中國粉體網(wǎng)訊 隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展和納米材料的大量應(yīng)用，納米材料將不可避免地進(jìn)入環(huán)境中，從而通過多種暴露途徑對人類健康產(chǎn)生很大風(fēng)險（如圖1所示）。因此，研究納米材料的環(huán)境健康安全性（EHS）對于促進(jìn)納米技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。近日，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員劉思金、呂永龍與南開大學(xué)教授陳威等合作，針對納米產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的環(huán)境暴露、環(huán)境健康風(fēng)險和實驗室的風(fēng)險管控上升為產(chǎn)業(yè)規(guī)模的風(fēng)險管理問題發(fā)表綜述論文，相關(guān)綜述在線發(fā)表于Nano Today (Liu, et al.2018, DOI: 10.1016/j.nantod.2018.09.002)和Environmental Science: Nano (Zhang, et al. 2018, DOI: 10.1039/C8EN00688A)。
圖1. 納米材料的環(huán)境暴露與人群暴露風(fēng)險示意圖
論文作者針對納米材料環(huán)境健康風(fēng)險研究中存在的關(guān)鍵問題和面對的挑戰(zhàn)，特別是納米材料環(huán)境轉(zhuǎn)化對納米材料毒性和機制的影響進(jìn)行了討論。目前，盡管關(guān)于納米材料的EHS研究已經(jīng)取得了較大進(jìn)展, 但是仍然存在許多亟待解決的問題和挑戰(zhàn)：
1）多數(shù)研究沒有關(guān)注納米材料在實際環(huán)境中的轉(zhuǎn)化和暴露劑量對其生物效應(yīng)和毒性的影響。因此，在對納米材料進(jìn)行環(huán)境暴露和健康風(fēng)險評估時，需要綜合考慮其在現(xiàn)實環(huán)境中的轉(zhuǎn)變、劑量以及與污染物的相互作用（如圖2所示）。
圖2. 納米材料的環(huán)境過程對其理化性質(zhì)、賦存狀態(tài)及生物效應(yīng)的影響示意圖
2）國際上還沒有形成被廣泛接受的針對納米材料EHS的評估框架，而用于評估傳統(tǒng)化學(xué)藥品毒性的檢測方法并不適用于納米材料，因此，需要發(fā)展針對納米材料EHS評估的新方法或者替代測試策略；例如，現(xiàn)有用于納米材料表征的分析方法具有局限性，需要在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，更好地識別、分離和表征復(fù)雜環(huán)境介質(zhì)中的納米材料；再比如，目前用于表征納米毒理學(xué)的計算模型仍然存在著障礙和局限性，在識別納米顆粒的組成和結(jié)構(gòu)與其生物活性之間的關(guān)系上，欠缺用于多元分析、計算模擬和預(yù)測研究的模型，以指導(dǎo)人工納米材料的安全設(shè)計；同時也需要考慮納米材料進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)和人體的實際情況，更好地選擇合適的暴露模型以及確定選擇性生物標(biāo)志物，包括表觀遺傳替代物（如DNA甲基化、組蛋白修飾、microRNAs和長時間非編碼RNA）。
3）截至目前，納米技術(shù)的發(fā)展缺乏對其在產(chǎn)業(yè)發(fā)展層面的風(fēng)險管理；亟需在技術(shù)改進(jìn)、政策制定、用戶實踐、基礎(chǔ)設(shè)施和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方面采取一系列措施，促進(jìn)實驗室衍生的風(fēng)險法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議有效地轉(zhuǎn)化到納米產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實際應(yīng)用。如圖3所示，作者進(jìn)一步總結(jié)和更新了納米材料環(huán)境健康風(fēng)險評估的框架圖。相關(guān)綜述于近日在線發(fā)表于國際期刊Nano Today。
圖3. 納米材料環(huán)境健康風(fēng)險評估的框架圖
納米材料進(jìn)入環(huán)境介質(zhì)后，在多種環(huán)境因素的作用下會發(fā)生物理、化學(xué)和生物轉(zhuǎn)化，從而使其物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生顯著改變，這些變化最終會影響納米材料的毒性（如圖2所示）。因此，深入理解納米材料環(huán)境轉(zhuǎn)化相關(guān)的毒性效應(yīng)對于預(yù)測納米材料EHS至關(guān)重要。研究人員以高環(huán)境暴露風(fēng)險的金屬納米材料為例，討論了納米材料的環(huán)境轉(zhuǎn)化對生物體毒性的影響和可能機制。具體內(nèi)容包括以下幾個方面：
1）金屬納米材料的環(huán)境轉(zhuǎn)化可以發(fā)生在空氣、土壤和水體等環(huán)境介質(zhì)中。
2）金屬納米材料與環(huán)境因子的作用可以改變其對環(huán)境中生物體和細(xì)胞的毒性效應(yīng)，包括增強或減弱金屬納米材料的抗菌活性；改變金屬納米材料在陸地植物中的分布和蓄積情況；改變金屬納米材料對藻類、水生無脊椎動物、水生脊椎動物生存率、生長速率和胚胎發(fā)育的毒性。
3）作用機制方面，環(huán)境轉(zhuǎn)化引起的尺寸和表面化學(xué)性質(zhì)的改變、離子釋放率的改變，以及這些變化導(dǎo)致的生物有效性的改變是導(dǎo)致轉(zhuǎn)化態(tài)金屬納米材料的毒性顯著不同于其原始態(tài)納米材料的主要機制。同時，影響金屬納米材料與生物大分子（如蛋白分子）的作用以及對環(huán)境污染物的吸附作用也是環(huán)境轉(zhuǎn)化改變金屬納米材料毒性效應(yīng)的重要機制。上述一系列變化會進(jìn)一步影響細(xì)胞對轉(zhuǎn)化態(tài)金屬納米材料的識別、吸收、信號傳遞和反應(yīng)，最終導(dǎo)致其毒性顯著不同于原始態(tài)金屬納米材料。相關(guān)綜述于近日在線發(fā)表于國際期刊Environmental Science: Nano (2018, DOI: 10.1039/C8EN00688A)。該論文的第一作者是博士研究生張潔。
該研究得到中科院先導(dǎo)專項B、科技部“973”項目、國家自然科學(xué)基金委的支持。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/三昧）
