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纳米材料-生物毒性-20131128
纳米材料生物毒性研究进展摘要：纳米技术作为21世纪最有影响的技术之一，正在以前所未有的发展趋势影响人类生活的方方面面。
纳米技术在给人类带来丰硕成果的同时，对人类的身体健康也造成了潜在的威胁。
纳米科技在全球迅速发展，纳米材料的生产与应用对传统行业产生了巨大的影响，纳米材料的环境安全性问题已经引起了各界的注意。
近年来国内外在纳米材料的生物安全性研究方面的工作已经证实，直接或间接接触纳米材料将对生物体有负面影响。
纳米粒子可以进入细胞内部，甚至可以透过血屏脑障，从而危及生物的健康和生态环境。
因此人类在发展纳米科技的同时，要密切关注其对生态环境和人群健康的潜在危害，探讨纳米技术正反两个方面的效应。
真正地推动纳米科技的进步，促进纳米技术产业化健康、有序发展。
文中通过几个纳米材料生物毒性实验终述了纳米材料的环境行为、生物效应、生物毒理学研究以及对人体健康的危害，让人们认识到纳米材料的危害，尽量减少与其接触的机会。
关键词：纳米材料碳纳米材料量子点二氧化钛生物毒性Abstract: nanotechnology as one of the most influential technology in the 21st century, the development trend of is in an unprecedented impact every aspect of human life.Nanotechnology in bring to mankind the fruitful results at the same time, to the human body health also creates potential threat.Nano science and technology in the global rapid development, the production and application of nanometer materials has a huge impact on the traditional industry, the environmental safety of nanomaterials has attracted the attention from all walks of life.At home and abroad in recent years in the biological safety of nanomaterials research work has been confirmed, direct or indirect contact with nanomaterials will have negative effects on organisms.Nanoparticles can enter the cells, it can even through the blood brain barrier, thereby endangering the health of the biological and ecological environment.Therefore human beings in the development of nano science and technology at the same time, should pay close attention to its potential harm to ecological environment and people health, explore the positive and negative two aspect effect of nanotechnology.Really push the progress of nanotechnology, promote the industrialization of nanotechnology health. Orderly development.In this paper, through several nanomaterials biological toxicity experiments described the environmental behaviors of nanomaterials. Biological effects. Biological toxicology and the harm to human body health, let people realize the impact of nanomaterials, try to minimize the chance of exposure.Key words: nano carbon nano material titanium dioxide biological toxicity of QDS1 概述纳米科学、信息科学和生命科学并列成为21世纪的三大支柱科学领域。
纳米材料的危害
