纳米材料真的是健康的潜在杀手吗?

最近,每个人的朋友圈可能都被一条流行的在线短信所吸引:

大约七八年前,我听了一个关于纳米材料的讲座。演讲者是这一领域非常著名的学者。在谈到最新的科学研究成果后,这位学者分享了一个故事:他有一位同事研究了碳纳米管。他不吸烟,热爱运动,但不知何故,他得了肺癌,不久就去世了。当然,这是一个无穷无尽的网络谣言,但如果我们再看看新闻,2019年11月14日,国际化学秘书处(chemsec)更新了sin(及时更换的材料)的名单,一个名字——碳纳米管(CNTs)出现在该列表中

那么,纳米材料、具有无限应用潜力的黑色技术材料是否对人体有害呢?

碳纳米管:天使或魔鬼

碳纳米管(CNT)是由几到几十层碳原子组成的同轴圆管。这是一种“明星”纳米材料。由于其优异的机械和电气性能,它被广泛应用于超级纤维、电子产品、电池等领域

显微镜下的碳纳米管结构| www.news-medical.com

sin是“立即替换”的缩写,意思是“快速替换!”。顾名思义,该清单列出了各种产品制造中使用的危险化学品。Chemsec的建议是,此列表中的纳米材料对人类和环境有害,应尽可能避免

碳纳米管是历史上第一个列入sin列表的纳米材料

有关“碳纳米管”页面的截图2020年1月,国际化学秘书处(chemsec)毒理学专家安娜·伦奎斯特(Anna lennquist)和其他人在国际知名杂志《自然纳米技术》(Nature Nanotechnology)上发表了一篇文章,解释在sin中添加碳纳米管的原因。

sin列表有三个纳入标准,即致癌性、生殖毒性和持久性。

就致癌性而言,早在2014年,国际癌症研究机构(IARC)将其中一种命名为“mwcnt-7”的碳纳米管被判定为“可能对人类致癌性”。他们发现这种碳纳米管可以永久性地引起小鼠的肺部炎症,这符合致癌标准。2019年,中国学者的研究也证明,碳纳米管在肺部的积累会加速肿瘤转移。

小鼠体内沉积的碳纳米管https://phys.org/news/2009-10-carbon-nanotubes-affect-lining-lungs.html

碳纳米管也符合生殖毒性条件。研究发现,静脉注射碳纳米管到怀孕的小鼠体内会导致小鼠胚胎死亡和致畸。如果雌性小鼠接触到碳纳米管,早期流产和胎儿畸形的比例也很高。

就持久性而言,碳纳米管在水中的半衰期超过60天,并且可以在土壤中保持1年以上80天。</通过这些研究,chemsec有足够的信心将CNT纳入sin列表。据chemsec项目负责人介绍,“这些研究足以证明这些材料(CNT)它不能被使用。

然而,一块石头能激起数千波,许多相关领域的学者不能坐着不动。

首先,瑞典卡罗琳斯卡学院的本特·法德尔教授认为,碳纳米管船不能用棍子杀死。碳纳米管有很多种。不同的长度、层数、直径ers和表面化学状态将影响其生物特性。他认为,“并非所有的碳纳米管都是平等的。“

在研究sin给药的碳纳米管引起的肺损伤时,只涉及更长的碳纳米管。有证据表明,短碳纳米管的毒性要低得多。因此,不加区别地将所有碳纳米管作为一种材料添加到sin中是不合理的。

这篇文章发表在《自然纳米技术》杂志上,关于反化学安全的文章有一份罕见的超长作者名单https://www.nature.com/articles/s41565-020-0656-y

然后,39位学者联合发表了一篇评论文章,明确反对在sin中添加碳纳米管。

这篇文章和一长串作者进一步证明了chemsec此举的不合理性。他们指出,大量研究表明,“碳纳米管致癌性证据不足或影响有限”更重要的是,他们指出碳纳米管进入sin将严重阻碍技术创新。人身和环境安全确实是重中之重,但新技术需要不断探索以提高,“只有我们对材料有足够深入的了解,才能找到安全使用的方法。”如今,碳纳米管也广泛应用于医疗领域,如增强细胞分化,准确地传递药物或分子成像。如果所有的碳纳米管都被毫无差别地列入sin列表,那么这些领域的研究必将受到影响。</碳纳米管具有丰富的应用前景,包括电池、集成电路、新型涂料和粘合剂、医药等| Www.mdpi.com

碳纳米管只是“纳米材料毒性之战”的第一枪之后,一种又一种纳米材料将进入讨论范围。石墨烯、量子点、纳米金、纳米银和硅纳米线可以长期上市。这些材料的安全评估已经完成,但目前许多数据还不够充分。可以想象,关于纳米材料和sin列表的争论将继续下去。

我为什么我们要担心纳米材料当我们讨论纳米材料时,我们害怕什么我们担心他们的尺寸太小纳米材料通常指三维尺度,至少有一个维度在纳米尺度(1~100nm)上。头发的直径约为60000~80000nm。尺度的极度缩小赋予了纳米材料许多奇异的性质。因此,许多人相信这些新材料将带来下一轮技术革命。</随着科技的发展,越来越多的纳米材料进入了人类社会。根据2015年的报告,有1800多种商用纳米材料,现在,这个数字肯定增加了很多。2019年,纳米材料的全球市场价值将达到85亿美元。根据相关机构的分析,这一价值将在2027年增至220亿美元。

从手机到化妆品,从家具到染料,这些产品中的纳米成分可能随时脱落,进入大气、河流和土壤。此外,在人类生产生活中,制造业产生的许多污染物也处于纳米级。在评价空气污染的指标中,有一个被称为pm0.1,它是指环境空气中粒径小于100nm的颗粒。

头发、细砂和PM2.5颗粒大小的比较| www.polymer.cn/sci/kjxw13659.html

直径为5~10微米的颗粒可进入鼻腔和喉咙。对于这些颗粒,人们可以咳嗽出来。但当颗粒较小时,如PM2.5颗粒(粒径小于2.5微米),会进入气管和支气管,直接损伤肺泡,对人体健康影响较大。而更小的纳米颗粒可能更有害,因为它们小到足以穿透人体内的“生理屏障”P>

所谓的“生理屏障”有很多种,如血脑屏障、血胎儿屏障、血睾丸屏障等,它们就像一层保护膜,将人体重要器官与血液隔开,让营养物质通过,并从器官中分离出有害物质。然而,研究已经证明,纳米银可以穿透大鼠的血脑屏障,纳米金颗粒可以通过母鼠和孩子身体的胎盘屏障进入胎儿。

与大颗粒相比,纳米颗粒在人体内可以走得越来越深。</另一方面,如何监测纳米颗粒是一个巨大的挑战。</我们可以捡起塑料瓶,回收废电池,防止工厂排放污水,净化废气。我们可以更容易地看到、触摸和管理它们。但在纳米尺度上,许多传统的污染物检测和预防控制方法都不起作用。</巴黎哮喘儿童肺部的碳纳米管https://www.kurzweilai.net/carbon-nanotubes-found-in-cells-from-airways-of-asthmatic-children-in-paris

2015年,研究人员在巴黎数十名哮喘儿童的肺部检测到碳纳米管。在这项研究的论文中,实验人员明确表示,他们使用透射电子显微镜来定位碳纳米管,这是普通光学显微镜无法区分的。因此,他们强烈建议“重新评估以前的相关研究。

透射电子显微镜,一种观察纳米颗粒的典型设备,花费数十万到数百万美元。| www.labx.Com

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