纳米材料生物效应及机理的研究进展【文献综述】

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1、毕业论文文献综述生物技术纳米材料生物效应及机理的研究进展摘要：纳米材料具有特殊的物理和化学性质，使其在各个领域的应用日益广泛，随着接触机会增多，其对生态环境及人体健康所造成的潜在危害性也越来越被人们关注。综述纳米材料侵入生物体的途径及作用特点，总结近年来关于纳米材料生物效应的研究进展，最后提出NRAC（NanomaterialsRiskAssessmentChain），对于控制甚至更有效利用纳米材料的毒性具有重要意义。关键词：纳米材料；生物学效应；毒性效应；机理1概述根据ASTM标准的定义，纳米材料是指至少在一个维度上其尺寸在1～100nm范围内的材料[1]。纳米材料

2、因其特殊的粒径而表现出许多特有的物理化学性质，如：体积效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应。此外，还具有特殊的光学性质、电磁性质、化学和催化性能、热性质等效应[2]。作为一种新型材料，纳米材料已成为具有重要理论价值和广阔应用前景的新型功能材料。纳米技术自20世纪70年代问世以来，已广泛应用于材料、机械、化工、计算机、半导体、光学、纺织、石油、汽车、家电、化妆品、环境保护、医药卫生等领域，并正在给人类社会带来巨大的变化[3,4]。因此，纳米技术被认为是下一次的工业革命，并迅速成为全世界关注的热点前沿科技领域[5,6,7]。根据美国NNI预测，2010～2015

3、年，全球纳米技术年产值将达到1万亿美元，全世界从事纳米技术的工作者将达200万人[8]。但是有关纳米材料潜在生物学效应的报道则极少，纳米材料的生物学效应研究总体处于起步阶段，对纳米材料生物毒性的机制尚不清楚。特别是对那些在生物调控、疾病诊断与治疗、生物标记等领域有重要应用前景的纳米材料，其潜在毒性应该得到广泛的重视。通过深入研究纳米材料从侵入到到达目标靶点期间所有阶段引发的一系列的毒性效应的机制，及研究决定纳米材料毒性的关键参数，对于控制甚至更有效利用纳米材料的毒性具有重要意义。2纳米材料的生物学效应2.1纳米材料生物安全性的提出2000年11月以来，《Science

4、》和《Nature》杂志先后多次发表相关文章，探讨纳米技术的安全性和人工纳米材料（ManufacturedNanomaterials，MNMs）的生物效应以及对健康、环境的不利影响[9,10,11]。随后，美国、英国、法国、德国、中国许多杂志先后发表文章，召开学术会议，探讨纳米材料生物效应，尤其是纳米材料对健康、环境和社会安全等方面存在的潜在影响。随着纳米材料生物效应及安全性问题的提出，各国政府纷纷出台政策、报告，并相继投入科研经费启动相关研究。2003年10月，美国政府增拨专款600万美元启动纳米生物效应的研究工作[9]。2004年12月，欧共体公布了“纳米安全性综

5、合研究计划I”，将研究纳米生物环境健康效应问题，列在欧洲纳米发展战略的第三位[9]。2004年我国正式成立了纳米生物效应实验室，同年11月，召开了以“纳米尺度物质的生物效应与安全性”为主题的香山科学会议，对纳米材料生物效应与安全性的问题进行了深入讨论[11]。2005年1月《Nanotoxicology》杂志在英国出版，标志着一个新的前沿研究领域的形成[9]。82.2环境中纳米材料的来源及侵入途径纳米材料侵染动物和人体的途径主要有：呼吸系统暴露，通过皮肤接触介入和通过消化道进入。美国学者Oberdörster认为水环境可能受来自各类商品的生产运输和消费过程中溢出的MN

6、Ms的污染。目前仍然不能确定MNMs在环境中处于什么数量级别，实际上由于MNMs被应用的数量越来越多和范围越来越广，也难以对其在环境中的数量级别作出预测[12]。从消费者的角度看，含有MNMs的消费品使用将使消费者面临MNMs接触的风险，特别是那些与人体直接接触的商品，如防晒剂和化妆品等。另外，食物中的纳米颗粒能渗入到消化道淋巴管中，与其他大颗粒物相比，纳米材料能更容易地分布于组织和器官中[13]。有时MNMs出于诊断或者医疗的目的可以被设计并直接引入人体[13,14]。特别是在给药方面，比如纳米磁性药物微球，在体外强磁场引导下能定向移动，已成为肿瘤靶向治疗及药物新剂

7、型研究的热点[15]。由此可见，纳米材料在生产运输和使用过程中可能产生的风险是近期人们关注的问题。从长远来看，随着纳米材料的应用越来越广泛，数量越来越多，通过大气、水和土壤等途径将不可避免地造成对整个生态系统的暴露（图1）[16]。因此有必要对纳米材料的生物效应的研究，以建立有效的纳米材料生物安全性评价标准体系，来确保纳米材料的安全生产和使用。图1纳米材料进入环境的途径和生物体（包括人类）可能的暴露途径[16]Figure1Somepossibleexposureroutesfornanomaterialsbasedoncurrentandpoten