纳米材料的危害“纳米”有哪些潜在的危险？纳米时代即将来临，我们已经做好了知识上和心理上的准备了吗？一些纳米颗粒对生物体有害纳米是一个长度单位，是1米的10亿分之一。
当物质颗粒小到纳米量级时，这种物质就被称为纳米材料。
在一段时间里，我们一直认为纳米科技给社会带来的都是益处，而近年来，不少研究者发现，一些纳米颗粒和碳纳米管对生物体有害。
据《自然》杂志介绍，美国纽约罗切斯特大学研究人员在实验鼠身上完成的实验显示，直径为35纳米的碳纳米粒子被老鼠吸进身体后，能够迅速出现在大脑中处理嗅觉的区域内，并不断堆积起来。
他们认为碳纳米粒子是同“捕捉”香味的大脑细胞一道进入大脑的。
今年4月，美国化学学会在一份研究报告中指出，碳60会对鱼的大脑产生大范围的破坏，这是研究人员首次找到纳米微粒可能给水生物种造成毒副作用的证据。
这些都说明，纳米材料对人类健康和环境都存在危害。
纳米材料为何会对人体造成影响呢？当一种物质缩小到纳米尺度后，它的性质就会发生显著变化。
实验表名，2毫克二氧化硅溶液注入小白鼠后不会致其死亡，但若换成0.5毫克纳米二氧化硅，小白鼠就会立即毙命。
而且，纳米材料不易降解，穿透性强，人一旦吸入纳米颗粒，其健康就会受到潜在的威胁。
美国加州大学教授陈帆青说：“现在日常生活中，含纳米成分的产品已有不少。
拿化妆品来说，一些唇膏的珠光颗粒其实就是纳米颗粒；等离子电视等含有碳纳米材料的电器，长期接触也可能影响健康。
对于各种纳米材料的安全性，我们正在建立数据库，以进行系统评估。
”纳米材料可通过三种途径进入人体人们接触纳米材料污染一般通过下面途径：一、通过呼吸系统；二、通过皮肤接触；三、其他方式，如食用、注射之类。
纳米材料污染物通过上述途径进入人体，与体内细胞起反应，会引起发炎、病变等；污染物在人体组织内停留也可能引起病变，如停留在肺部的石棉纤维会导致肺部纤维化。
纳米材料比普通的污染物对人体的影响更大。
这是因为纳米材料体积非常小，同样质量下纳米颗粒将比微米颗粒的数量多得多，与细胞发生反应的机会更大，更易引起病变。
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纳米材料分类
纳米膜材料:颗粒膜材 料是指将颗粒嵌于薄 膜中所生成的复合薄 膜
纳米磁性液体材料磁 性液体是由超细微粒 包覆一层长键的有机 表面活性剂，高度弥 散于一定基液中，而 构成稳定的具有磁性 的液体。
纳米颗粒型材料：应用 时直接使用纳米颗粒的 形态称为纳米颗粒型材 料。 纳米固体材料纳米固体 材料通常指由尺寸小于 15纳米的超微颗粒在高 压力下压制成型，或再 经一定热处理工序后所 生成的致密型固体材料。
特殊的热学性质
超细微化后却发现其熔点将显著降低 粉末冶金工业
特殊的磁学性质
磁性超微颗粒具有高矫顽力 高储存密度的磁记录磁粉 超顺磁性磁性液体
特殊的力学性质
呈纳米晶粒的金属要比传 统的粗晶粒金属硬3～5倍
纳米材料对生物体的生物影响研究
纳米材料对生物体的生物影响研究随着纳米技术的发展，越来越多的纳米材料被制造出来并投入使用。
然而，我们对纳米材料对生物体的生物影响了解却很有限。
这是因为纳米级别下的物理和化学性质与宏观物质有很大差异，因此常规的生物毒性试验方法对纳米材料的评价缺乏准确性和可靠性。
然而，纳米材料与生物体的相互作用是不可避免的。
纳米材料在生物体内可被吸收、分解和转运，这些过程都可能与生物体的代谢、免疫和遗传系统产生影响。
因此，探究纳米材料对生物体的生物影响至关重要。
一、纳米材料与生物体的相互作用纳米材料与生物体之间产生相互作用的主要方式包括：纳米粒子通过生物膜进入生物体内，纳米材料与生物分子的相互作用，以及纳米材料的生物转化和代谢过程。
1.1 纳米材料与生物膜的相互作用纳米材料与生物膜相互作用是纳米材料与生物体相互作用的第一步，也是最重要的一步。
生物膜是生物体的保护屏障，对外界物质起着严格的选择性渗透作用。
纳米材料的大小、形态、表面结构、电荷以及分散状态等都会对纳米材料与生物膜的相互作用产生影响。
纳米材料进入生物体的途径主要有两种：一种是通过细胞膜的端吞作用，即纳米粒子吸附在细胞膜表面，随后向胞内形成，形成内突泡；另一种是通过细胞膜上的通道或运载体直接进入细胞内。
1.2 纳米材料与生物分子的相互作用纳米材料与生物分子之间的相互作用主要有吸附、离子交换、静电作用和范德华力等作用所构成。
例如，纳米材料的表面电荷与生物体表的电荷相互吸引，会对纳米材料的生物活性、吸附和代谢产生影响。
同时，纳米材料也会对生物体内的蛋白质、核酸、多糖等生物分子发生影响，从而影响生物体的正常代谢和功能。
1.3 纳米材料的生物转化和代谢过程纳米材料在生物体内的生物转化和代谢过程也直接影响到了纳米材料对生物体的影响。
例如，通过代谢过程，纳米材料可能会产生代谢产物，而这些代谢物有可能产生毒性和损伤作用。
此外，代谢过程还会改变纳米材料的表面性质和功能，因此会对纳米材料与生物体之间的相互作用产生影响。
纳米材料的毒性与生物安全研究现状
纳米材料的毒性与生物安全研究现状第一章引言在纳米领域的迅速发展中，纳米材料被广泛地应用于化学、医学、制造业等领域。
然而，作为技术的一种产物，纳米材料的生物安全问题也成为研究者和公众关注的焦点。
毒性是一个决定性因素，它对人类和环境的健康构成潜在的威胁。
