｅａｒｃｈ，７７（６）：２５７６－２６５８ＤｉｎｇＬＨ，ＳｔｉｌｗｅｌｌＪ，ＺｈａｎｇＴＴ，ＥｌｂｏｕｄｗａｒｅｊＯ，ＪｉａｎｇＨＪ，ＳｅｌｅｇｕｅＪＰ，ＣｏｏｋｅＰＡ，ＧｒａｙＪＷ，ＣｈｅｎＦＱＦ．２００５．Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｙｔｏｔｏｘｉｃｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｍｕｌｔｉｗａｌｌｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓａｎｄｎａｎｏ－ｏｎｉｏｎｓｏｎｈｕｍａｎｓｋｉｎｆｉｂｒｏｂｌａｓｔ［Ｊ］．ＮａｎｏＬｅｔｔ，５（１２）：２４４８－２４６４ＦｏｒｔｎｅｒＪＤ，ＬｙｏｎＤＹ，ＳａｙｅｓＣＭ，ＢｏｙｄＡＭ，ＦａｌｋｎｅｒＪＣ，ＨｏｔｚｅＥＭ，ＡｌｅｍａｎｙＬＢ，ＴａｏＴＪ，ＧｕｏＷ，ＡｕｓｍａｎＫＤ，ＣｏｌｖｉｎＶＬ，ＨｕｇｈｅｓＪＢ．２００５．Ｃ６０ｉｎｗａｔｅｒ：Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｍｉｃｒｏｂｉａｌｒｅｓｐｏｎｓｅ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ，３９（１１）：４３０７－４３１６ＧｕｒｒＪＲ，ＷａｎｇＡＳ，ＣｈｅｎＣＨ，ＪａｎＫＹ．２００５．Ｕｌｔｒａｆｉｎｅｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎｔｈｅａｂｓｅｎｃｅｏｆｐｈｏｔｏａｃｔｉｖａｔｉｏｎｃａｎｉｎｄｕｃｅｏｘｉｄａｔｉｖｅｄａｍａｇｅｔｏｈｕｍａｎｂｒｏｎｃｈｉａｌｅｐｉｔｈｅｌｉａｌｃｅｌｌｓ［Ｊ］．Ｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ，２１３（１－２）：６６－７３ＨｕｓｓａｉｎＳＭ，ＨｅｓｓＫＬ，ＧｅａｒｈａｒｔＪＭ，ＧｅｉｓｓＫＴ，ＳｃｈｌａｇｅｒＪＪ．２００５．ＩｎｖｉｔｒｏｔｏｘｉｃｉｔｙｏｆｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｎＢＲＬ３Ａｒａｔｌｉｖｅｒｃｅｌｌｓ［Ｊ］．ＴｏｘｉｃｏｌＩｎＶｉｔｒｏ，１９（７）：９７５－９８３ＫｉｍＳＣ，ＬｅｅＤＫ．２００５．ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＴｉＯ２－ｃｏａｔｅｄｈｏｌｌｏｗｇｌａｓｓｂｅａｄｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆａｌｇａｌｇｒｏｗｔｈｉｎｅｕｔｒｏｐｈｉｃｗａｔｅｒ［Ｊ］．ＭｉｃｒｏｃｈｅｍＪ，８０：２２７－２３２ＬａｍＣＷ，ＪａｍｅｓＪＴ，ＭｃＣｌｕｓｋｅｙＲ，ＨｕｎｔｅｒＲＬ．２００４．Ｐｕｌｍｏｎａｒｙｔｏｘｉｃｉｔｙｏｆｓｉｎｇｌｅ－ｗａｌｌｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｉｎｍｉｃｅ７ａｎｄ９０ｄａｙｓａｆｔｅｒｉｎｔｒａｔｒａｃｈｅａｌｉｎｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＴｏｘｉｃｏｌｏｇｙＳｃｉｅｎｃｅ，７７：１２６－１３４ＬｅｅＳＨ．２００５．Ｉｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎｏｆｂａｃｔｅｒｉａｌｅｎｄｏｓｐｏｒｅｓｂｙｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＣｏｌｌｏｉｄＳｕｒｆａｃｅ，４０：９３－９８３５５生态毒理学报第１卷ＬｉｕＬ，ＭｅｎｇＴ，ＬｉｕＬ，ＹｉｎＱＨ，ＷａｎｇＢ，ＸｉｏｎｇＬＬ，ＧｕＮ，ＭａＭ，ＺｈａｎｇＹ．２００６．ＴｈｅｐａｒｍａｃｏｋｉｎｅｔｉｃｓｓｔｕｄｙｏｆｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｆＦｅ２Ｏ３ｃｏａｔｅｄｗｉｔｈｇｌｕｔａｍｉｃａｃｉｄ［Ｊ］．ＪＥｎｖｉｒｏｎＯｃｃｕｐＭｅｄ，２３（１）：１－３（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）ＬｏｋＣＮ，ＨｏＣＭ，ＣｈｅｎＲ，ＨｅＱＹ，ＹｕＷＹ，ＳｕｎＨ，ＴａｍＰＫ，ＣｈｉｕＪＦ，ＣｈｅＣＭ．２００６．Ｐｒｏｔｅｏｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｏｆａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌａｃｔｉｏｎｏｆｓｉｌｖｅｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．