序言

近年来,纳米材料的广泛使用使其大量进入环境.为保障纳米科技可持续发展,各国政府不断加大力 度,支持纳米环境健康安全领域的研究.例如,欧盟第六和第七框架计划将人体安全、健康和环境效应列为 最优先支持课题,投入达24亿欧元.之后制定了2015-2025纳米材料安全研究路线图,即《欧盟纳米安全 2015-2025：向安全和可持续的纳米材料和纳米技术创新迈进》(Nanosafety in Europe 2015-2025: Towards Safe and Sustainable Nanomaterials and Nanotechnology Innovations).     

纳米材料分类是风险评估不可或缺的一环

2013年6月13日来源:纳米毒理学据欧盟的纳米安全集群(该组织联合了欧盟资助的纳米项目)的工作小组称,目前纳米材料的人类健康和环境危险评估工作的第一步也是最重要的一步就是找到纳米材料的分类办法。该工作小组在报告中提出了纳米材料的未来毒性实验战略建议。欧盟启动的纳米安全集群计划旨在帮助公众在纳米毒理学方面达成共识并为未来的纳米材料风险评估程序研究工作确定关键领域。德国巴斯夫     

二氧化钛纳米材料的环境健康和生态毒理效应

伴随着纳米科技的迅猛发展,各式各样的纳米材料被开发和生产出来,逐步进入到周围环境及生命体中,纳米材料的生物安全性和生态毒理学问题已引起了社会各界的普遍关注.纳米二氧化钛(TiO2)因具有良好的光催化特性、耐化学腐蚀性和热稳定性,而被广泛应用于涂料、废水处理、杀菌、化妆品、食品添加剂和生物医用陶瓷材料等与日常生活紧密相关的领域,因此,其将不可避免地进入环境和生态系统中引起相应的生物学效应(毒理学).论文从流行病学调查和实验研究两方面出发,综述了纳米TiO2对生物体(皮肤、肺、肝、肾和脑)、细胞(细胞膜、细胞生长和凋亡)和生态系统的影响,探讨了其毒性产生的可能机制.希望今后进一步加强对纳米TiO2的环境健康和生态毒性研究,以建立纳米TiO2的环境健康安全暴露评价体系,促进纳米技术的健康、安全和可持续发展。     

包装材料及食品中纳米材料的检测与表征技术

随着纳米技术的发展,纳米材料在包装行业及食品工业中得到了广泛的应用。然而,纳米材料的安全应用高度依赖于对其生物及环境效应的了解。有研究表明,纳米材料对人类健康及生态环境存在着潜在危害,这使得纳米材料的安全性成为毒理学领域的热点研究课题。同时纳米材料的安全性问题也成为纳米复合包装材料及纳米食品研究和开发的新瓶颈。在对纳米材料没有充分认识的情况下,为了消费者和生态环境的安全,必须控制包装材料及食品中纳米颗粒的种类、来源、含量及可能的释放,这就需要可靠的方法对纳米颗粒的性质和结构进行检测及表征。首先,综述了目前纳米材料在复合包装材料及食品加工中的应用,然后总结了包装材料及食品中纳米材料的检测技术及表征方法,例如显微技术、色谱分离技术、光谱与质谱技术等。由于纳米材料的理化性质参数众多,应用多种分析手段来检测和表征纳米材料成为必然。最后对目前检测技术及表征方法的不足和今后发展方向进行了探讨。     

人工纳米材料的生物效应及其对生态环境的影响

人工纳米材料由于具有独特的物理化学性质而得到广泛的应用,其对人体健康及环境的潜在影响也已引起科学界及政府部门的关注.通过总结近年来的相关研究资料,分类归纳了目前国内外对一些常见的人工纳米材料如富勒烯、碳纳米管、量子点、二氧化钛、纳米铁材料及纳米铝材料的生物和生态效应研究,详细总结了纳米材料毒理学的研究对象、研究方法以及最新研究成果,同时分析了各种纳米材料生物毒性的可能机制,最后对纳米材料安全性今后的研究方向进行了展望.     