因此，了解纳米材料的毒性与生物安全十分重要。
本文将介绍纳米材料的毒性和生物安全现状，以了解纳米材料对人类和环境的影响。
第二章纳米材料的毒性2.1 纳米材料的定义纳米材料是指由一种或多种元素、化合物或者合金组成的粒径在1-100纳米之间的材料。
这些材料大小尺度足够小，以至于其特殊的电、热、化学、物理等性质与其宏观材料体系不同。
因此，纳米材料具有广泛的应用前景。
2.2 纳米材料的毒性纳米材料在生物体内时可能与不同部位的生物分子或细胞接触，导致细胞凋亡、DNA损伤和蛋白分解等一系列毒性反应。
纳米材料与细胞发生物理和化学相互作用的性质与它们的分散度和结晶度等等因素相关。
该作用可能导致生物体发炎和损伤肺泡等健康问题。
纳米材料在人体组织中的长期残留影响并没有被完全理解和研究。
第三章纳米材料的生物安全3.1 纳米材料的安全评价纳米材料的安全评价过程分为体内和外部测试。
在体外，通过物理他化学测试来评估纳米颗粒的大小、形状、表面特性等。
同时，体内评估通常采用小鼠动物模型进行，以检测纳米毒性的慢性动态和药理学效果。
3.2 纳米材料的生物信息学和基因工程方法生物信息学和基因工程技术用于预测、识别和评估纳米材料的毒性，包括通过生物信息学方法进行毒性预测和评估，分子仿真方法对材料与细胞相互作用的研究，以及通过基因编辑和基因敲除的方式对生物体内的毒性进行研究等等。
第四章结论纳米材料是人类前沿科学和技术的重要成果，其应用已经扩展到多个领域。
然而，纳米材料的毒性和生物安全问题仍然是研究者和公众关注的焦点。
目前的研究表明，纳米材料对人类和环境的潜在威胁非常复杂。
因此，对纳米材料的毒性和生物安全问题的研究需要更多的投入，并与社会、企业和政府等众多方面紧密合作，以维护人类和环境的健康与安全。
纳米材料对生物体的毒性和免疫影响评估指南
纳米材料对生物体的毒性和免疫影响评估指南随着纳米技术的发展和应用，纳米材料对生物体的毒性和免疫影响逐渐成为人们关注的焦点。
为了确保纳米材料的安全应用，科学家们制定了一系列评估指南，用于评估纳米材料在生物体中的毒性和免疫影响。
本文将介绍这些评估指南的主要内容和应用。
首先，纳米材料的毒性评估指南包括物理化学性质评估、体外生物学评估和体内生物学评估三个方面。
物理化学性质评估考察纳米材料的粒径、形状、表面电荷、溶解度等特性，这些特性与纳米材料的生物活性和毒性密切相关。
体外生物学评估主要通过细胞毒性实验、基因毒性实验等方法，研究纳米材料对细胞的损伤程度和毒性机制。
体内生物学评估则通过动物模型，观察纳米材料在生物体内的分布情况、代谢和排泄途径等要素，来确定其安全性。
其次，纳米材料的免疫影响评估指南主要包括炎症反应评估、免疫细胞功能评估和免疫反应评估三个方面。
炎症反应评估着重研究纳米材料在生物体内引起的炎症反应程度和机制，这有助于了解纳米材料对免疫系统的影响。
免疫细胞功能评估主要通过检测纳米材料对免疫细胞功能的影响，如炎症因子的产生、免疫细胞的迁移和增殖等，从而评估纳米材料对免疫功能的调节作用。
免疫反应评估则通过观察纳米材料诱导的免疫响应情况，如抗原特异性免疫反应、抗体产生等，来评估纳米材料的免疫活性。
除了以上评估指南外，纳米材料的毒性和免疫影响评估还需要考虑纳米材料的暴露途径和剂量效应。
纳米材料可以通过吸入、皮肤接触、消化道摄入等途径进入生物体内，不同途径具有不同的毒性和免疫影响。
而剂量效应评估则考虑纳米材料的浓度、暴露时间和频率等因素，确定纳米材料对生物体的潜在毒性和免疫影响。
从实施角度来看，纳米材料的毒性和免疫影响评估需要基于透明、规范和可靠的实验方法进行，以确保评估结果的科学性和可比性。
相关实验应当依据国际公认的实验室规范和技术指南进行，确保实验操作的一致性和准确性。
此外，纳米材料的评估还需要考虑动态监测和长期跟踪研究，以了解纳米材料在不同时间点和不同体内环境下的毒性和免疫影响。
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]。
纳米材料的危害
从环境安全的角度，我们必须对纳米改性的产品，特别与环境关系密切的产品进行环 境安全风险评估，提高纳米改性产品使用和进入市场的门槛。 2.3科学生产使用纳米材料 纳米材料分级处理 以环境安全为导向，以循环经济为准则，对纳米材料进行分级处理。 减少不可再生能源中可能引起环境污染的纳米材料的应用
谢谢
二、纳米材料在精细化工中的应用
1、粘合剂和密封胶
国外已将纳米材料如纳米SiO2作为添加剂加入到粘合剂和密 封胶中，使粘合剂的粘结效果和密封胶的密封性都大大提高。 其作用机理是在纳米SiO2的表面包覆一层有机材料，使之具 有亲水性，将它添加到密封胶中很快形成一种硅石结构，即 纳米SiO2形成网络结构掏胶体流动，固体速度加快，提高粘 接效果，由于颗粒尺寸小，更增加了胶的密封性。
从而在光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面显示出许多奇异的特性。
纳米材料的生物毒性塑：料主要体现在对呼吸系统( 特别是动物肺部损伤) 及免疫系统的干扰, 微观上主要是影响细胞表面的功能结构,进而引起细胞整体代谢紊乱, 诱导细胞的凋亡或坏死。
在有机玻璃中添加纳米Al2O3既不影响透明度又提高了高温冲击韧性。