ＪＰｒｏｔｅｏｍｅＲｅｓ，５（４）：９１６－９２４ＬｏｖｅｒｎＳＢ，ＫｌａｐｅｒＲ．２００６．Ｄａｐｈｎｉａｍａｇｎａｍｏｒｔａｌｉｔｙｗｈｅｎｅｘｐｏｓｅｄｔｏｔｉｔａｎｉｕｍｄｉｏｘｉｄｅａｎｄｆｕｌｌｅｒｅｎｅ（Ｃ６０）ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎＴｏｘｉｃｏｌＣｈｅｍ，２５（４）：１１３２－１１３７ＬｙｏｎＤＹ，ＦｏｒｔｎｅｒＪＤ，ＳａｙｅｓＣＭ，ＣｏｌｖｉｎＶＬ，ＨｕｇｈｅＪＢ．２００５．ＢａｃｔｅｒｉａｌｃｅｌｌａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎａｎｄａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌａｃｔｉｖｉｔｙｏｆａＣ６０ｗａｔｅｒｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎＴｏｘｉｃｏｌＣｈｅｍ，２４（１１）：２７５７－２７６２ＮｅｌＡ，ＸｉａＴ，Ｍ!ｄｌｅｒＬ，ＬｉＮｉｎｇ．２００６．Ｔｏｘｉｃｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓａｔｔｈｅｎａｎｏｌｅｖｅｌ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，３１１：６２２－６２７Ｏｂｅｒｄ"ｒｓｔｅｒＥ．２００４．Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓ（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅｓ，Ｃ６０）ｉｎｄｕｃｅｏｘｉｄａｔｉｖｅｓｔｒｅｓｓｉｎｔｈｅｂｒａｉｎｏｆｊｕｖｅｎｉｌｅｌａｒｇｅｍｏｕｔｈｂａｓｓ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＨｅａｌｔｈＰｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ，１１２（１０）：１０５８－１０６２Ｏｂｅｒｄ"ｒｓｔｅｒＥ，ＺｈｕＳＱ，ＢｌｉｃｋｌｅｙＴＭ，ＭｃＣｌｅｌｌａｎ－ＧｒｅｅｎＰ，ＨａａｓｃｈＭＬ．２００６．Ｅｃｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙｏｆｃａｒｂｏｎ－ｂａｓｅｄｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ：Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｆｕｌｌｅｒｅｎｅ（Ｃ６０）ｏｎａｑｕａｔｉｃｏｒｇａｎｉｓｍｓ［Ｊ］．Ｃａｒｂｏｎ，４４：１１１２－１１２０Ｏｂｅｒｄ"ｒｓｔｅｒＧ，Ｏｂｅｒｄ"ｒｓｔｅｒＥ，Ｏｂｅｒｄ"ｒｓｔｅｒＪ．２００５．Ｎａｎｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ：Ａｎｅｍｅｒｇｉｎｇｄｉｓｃｉｐｌｉｎｅｅｖｏｌｖｉｎｇｆｒｏｍｓｔｕｄｉｅｓｏｆｕｌｔｒａｆｉｎｅｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＨｅａｌｔｈＰｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ，１１３（７）：８２３－８３９ＲｏｃｏＭＣ．２００１．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅＲｅｓｅａｒｃｈ，３：３５３－３６０ＲｏｃｏＭＣ．２００３．Ｂｒｏａｄｅｒｓｏｃｉｅｔａｌｉｓｓｕｅｓｏｆｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅＲｅｓｅａｒｃｈ，５（３－４）：１８１－１８９ＳａｌｍａｓｏＳ，ＥｌｖａｓｓｏｒｅＮ，ＢｅｒｔｕｃｃｏＡ，ＬａｎｔｅＡ，ＣａｌｉｃｅｔｉＰ．２００４．Ｎｉｓｉｎ－ｌｏａｄｅｄｐｏｌｙ－Ｌ－ｌａｃｔｉｄｅｎａｎｏ－ｐａｒｔｉｃｌｅｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂｙＣＯ２ａｎｔｉ－ｓｏｌｖｅｎｔｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｆｏｒｓｕｓｔａｉｎｅｄａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌａｃｔｉｖｉｔｙ［Ｊ］．ＩｎｔＪＰｈａｒｍ，２８７（１－２）：１６３－１７３ＳｃｈｕｂｅｒｔＤ，ＤａｒｇｕｓｃｈＲ，ＲａｉｔａｎｏＪ，ＣｈａｎＳＷ．２００６．