水体中金属(氧化物)纳米颗粒的环境行为与污染控制研究进展

金属(氧化物)纳米材料在生产和使用过程中,可以通过各种途径进入到水环境中,对水生生物、生态环境和人体健康产生威胁.理解纳米颗粒在水体中的环境行为,对于评估纳米材料的归趋及其对环境和人体的健康风险至关重要.本文概述了金属(氧化物)纳米颗粒的性质、来源和毒性危害,汇总了表征纳米颗粒浓度、粒径及形貌的分析方法与技术,分析了它...     

纳米材料对环境抗生素抗性基因污染扩散影响的研究进展

抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的环境扩散严重威胁了人类健康和生态安全。除抗生素滥用所产生的选择性压力以外,其他环境物质也能影响ARGs的传播。而纳米材料的广泛应用使其不可避免地在环境中扩散并进而影响ARGs的环境分布。因此,笔者综述了近年来纳米材料影响ARGs污染扩散的研究,并探讨了纳米材料对ARGs传播的影响机制,旨在深入理解ARGs的环境扩散行为,为ARGs环境控制及纳米材料非毒性环境效应的评估提供理论和技术支持。     

基于土壤模式生物的纳米材料毒理研究进展

随着纳米科技与工业的高速发展,大量的纳米材料被广泛应用并最终汇聚到土壤环境中,对土壤生态和人体健康造成潜在影响。由于土壤生物具有多样性,选择具有代表性、敏感性并便于获取的土壤模式生物作为实验受体进行纳米材料的生物安全评估及环境毒理效应研究尤为重要。较为系统地回顾和总结了几种典型土壤模式生物的特点,为纳米材料毒理研究中受试生物的选择提供参考,在此基础上整理了大量基于典型土壤模式生物的纳米材料毒性研究资料,归纳了不同层次的研究方法,分析探索了纳米材料毒性机理,并展望了未来的研究重点。     

研究显示OECD生态毒性试验不适合纳米材料

2013年7月4日来源:纳米毒理学根据英国和加拿大的一项联合研究,标准水生生物毒性试验,包括那些依照OECD指南进行的试验,可能不适合纳米材料。人造纳米材料向水生环境中的释放"不可避免",并且在过去几年中,已有广泛的生态毒理学研究考察了这些材料在水系中构成的潜在风险,由来自英国约克大学的     

斑马鱼在纳米金属及金属氧化物毒性研究中的应用

纳米金属及金属氧化物材料在催化、涂料、电子、机械和生物医学领域大量生产和应用,因此,对纳米金属材料及其氧化物可能给环境以及人体健康带来的潜在影响和风险需要有足够的认识.本文就近年来纳米金属及金属氧化物对斑马鱼毒性的研究进展进行综述,为人们进一步认识和更好地应用纳米材料奠定基础.     

单细胞质谱揭示四膜虫对极低剂量纳米颗粒的摄入特征

水生单细胞微生物的摄取是纳米材料进入食物网的重要途径之一.研究纳米材料在单细胞水生生物体内累积,对理解纳米材料在生态环境中的环境行为和生态毒理学效应具有重要意义.前期研究表明,暴露浓度是纳米材料生物累积过程中最重要的影响因素之一.然而,目前大多的研究中的纳米材料暴露浓度比实际环境浓度高多个数量级,无法反映实际环境暴露特征.此外,基于群体平均水平的研究方法不能识别具有独特的生理或摄取特性的个体,可能造成一些重要信息的丢失.当前,在单细胞水平研究极低暴露浓度下纳米颗粒的累积特征和毒性效应仍然面临严峻挑战.     

纳米材料的环境行为及其毒理学研究进展

随着纳米科技的迅速发展,纳米材料被广泛应用于工业、农业、食品、日用品、医药等领域.在纳米材料广泛应用的同时,其不可避免地会被释放到环境中(包括水体、空气和土壤),对生态系统产生不利影响.与常规物质相比,纳米材料具有独特的物理、化学性质,其对生态系统生物种群和个体的潜在负面影响不容忽视.在总结国内外相关研究基础上,论文对纳米材料在水体、大气和土壤中的环境行为和生态毒性进行了综述.     