纳米材料的危害
一、ห้องสมุดไป่ตู้米材料
纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成, 一 般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏 观物体交界的过渡区域。
纳米材料可分为两个层次：纳米超微粒子与纳米固体 材料。纳米超微粒子是指粒子尺寸为1-100nm的超微 粒子，纳米固体是指由纳米超微粒子制成的固体材料。 而人们习惯于把组成或晶粒结构控制在100纳米以下 的长度尺寸称为纳米材料。
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。
纳米材料的生物毒性要点
纳米材料的生物毒姓纳米材料的性质优越的磁性良好的导电性较高的反应活性独特的光学性质郭心雨，物10新能源2012.03.16Tho re<epto« are recycled to thepUsna membraneM «nersv<jep«r)defit minntr.Up to 100- 150 nrpC«YeoUe<dependent CAveolae. small n比・54pe pits endocvtcils In th* fwmbrftnt. confistinjof thecholesterol - bln di ng protein cwcoiin P\ ^-coated silvet runocMrticlei. 30 nm. hMSCPEGytated NPs, posEHy tzrgad. 90 nm. HeLa "IGLOH naoopankies. 50-200 mn・QOf. 4 nm.Amino functionalired potyityrene (NPS) nanoparticles. 100 nm. 6000 amino groups on the surface. The majority or NPS nancpankleswne intemdlized by the ci-Mhrin-mediaied oathwayWrtirw PS n^nopartides ZQ internalized malnhrvUi cUthKMndtptndtnt tndxytgli. MSC B. 5>rotein-SWWT$. SO-200 rm. Hl60 ce«$: energy dependent endocytosB through UMhrin coated pits.Uptake of mewporoui Ulka ndnopxirtklei by human mesenchymal ttem cellifhM^Ct). 110 cwn.The Internollzation of Herceptta-collld^l gold nanoportklc^ ranslnf hom 2 to 100 nm.» human breiu caruet SK QR*3 :Hli.DeflvMUed fullerenes LvsCnTO-(Lys) 8 OH・• nm. HEK. ♦・细胞噪收纳米题粒敢塗程Tabl^ 、・Th© main celluhr uptake processes of nanoparticles.Uptake pattw^ays Brief description CorreUtion between nanoparticle properties and uptake pathwaysClathrJn-mediated Clathdn<oated vesicles containing (C.JCtCOOH)^^.〔25 nm. 3D Lt flbrobUst. RH・35 fat hepatoma ceils, mainly via time- endocytcsl^ pUsma membrane proteins with and efterjy-dependent. and clathrin tned aced endocytosK.receptor sites specMc to me NPs beingIntemal'TedPrrfluorocarbon nano particles ： 200 nm .human CJ2 melanoma cell*. PolyiitoMne nanoD«rtklei. lOOnm. human oonk endothelial cnh. 24PlGA nonop^rtK 俺人 250 vn,・5M>.Surface modification of PLGA nailopai tk es witn WGA iigmncantty enhanced its endocytosis. 