Ｃｅｒｉｕｍａｎｄｙｔｔｒｉｕｍｏｘｉｄｅｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓａｒｅｎｅｕｒｏｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ［Ｊ］．ＢｉｏｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄＢｉｏｐｈｙｓｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，３４２：８６－９１ＳｉｓｓｅｌｌＫ．２００４．Ｎａｔｉｏｎａｌｓｃｉｅｎｃｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｕｎｄｓｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｏｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆａｔｅｏｆｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｃａｌＷｅｅｋ，１６６（２８）：７ＳｏｎｄｉＩ，Ｓａｌｏｐｅｋ－ＳｏｎｄｉＢ．２００４．Ｓｉｌｖｅｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓａｓａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌａｇｅｎｔ：ＡｃａｓｅｓｔｕｄｙｏｎＥ．ｃｏｌｉａｓａｍｏｄｅｌｆｏｒＧｒａｍ－ｎｅｇａｔｉｖｅｂａｃｔｅｒｉａ［Ｊ］．ＪＣｏｌｌｏｉｄＩｎｔｅｒｆａｃｅＳｃｉ，２７５：１７７－１８２ＴａｎｇＨ，ＷａｎｇＤ，ＧｅＸ．２００４．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｎａｎｏ－ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ（ＥＮＰ）ａｎｄａｑｕａｔｉｃｍｉｃｒｏ－ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓ［Ｊ］．ＷａｔｅｒＳｃｉＴｅｃｈｎｏｌ，５０（１２）：１０３－１０９ＴｈｅＲｏｙａｌＳｏｃｉｅｔｙ＆ＴｈｅＲｏｙａｌＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．２００４．Ｎａｎｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ：Ｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓａｎｄｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ［ＯＬ］．２００６－０８－１８．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎａｎｏｔｅｃ．ｏｒｇ．ｕｋ／ｆｉｎａｌＲｅｐｏｒｔ．ｈｔｍＵＫＤＥＦＲＡ（ＵＫＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｆｏｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＦｏｏｄａｎｄＲｕｒａｌＡｆｆａｉｒｓ）．２００５．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｉｎｇｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｒｉｓｋｓｐｏｓｅｄｂｙｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ：ＡｆｉｒｓｔＵＫｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｐｏｒｔ［ＯＬ］．２００６－０８－１８．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｅｆｒａ．ｇｏｖ．ｕｋ／ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ／ｎａｎｏｔｅｃｈ／ｒｅｓｅａｒｃｈ／ｐｄｆ／ｎａｎｏｐａｒ－ｔｉｃｌｅｓ－ｒｉｓｋｒｅｐｏｒｔ．ｐｄｆＷａｎｇＨ，ＷａｎｇＪ，ＤｅｎｇＸ，ＳｕｎＨＦ，ＳｈｉＺＪ，ＧｕＺＮ，ＬｉｕＹＦ，ＺｈａｏＹＬ．２００４．Ｂｉｏｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｓｉｎｇｌｅ－ｗａｌｌｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓｉｎｍｉｃｅ［Ｊ］．ＪＮａｎｏｓｃｉＮａｎｏｔｅｃｈｎｏｌ，４（８）：１０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