纳米材料在放射性废水处理中的吸附应用

随着核能的开发与利用,放射性污染已经成为一个严峻的环境问题,放射性废水的处理日益引起人们的重视.近年来,纳米技术飞速发展,纳米材料已成为一种新型材料.纳米材料具有独特的物理化学性质,如小尺寸效应、巨大比表面积、极高的反应活性等,这些特性使纳米材料在水处理领域展现了巨大的应用潜力.利用新颖高效的纳米材料吸附去除废水中的放射性核素已越来越受到研究者的关注.本文综述了国内外纳米材料吸附处理废水中放射性核素的研究进展,主要总结了碳纳米材料、纳米金属氧化物、钛基纳米材料、零价金属纳米颗粒对放射性废水的处理性能,简要阐述了纳米材料对放射性核素的吸附机理.最后,对纳米材料去除放射性核素污染研究的未来发展方向及待研究问题进行了展望.     

纳米金属氧化物对土壤酶活性的影响研究进展

纳米金属氧化物的大量生产和广泛应用使其不可避免地进入环境中,土壤是其释放到环境中主要的汇。纳米颗粒由于尺寸效应,具有许多独特的物理化学性质,其进入环境后潜在的生态和健康风险问题日益受到研究者的关注。土壤酶是土壤生物化学过程的主要参与者,也是生态系统物质循环和能量流动过程中最活跃的生物活性物质。土壤酶活性的变化能反映土壤中生化反应的情况,可作为评价土壤中纳米材料污染状况的生物学指标。本文较系统地回顾和总结了纳米金属氧化物对土壤酶活性的影响及可能的影响途径,探讨了纳米金属氧化物作用于土壤酶的主要影响途径,并展望了未来研究主要发展方向。     

碳纳米材料的水环境行为及对水生生物毒理学研究进展

随着纳米科技的迅猛发展,人工碳纳米材料的生产和使用逐年递增,越来越多的碳纳米材料进入水环境中,对水生生物产生毒性效应。本文在介绍了碳纳米球、石墨烯、碳纳米管3种碳纳米材料的基础上,分析了碳纳米材料的水环境行为,重点综述了碳纳米材料对水生生物毒性效应研究现状,以及可能的致毒机制,并指出今后碳纳米材料对水生生物毒理学亟待加强的研究领域。     

纳米材料对底栖动物的毒性效应研究进展

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料被广泛应用于各个领域,在纳米材料生产运输、使用以及使用后的废弃过程中,纳米材料不可避免地会被释放到环境中。一旦纳米材料进入到水体,它们会经过一系列的迁移转化最终沉降在底泥中,并可能会对底栖动物产生潜在毒性效应。笔者重点总结和归纳了不同类型的常见人工纳米材料对底栖动物的毒性效应与其暴露环境和纳米材料自身物理化学特性的关系,发现在不同的毒性评价指标包括筑穴行为、生存率、发育繁殖、摄食率以及生物累积效应中,生物累积是底栖动物对纳米材料反应最为灵敏的评价指标。同时,底栖动物对纳米材料的生物累积不仅与纳米颗粒的大小和聚集程度有关,而且也与生物体内的消化微环境和和消化过程(pH、消化速率、同化效率和肠道的停留时间)相关。在归纳总结基础上,提出了完善纳米水生生物毒性效应研究的建议。     