6 wctplocond Cdvtvb-<l«p«rMl«n ： p«ttiW4y» A5^? cells ・peptide-con ufidted qu^ntunncocs (T^t-QD$>. emission prk wavrle^gth 655 nm. Held cells. ActN-efy transported by molecular machines (such as (Jynejns) along m4crotutxile tracks Gd@C”(OH)" nanopadkles, at^ut 100nm. pfimary macrophages ・and lyraphocvtes.Nanofube ・ 20 nm, macrophagesSpecific and noatpeciAc ph^gocyfoU^. ligand-grafted PlGA m>crMpherei by macrophage. 2.5 pm. tmx l )g^nds (WGA. M RGO conuining peptide <ind rrunnoi*-P€G .・NHJ ・・ cationic molecule (PUJ.co/tf .ently grafts on ttie particle surface.碳纳米材料甲冲纳米條背(SWCNTs)、事片纳米碳許(MWCNTs)、庙莉城(C60)、炭黑讨金属及氧化物纳米材料Upto 200-500nmPHocvl«is/ M3croplnocyto*Cell*dr ：nkif>t. grnpQdfk0.5-5 pm in dUmcicr for MacropinocytosisAl^urmnojted nd lapartitles. ?0-100nm. Iiv ng endothc- idl cells.Au NRi. 56 nm k 13 nm. both clathrin-rredioted and lipid raft-dependent endocvto^is pathways. AM9.16MBE. and MSCs.PVP-coated Uv 曰 oanopartkles.SO nm r hMSCs.Posittvcly charged flu orescent p^r $tyrcne particles (t)・ 113nni. He U> ceils. macrop mocvtosi,. the microtubule network, and cyclooKygenases are involved. The dathrin-dependert pathway pl^ysam4narrok ・Phasocy^sisIntemafiiation of whole Ur$e particles,neunophiKand macro phagocyteC60C60对细胞、微生物、水生牛物、陆生动物等八有毒件效应，但也冇相反的研究结果。
纳米材料的生物毒性
•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 •超细TiO2(<30 nm, 用量2 mg)、大鼠、氧化应激： 肺泡巨噬细胞的数量增加，诱导了抗氧化酶的生成；酶 活性升高并没有阻止脂质过氧化和过氧化氢的生成，却未能 消除TiO2纳米颗粒产生的毒副作用
•用支气管吸入法或支气管注入法研究发现纳米尺度的TiO2颗 粒均比微米尺度的TiO2颗粒对肺部的损伤程度大 •TiO2纳米物质的生物效应与尺寸效应有关： 1. 大鼠肺泡巨噬细胞对相同质量、不同尺寸的TiO2(20 和250 nm)粉末的清除：250 nm 的TiO2的清除半减期为177 d; 20 nm 的TiO2的清除半减期为541 d。尺寸越小，越难以 被巨噬细胞清除 2.不同尺寸的TiO2(29和250 nm)颗粒对巨噬细胞株 (J774.2 MF)吞噬能力的影响：29 nm比250 nm的TiO2颗粒 对巨噬细胞的吞噬能力降低更明显 3.不同尺寸的TiO2(20和200 nm)颗粒对原代大鼠胚胎成 纤维细胞的影响：20 nm颗粒处理后微核数目显著升高, 引起 凋亡. 而200 nm颗粒并未引起细胞内微核数目的变化
1、磁性纳米颗粒：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
2、超细铁粉：铁在环境中广泛存在, 并且是大气颗粒物中 主要成分。 计量效应：大鼠、57和90μg/m3的超细铁粉颗粒物(72 nm, 3 d)，57μg/m3的无明显效应, 90μg/m3的铁粉颗粒引 起了轻微的呼吸道反应。实验中的浓度(90μg/m3)还远远 低于可允许暴露的铁粉最高浓度(15μg/m3), 大鼠肺部铁粉颗粒沉积：Fe2O3、铁蛋白、生物活性铁.
•量子点具有独特的光学、电学、磁学性质和生物相容性 等，应经大量应用于医学成像，太阳能电池，光子学和 长途通信等领域 •粒径小于5nm的量子点（CdSe,CdSe/ZnS）能够直接 进入大肠杆菌和枯草芽孢杆菌的细胞内，并产生毒性效 应；大肠杆菌能够把量子点重新排除体外，而枯草芽孢 杆菌则不能 •量子点的生物毒性机理也存在对其溶解产生金属离子是 否是主要制度因子的争议。另外，这些量子点能够进入 细胞，并产生与其在在溶液中不一样的毒性效应
纳米颗粒对生物体细胞毒性的影响研究
纳米颗粒对生物体细胞毒性的影响研究纳米材料是目前世界上研究最为活跃的领域之一，其中纳米颗粒被广泛运用于医药、生物医学等领域。
然而，纳米颗粒对生物体细胞毒性的影响一直是一个备受关注的问题。
本文从纳米颗粒的定义，分类以及对生物体的影响等方面进行论述。
