纳米材料的安全问题及对策演示文稿

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。
起肺、心血管系统及其他组织器官的损害。
2.纳米材料的生态环境安全性
纳米材料的环境行为
一旦纳米材料进入Fra Baidu bibliotek境，明确它 的环境行(environmental behavior) 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。
► 我们知道，当物质细分到纳米尺度时，纳米颗粒在理化性 质是那个发生巨大的变化，其生物学效应也出现了显著的 改变，由于体积太小、个体稳定性太强等特点，“纳米材 料可能具有一定的毒性，有可能进入人体中那些大颗粒所 不能到达的区域，如健康细胞，纳米物质可能比较容易透 过生物膜上的孔隙进入细胞内或如线粒体、内质网、溶酶 体和细胞核等细胞器内，并且和生物大分子发生结合或催 化化学反应，使生物大分子和生物膜的正常立体结构产生 改变，其结果可能将导致体内一些激素和重要酶系的活性 丧失。
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。
1.纳米材料的生物安全性
纳米材料进入细胞的概率增加
由于粒径极小，表面结合力和化学 活性显著增高。其组成虽未发生变 化，但对机体产生的生物效应的性 质和强度可能已发生改变。可能透 过生物膜上的孔隙进入细胞及细胞 器内，与细胞内生物大分子发生结 合，使生物大分子和生物膜的正常 空间结构改变。导致体内一些激素 和重要酶系活性丧失；或使遗传物 质突变，导致肿瘤发病率升高或促 进老化过程。
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。
2.纳米材料的生态环境安全性
纳米材料的环境迁移及其影响因素
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。
1.纳米材料的生物安全性
纳米材料通过血脑屏障和血睾屏障的概率增加 可能透过血脑屏障和血睾屏障，对中枢神经系统 、精子生成过程和镜子形态以及精子活力产生不 良影响。可能通过胎盘屏障对胚胎早期的组织分 化和发育产生不良影响，导致胎儿畸形。纳米材 料可以引起氧化应激、炎症反应、DNA损伤、细 胞凋亡、细胞周期改变、基因表达异常，并可引
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。
2.纳米材料的生态环境安全性
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。
尽管纳米材料毒理的问题现在还说不清楚，但专家都同 意需要对纳米科技的潜在风险及其负面影响进行专门研究 。
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1.纳米材料的生物安全性
纳米材料对人体的潜在影响包括以下几个方面： 纳米材料进入人机体的概率增加 纳米材料微小，有可能
进入人体中纳米大颗粒不能达到的区域，如健康细胞，纳 米材料能够通过呼吸道、皮肤、消化道及注射等多种途径 迅速进入人体内部，其中经呼吸道是一个主要途径，并易 通过血、脑、胚胎等生物屏障分布到全身各组织之中，往 往比相同剂量、相同组分的微米级颗粒物更易导致肺部炎 症和氧化损伤。
1.纳米材料的生物安全性
► 如树脂状纳米物质可能会造成渗透性破坏，甚至导致细胞 膜破裂；水溶性富勒烯分子可能会进入大脑，造成黑鲈鱼 大脑损伤等。
► 目前国内外一些初步的研究表明：正常无害的微米物质一 旦细分成纳米级的超细微粒后就出现潜在毒性，且颗粒愈 小表面积活性越大、生物反应性愈大。
► 因此，对于纳米材料的安全性评价逐渐被认识和重视。
2.纳米材料的生态环境安全性
环境纳米污染物的共同特征为以下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。
纳米材料的安全问题及对策演 示文稿
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（优选）纳米材料的安全问题 及对策
纳米材料与技术的安全性问题
►1. 纳米材料的生物安全性 ►2. 纳米材料的生态环境安全性 ►3. 纳米技术的伦理风险
1.纳米材料的生物安全性
► 纳米技术的生物安全性问题是不容忽视的，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。