4种典型纳米材料对小鼠胚胎成纤维细胞毒性的初步研究

为探讨不同种类纳米材料对原代培养小鼠胚胎成纤维细胞(Mouse embryo fibroblasts,MEF)的毒性效应及作用机制,选择4种典型的纳米材料(纳米碳、单壁碳纳米管、纳米氧化锌、纳米二氧化硅)制备颗粒悬液,设立5个剂量组(5、10、20、50、100μg·mL-1)对BALB/c小鼠MEF细胞进行24、48、72h染毒培养,利用细胞形态学观察和噻唑蓝实验(MTT比色法)检测上述4种纳米材料对MEF细胞活性的影响,同时,测定染毒24h后细胞培养液上清中乳酸脱氢酶(LDH)活性以探讨纳米颗粒对细胞膜完整性的影响.结果显示:1)4种纳米材料均能明显影响MEF细胞的生长形态.染毒24h后,MEF细胞发生不同程度的回缩变形,细胞间隙增大,排列稀疏,胞内颗粒物增多,细胞透明度下降.2)纳米碳、纳米氧化锌、纳米二氧化硅对MEF细胞增殖的抑制作用和对细胞膜完整性的损伤作用均随染毒剂量的升高而增强,具有明显的剂量-效应关系,其半数致死浓度(24h-IC50)分别为21.85、21.94、461.10μg·mL-1;碳纳米管组的剂量-效应之间不呈对数线性关系,未能得出其24h-IC50.3)在不同染毒剂量水平上,4种纳米材料的毒性对比差异显著:低剂量水平上纳米碳与碳纳米管的毒性强于纳米氧化锌和纳米二氧化硅,随着剂量的升高纳米氧化锌的细胞毒性升高最为显著.结果提示,纳米材料能够对MEF细胞造成毒性损伤,破坏细胞膜的完整性可能只是作用途径之一;纳米材料的毒性可能受粒径、形状、化学组成等许多因素的影响.     

海洋环境中纳米金属的生物吸收及生物效应

当前随着纳米科技的发展,纳米材料,特别是纳米金属,因其独特的物化性质,在各行各业中的使用量呈指数增长,致使其在大气、水域、土壤环境中的安全性问题引起公众关注。尤其是在受到人类活动密切影响的近岸海洋环境中,纳米金属的潜在生态效应成为当前国内外研究的热点之一。本文重点综述了由于海洋环境的理化因子以及纳米金属独特的物化性质导致的纳米金属的环境行为,海洋生物对纳米金属的吸收,以及纳米金属的生物效应和可能的致毒机制,旨在为评估海洋环境中纳米金属的潜在生态危害,完善纳米材料的监管机制及保障纳米科技的可持续发展提供思路。     

重金属-纳米颗粒联合毒性评价模型研究进展

基于单一污染物的毒性研究无法准确评估真实环境中多污染物共存的生态与健康风险,因此大量研究开始关注混合物联合毒性这一更具挑战性和现实性的课题.本文围绕当前毒理学领域的主要研究对象——重金属、纳米材料,综述了重金属混合物、纳米颗粒混合物、以及两者混合物的联合作用评价方法,包括基于重金属间无相互作用或相互作用可忽略的浓度加和(concentrationaddition,CA)模型、独立作用(independent action,IA)模型及其改进模型,基于生物生理过程的生物配体模型(biotic ligand model,BLM)、毒代-毒效动力学模型(toxicokinetictoxicodynamic,TK-TD)、动态能量平衡(dynamic energy budget,DEB)理论,基于颗粒物结构性质的定量纳米结构-活性关系(quantitative nano structure-activity relationships,QNAR,或nano-QSAR)模型等,介绍了各类模型的基本原理、适用条件和应用情况.最后对重金属-纳米颗粒联合毒性的未来研究方向进行了展望.     

纳米材料诱导细胞自噬及其"双刃剑"作用

细胞自噬是细胞维持自身稳态的关键生物学过程。近年来,纳米材料诱发的细胞自噬效应及其生物学结局受到了研究人员的高度关注,成为纳米医学和纳米毒理学的重要研究方向。一方面,纳米材料诱发的自噬效应可作为纳米药物发挥治疗作用的重要过程,另一方面,其诱发的自噬效应也可成为纳米材料诱发细胞死亡和机体损伤的重要原因。本文重点阐述纳米材料诱导自噬发生的过程及相关机制,进一步探讨纳米材料诱导自噬的不同结局、机制和影响因素,以期为深入认识纳米材料自噬效应并对其进行毒理学评价提供科学依据。