一、纳米颗粒的定义及分类纳米颗粒是一种极微小的粒子，其粒径通常在1-100纳米之间。
纳米颗粒可以分为普通颗粒、纳米晶、核壳颗粒、孔材料、管状材料、复合纳米材料等。
在纳米颗粒的应用过程中，由于其微小的尺寸和高表面积，使其性质与原材料有巨大的差异。
因此，研究纳米颗粒对生物体的毒性影响，对于纳米材料的安全应用至关重要。
二、纳米颗粒对生物体细胞毒性的影响1. 研究前景随着纳米颗粒的广泛应用，人们开始越来越关注其对生物体的毒性影响。
纳米颗粒对生物体的毒性研究已成为一个热门的领域，各大研究机构也纷纷投入研究。
2. 纳米颗粒的毒性纳米颗粒的毒性主要表现在细胞的生长、增殖、分化和凋亡等多个方面。
纳米颗粒的毒性影响是综合因素的结果，包括材料的物理特性、表面化学特性、分散性、场合、生物材料相互作用等。
一些微小的颗粒可以穿过人体的血脑屏障和肺泡屏障等，进入到人体的体液中，从而对人体产生不良的影响。
纳米颗粒的毒性还会对氧化应激和炎症反应产生影响，从而导致它们对身体系统的损伤。
3. 纳米颗粒对生物体的影响(1) 对生长的影响纳米颗粒可能在细胞的周期中产生干扰，影响细胞的增殖速度和增殖周期，从而影响生长；(2) 对分化的影响纳米颗粒可能影响干细胞的分化，导致细胞无法分化为正常的细胞类型；(3) 对凋亡的影响纳米颗粒可能导致细胞凋亡，破坏细胞的结构和功能，从而增加某些疾病的风险。
4. 纳米颗粒毒性机制纳米颗粒的毒性机制是一个复杂的过程，涉及许多生化和生理过程。
纳米颗粒与细胞膜相互作用，进而影响膜的完整性，并改变基因表达模式，从而导致炎症反应和氧化应激损伤。
此外，纳米颗粒可能影响蛋白质和脂质的合成，从而影响细胞的功能。
纳米材料的毒性评价与安全性控制
纳米材料的毒性评价与安全性控制随着纳米技术的发展和应用，纳米材料已经被广泛应用到各个领域。
虽然纳米材料具有许多优异的性能和应用前景，但也存在潜在的安全问题。
因此，如何评价纳米材料的毒性，并进行安全性控制，成为研究者们关注的焦点。
一、纳米材料的毒性评价1. 纳米材料的生物效应纳米材料有比较小的尺寸和高的表面积，能够引起比同重量的大颗粒物更大的生物反应。
纳米材料可以通过吸入、口服、皮肤和注射等方式进入机体内部，与生物体发生相互作用，进而引起一些生物效应。
2. 纳米材料的毒性机制纳米材料通过多种途径影响细胞，包括细胞膜破坏、氧化应激、细胞膜通透性改变、DNA损伤、凋亡等。
其中，氧化应激是最为常见的毒性机制之一，主要是由于纳米材料表面的活性自由基引起。
3. 简单评价方法通过细胞毒性实验、生物成像技术和理化性质等方法可以对纳米材料的毒性进行初步评价。
在这些方法中，细胞毒性实验是评价纳米材料毒性的主要方法之一。
二、纳米材料的安全性控制1. 简单控制方法减少纳米材料的使用量、加强通风换气和佩戴防护设备等方法可以有效控制纳米材料的暴露和危害。
2. 从纳米材料自身出发的控制方法（1）表面修饰由于纳米材料表面的特殊性质，可通过表面修饰来减少其暴露，增加其生物相容性，减轻其毒性。
（2）控制粒径和形貌通过控制纳米材料的粒径和形貌，可以减少其暴露和危害。
一些研究表明，相对于小尺寸纳米材料，相对较大的纳米颗粒可减轻其毒性。
（3）纳米材料包覆纳米材料包覆能够减少其暴露和危害，同时改善其生物相容性。
结论：目前，对纳米材料的毒性评价和安全性控制还存在一些挑战，如评价方法不足、没有统一标准等。
因此，需要对纳米材料的毒性与安全进行深入研究，加强国际合作，制定统一标准，以保证人类和环境的安全。
纳米颗粒
表面修饰
包覆了聚乙烯醇(PVA)的SPIONS 的毒性显著降低 碳纳米微粒表面修饰了羰基、羟 基和羧基后，发现碳纳米毒性有 所增强 原理？ 对纳米微粒的表面修饰来减少其对 细胞的吸附性 吸附性，进而降低细胞毒 吸附性 性
带电纳米微粒
带电纳米微粒在进入细胞过程 中会诱导产生暂时性的细胞膜孔洞， 增加通过皮肤渗入细胞的可能性， 该过程同时会产生细胞毒性。
任何小于5 µm的微粒均可通过呼吸摄人人体 ，因而纳米级微粒一旦进入人体周围的空气均可 以通过呼吸进入人体。与大颗粒被鼻腔的过滤清 除作用不同，多达50 %的小尺度的纳米材料(如 直径约20nm)会沉积 肺泡 沉积在肺泡 沉积 肺泡中，之后，可以穿透 肺部组织的细胞膜进入系统循环，甚至还可以转 移到达中枢神经系统。 中枢神经系统。 中枢神经系统
磁靶向治疗
1.磁感应热疗———磁性纳米材料用作介质
把磁性介质如纳米磁颗粒定位在肿瘤组织中 在外加交变磁场的作用下,磁性材料产生磁 滞、驰豫或涡流效应而被加热
2.磁转染———磁性纳米材料用作基因载体
磁转染是DNA与磁纳米粒子静电结合,交联 压缩成磁粒子/DNA纳米复合物。在高能量 磁场的引导作用下,磁粒子/DNA纳米复合物 直接进入宿主细胞
纳米材料的生物ห้องสมุดไป่ตู้性
申星星
纳米材料的定义
1. 1-100nm的纳米粉、纳米线; 2. 厚度为1-100nm的纳米薄膜； 前提： 前提：出现纳米效应
纳米效应
• 小尺寸效应 • 表面效应 • 量子尺寸效应 • 宏观量子隧道效应 异常的吸附能力、化学反应能力、 分散与团聚能力
纳米材料侵染生物体的途径
呼吸系统暴露
皮肤接触进入
