ACS新发现:协同组合会使纳米材料致毒

图片来源：ACS

近日， 一项新的研究发现了在纳米材料产品配方中的致毒原因，但同时也提供了一种早期检测技术，可以帮助该行业继续向前发展。

俄勒冈大学的化学家和俄勒冈州立大学的毒理学家有一项惊人的发现，他们发现广泛使用的生物相容的金纳米粒子和表面活性剂，以前一直被认为是安全的成份，结果却发现对斑马鱼胚胎有毒性，因为它们会以协同方式结合而致毒。

“几年的时间证明这些材料是我们见过的最良性且毒性最小的，我们表面活性剂进行了这些实验，并发现在这种情况下，它们是有毒的，”共同作者俄勒冈大学生物化学系Jim Hutchison说。

他还提到，“我们的新研究给了所有人敲响了警钟，这不是第一次发现混合毒性剂，但它确实提醒我们，把两种安全的东西混合并不意味着混合物就一定安全。”

目前我们还尚不清楚发现的斑马鱼的毒性是否预示着对人类健康的威胁。

在纳米技术发展的初期，毒理学家通过移液管将纳米粒子传送到斑马鱼体内。而且之前Hutchison和俄勒冈州立大学的合著者Robert Tanguay并没有发现无机纳米颗粒和表面活性剂对斑马鱼有毒性。

然而，转向自动化，使用类似喷墨打印机的设备来快速注入使用少量表面活性剂，可以控制所传递的液滴的尺寸，却也带来了前所未见的影响。

这项新的研究发现，暴露于斑马鱼胚胎中的金纳米颗粒与聚山梨酯20的混合物导致其死亡率为88％，而单独使用纳米颗粒的仅导致了3％的死亡率。

聚山梨酯是常用于洗衣洗涤剂、防晒霜、化妆品和冰淇淋中的表面活性剂和乳化剂。该团队还发现其他两种常见表面活性剂如聚山梨酯80和十二烷基硫酸钠也具有协同毒性。

在该项目中，研究人员重新检查了纳米粒子的毒性，这些纳米粒子是由空军研究实验室资助的，也是纳米制造计划的一部分中的更安全的纳米材料。目前，国家科学基金会和国立卫生研究院十分支持这一工作。

当我们用扩散有序核磁共振光谱分析材料时，发现了产生协同毒性的原因，这是一种核磁共振的改编，显示了颗粒在溶液中运动和扩散方式。

随着表面活性剂添加量的增加，研究人员观察到，由于表面活性剂聚集在金纳米粒子的外表面，所以粒子扩散得更慢，导致斑马鱼表面结构驱动的摄取和毒性增加。

“核磁共振方法证明这种协同毒性确实与两种良性材料的相互作用有关，而且因此产生的毒性更大，”Hutchison说。

另外，研究中使用的快速筛查方法可以作为早期筛查方法。Hutchison表示，在进行大规模投资前，还需要调整配方并重新设计个别配料，以确保产品安全。

“现在已经证明斑马鱼是高通量筛选的实验室模型，能够帮助我们快检测混合物是否有害。尽管没有对人体进行临床试验，但人类和斑马鱼之间的相似性非常高，因此利用斑马鱼往往可以预测人类潜存的危害。”Tanguay说。

Hutchison和Tanguay在设计纳米粒子方面上开创性地使用绿色化学，也就是可持续化学。这种技术利用分子设计原理来生产更安全的化学品，降低毒性并最大限度地减少浪费。

原文来自：phys，原文题目：New testing finds synergistic combination leads to toxicity in nanomaterials，由材料科技在线团队翻译整理。