碳纳米管毒性的新发现

上一篇 / 下一篇  2011-08-24 11:37:49

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碳纳米管等由碳元素合成的纳米物质正逐渐广泛应用于日常生活,这些物质的粒子非常小,性质不同于普通物质,其安全性越来越受到关注。

自2003年以来,对纳米材料安全性的研究就引起人们重视,并取得了一些研究成果,这些成果基本都表明纳米材料对生物安全存在威胁。例如,休斯顿的美国宇航局太空中心小组的研究发现,向小鼠的肺部喷洒含有碳纳米管的溶液,碳纳米管会进入小鼠肺泡,并形成肉芽瘤。杜邦公司的一个研究小组也发现了类似的结果。

但进入2006年以来,一些碳纳米管毒性的研究结果对其毒性持否定态度,使人们对碳纳米管的应用前景更为乐观!

碳纳米管能够快速通过生物体

2006年2月,英国伦敦大学、法国国家科研中心和意大利Trieste大学的科学公布了他们的研究成果-功能性单壁碳纳米管如何在生物体内移动。他们将碳纳米管静脉注射到小鼠体内,结果显示,碳纳米管没有停留在肝或脾中,而是通过肾处理后完全进入排泄物中。据粗略估计,碳纳米管的半衰期大约为3小时。多壁碳纳米管与单壁碳纳米管一样能够全部通过生物体。

碳纳米管毒性测试欺骗了科学家?

2006年6月德国科学家的研究显示标准细胞存活率测试可能使碳纳米管表现出“伪”毒性,这项工作可以解释为什么有些研究认为碳纳米管对人体有害,而有的认为无害。
德国Karlsruhe研究中心将人类肺细胞暴露于单壁碳纳米管,进行几个实验来研究碳纳米管对细胞存活率的影响。三个测试显示碳纳米管无毒,一个测试则给出了相反的结果。

问题出现在利用MTT (methylthiazol tetrazolium)阵列进行的测试,即测量MTT如何转化为formazan,这种变化只在线粒体酶起作用时才发生,也就是说,细胞正常存活下才会发生。这个测试结果显示,碳纳米管降低了细胞存活率。MTT与其它测试的差异有可能因为MTT和 formazan的不可溶性,利用电子显微镜,观察到MTT-formazan晶体覆盖了碳纳米管,碳纳米管与MTT反应,令formazan从阵列中脱离,从而检测不到formazan而使碳纳米管显示毒性。

纯净碳纳米管无毒

2006年9月14日,来自东京大学、日本电气公司等机构的研究人员在新一期《德国化学学会杂志》上撰文说,在使用量正常的情况下,不含金属等杂质的纯净碳纳米管对人体细胞基本无害。这被认为是迄今有关纳米材料安全性的最有说服力的研究之一。研究人员制成了不含杂质且直径统一为100纳米的“标准物质”,把碳纳米管放进人体细胞培养液中使它们溶解,观察其是否妨碍细胞分裂。结果显示,当1升培养液混有0.1克碳纳米管时,细胞分裂不受影响。当培养液中的碳纳米管含量达到每升1克的极高浓度时,仍有75%的细胞正常分裂。通过对照实验,研究人员说,碳纳米管对人体细胞的毒性只有铺路常用的石英石微粒的1/10。纳米材料在产品中的使用量极为微小,因此碳纳米管在实际应用中不会对人体健康造成危害。 


碳纳米管到底有无毒性?这个问题还需进一步研究。但是对纳米材料可能带来的危害性研究,是为了更好地促进纳米技术的应用和纳米材料的开发,不会妨碍纳米技术的向前发展。发达国家正积极展开研究纳米材料的生物安全性:美国2005年用于研究纳米技术安全问题的资金为3900万美元,2006年9月 11日,美国国家科学基金会宣布,在今后的5年内将继续向莱斯大学生物和环境纳米技术中心提供资金援助,援助金额为1200万美元;2006年7月1日,日本厚生劳动省制订一个为期3年的计划,通过动物实验研究机体吸收纳米材料的状况和这类材料是否存在毒性等;欧洲把研究纳米生物环境健康效应问题的重要性,列在欧洲纳米发展战略的第三位。

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