损伤的表皮甚至可以允许粒径高达0．5～ 7.0µ m的微粒通过 未损伤的表皮，当被伸缩时也会增加其纳米微粒的渗透性 一旦纳米微粒穿透真皮层，就会扩散进入血管
纳米材料人体暴露风险及生物影响机制分析
纳米材料人体暴露风险及生物影响机制分析随着纳米技术的迅猛发展，纳米材料在各个领域中的应用越来越广泛。
纳米材料的独特物理和化学性质赋予其许多优异的性能，但同时也引发了对其人体暴露风险的担忧。
本文将对纳米材料的人体暴露风险进行分析，并探讨其可能产生的生物影响机制。
首先，纳米材料的人体暴露主要通过吸入、皮肤接触和口服途径进行。
在工作场所中，工人可能通过吸入纳米颗粒或吸附在其他粉尘颗粒上的纳米材料而暴露于纳米颗粒中。
此外，一些消费品如化妆品、日用品中也可能含有纳米材料，通过皮肤接触或口服途径造成人体暴露。
纳米材料对人体的健康风险主要体现在以下几个方面：肺部毒性、皮肤刺激、细胞毒性、基因毒性、免疫系统和神经系统效应等。
在纳米颗粒吸入后，其较大的比表面积使得其与生物体发生更多的相互作用，对呼吸道和肺组织产生较强的损害。
纳米材料与生物体接触后可能引发炎症反应，诱导细胞产生氧化应激，导致细胞膜的损伤、DNA断裂等细胞毒性效应。
此外，纳米材料还可能通过破坏细胞内稳态，干扰细胞信号传导通路，导致细胞的异常增殖和突变，甚至诱发癌症。
免疫系统和神经系统也可能受到纳米材料的影响，引起免疫功能紊乱、神经损伤等。
纳米材料产生生物影响的机制主要涉及其独特的生物分布、细胞摄取和内部化、细胞信号传导干扰等。
由于纳米材料具有微米以下的颗粒尺寸，使其能够穿透细胞膜进入细胞内部。
一旦进入细胞，纳米材料可能与细胞内的生物分子如蛋白质、核酸等发生直接或间接的相互作用，干扰细胞的正常功能。
纳米材料还可能引发细胞内的氧化应激反应，导致氧自由基的过量产生，进一步加剧生物分子的损伤。
此外，纳米材料的表面性质在其与生物体之间的相互作用中起着重要的作用。
纳米材料表面的化学组成和表面修饰会影响其在生物体内的长期稳定性和生物分布，从而进一步影响其生物影响机制。
然而，纳米材料的人体暴露风险和生物影响机制在目前还存在许多不确定性和争议。
首先，由于纳米材料的种类繁多和结构复杂性，不同纳米材料对人体健康的风险可能存在差异。
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纳米材料生物毒性研究
纳米材料可通过三种途径进入人体 人们接触纳米材料污染一般通过下面途径：一、通过呼吸 系统；二、通过皮肤接触；三、其他方式，如食用、注射之 类。纳米材料污染物通过上述途径进入人体，与体内细胞起 反应，会引起发炎、病变等；污染物在人体组织内停留也可 能引起病变，如停留在肺部的石棉纤维会导致肺部纤维化。
图片说明：量子点在秀丽线虫消化道内的降解过程。通过比较量子点荧光的光学图像 （optical Fluorescence）和量子点组成元素的X射线荧光图像（μ-XRF）发现，位于 消化道末端的量子点组成元素Se大量积累，而光学荧光淬灭，通过对不同部位的化学 价态进行分析（X射线吸收谱，μ-XANES），发现量子点伴随消化过程，结构不断破 Page 11 坏，内核元素发生氧化，导致荧光淬灭，同时释放有毒离子，导致毒性。
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纳米材料对人体的危害
纳米材料为何会对人体造成影响呢？当一种物质缩小到纳米尺度后，它 的性质就会发生显著变化。实验表明，2毫克二氧化硅溶液注入小白鼠后不 会致其死亡，但若换成0.5毫克纳米二氧化硅，小白鼠就会立即毙命。而且， 纳米材料不易降解，穿透性强，人一旦吸入纳米颗粒，其健康就会受到潜在 的威胁。
目录
什么是纳米材料？ 纳米材料对环境有什么危害？
纳米材料生物毒性实验研究新进展 纳米材料毒性如何解？
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纳米材料的定义
纳米级结构材料简称为纳米材料，广义上是指三维空间 中至少有一维处于纳米尺度范围超精细颗粒材料的总称。根 据2011年10月18日欧盟委员会通过的定义，纳米材料是一 种由基本颗粒组成的粉状或团块状天然或人工材料，这一本 颗粒的一个或多个三维尺寸在1纳米至100纳米之间，并且 这一基本颗粒的总数量在整个材料的所有颗粒总数中占50 ％以上。
特殊的热学性质
超细微化后却发现其熔点将显著降低 粉末冶金工业
特殊的磁学性质
磁性超微颗粒具有高矫顽力 高储存密度的磁记录磁粉 超顺磁性磁性液体
特殊的力学性质
呈纳米晶粒的金属要比传 统的粗晶粒金属硬3～5倍
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纳米材料的应用
纳米科技是21世纪的主流技术之一，目前人造纳米材料已经 广泛应用到医药工业、染料、涂料、食品、化妆品、环境污染治 理等传统或新兴产业中，人们在研究、生产、生活中接触到纳米 材料的机会越来越多；同时，环境中也存在大量天然的和工业生 产所带来的纳米尺度物质，如柴油车尾气、工厂烟囱排出的废气， 垃圾焚烧、沙尘暴等也含有大量的纳米颗粒。
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பைடு நூலகம்
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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
近日，国家纳米科学中心中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室陈春英研究组与 纳米材料研究室唐智勇研究组合作，在以秀丽线虫为模型研究纳米材料生物效应方面取得 重要进展，研究结果发表在美国化学会的Nano Letters 杂志上（2011, 11: 3174-3183）。 纳米材料与生命体系相互作用及其健康效应问题，是纳米科技领域的重要前沿科学问题。
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纳米材料进入环境的途径
人 工合 成 的纳 米 材料 进 入环 境 主要 有 以下 几种情 况 ： 1 ) 纳 米材 料 的大 规 模 工 业 生产 、 运 输 和 处理过 程 中产 生 纳 米 颗 粒 物进 入 环 境 ； 2 ) 个 人 用 品 ，如 化 妆 品 、 防 晒 品 、 纺 织 品等 掺 杂纳 米 尺 度 物 质 ，在洗 脱 过 程 中进 入 环 境 ； 3 )广 泛 应 用 于 微 电子 机械 、 轮胎 、 燃 料 、 纤 维 、 化 工 染 料 和 涂料 等 许 多 产 品中 的纳 米 尺度 物 质 ， 可 能 随产 品 的使 用 、 分 解 而 释放 或 流 入 、渗 入 到 大 气 、水 体 和 土 壤 中． 研 究 表 明 ，纳 米 材料 可 以 通过 土壤 以极 快 的速 度 转 移 至水 相 中 ( L e c o a n e t e t a 1 ． ， 2 0 0 4 ) ， 一 旦 进 入 水 体 ， 由于食 物 链 的 原 因 ， 纳 米 颗 粒 物会 对水 体 生 态 环 境 、动 植 物 造 成 很大的影响．
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纳米材料分类
纳米膜材料:颗粒膜材 料是指将颗粒嵌于薄 膜中所生成的复合薄 膜
纳米磁性液体材料磁 性液体是由超细微粒 包覆一层长键的有机 表面活性剂，高度弥 散于一定基液中，而 构成稳定的具有磁性 的液体。
纳米颗粒型材料：应用 时直接使用纳米颗粒的 形态称为纳米颗粒型材 料。 纳米固体材料纳米固体 材料通常指由尺寸小于 15纳米的超微颗粒在高 压力下压制成型，或再 经一定热处理工序后所 生成的致密型固体材料。
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纳米材料的环境行为
图中黑圆点代表纳米材料, 数字代表其各种环境过程. 1, 大气与 地表间的交换; 2, 大气输送; 3, 土壤中迁移扩散/渗透; 4, 土壤中 转化; 5, 陆生生物吸收富集; 6, 地下水中迁移/转化; 7, 地表径流; 8, 水体与土壤间交换; 9, 水中分散与悬浮; 10, 水中团聚与沉淀; 11, 水体中转化; 12, 水生生物吸收富集; 13, 人体暴露
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纳米材料的制备与合成
制备纳米颗粒的方法包括物理气相沉积（PVD）、 化学气相沉积（CVD）、微波等离子体、低压火焰燃 烧、电化学沉积、溶胶一凝胶过程、溶液的热分解和 沉淀等，其中，PVD法以“惰性气体冷凝法”最具代 表性。
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纳米材料的特殊性质
纳米材料特性
特殊的光学性质
金属超微颗粒对光的反射率很低， 通常可低于l％，大约几微米 的厚度就能完全消光。红外敏感元 件、红外隐身技术
图片说明：量子点从消化系统向生殖系统迁移积累并导致生殖障碍和子代毒性。短期暴露 量子点从消化道向生殖系统迁移但不进入卵内；长期暴露后量子点大量积累于生殖系统并 Page 12 产生坏卵、死卵。模式图显示了量子点材料从消化系统向生殖系统迁移的过程。
纳米材料的生物毒性
2012年4月13-16日在四川大学举办的中国化学会第二十八届学术年会环境化学分会上， 北京航空航天大学副教授范文宏，江苏大学杜道林、薛永来，以及中科院生态环境研究中 心的专家，都报告了有关纳米材料的毒性研究成果。 北京航空航天大学副教授范文宏做了关于“不同表面改性二氧化钛与铜在大型水蚤 体内的生物积累和生物毒性”的研究。前日，范文宏接受成都商报记者采访时表示，她的 研究显示，即使本身毒性不显著的纳米材料，也可以使重金属在生物体内的毒性大大增强。 在范文宏的实验中，她把铜对大型水蚤的生物毒性，以及纳米二氧化钛和铜同时 存在时对大型水蚤的生物毒性分别做了研究。结果发现，纳米二氧化钛和铜同时存在时， 对大型水蚤的毒性有明显增强，纳米二氧化钛确实增加了大型水蚤对铜的毒性效应。 范文宏表示，纳米材料虽然现在已大量使用，但是还没有产生明显环境污染，估 计短期也看不到其污染危害。目前对其环境影响的研究，“是前瞻性的研究，算是未雨 绸缪。”