ACS新發現：協同組合會使納米材料致毒

圖片來源：ACS

近日， 一項新的研究發現了在納米材料產品配方中的致毒原因，但同時也提供了一種早期檢測技術，可以幫助該行業繼續向前發展。

俄勒岡大學的化學家和俄勒岡州立大學的毒理學家有一項驚人的發現，他們發現廣泛使用的生物相容的金納米粒子和表面活性劑，以前一直被認為是安全的成份，結果卻發現對斑馬魚胚胎有毒性，因為它們會以協同方式結合而致毒。

「幾年的時間證明這些材料是我們見過的最良性且毒性最小的，我們表面活性劑進行了這些實驗，並發現在這種情況下，它們是有毒的，」共同作者俄勒岡大學生物化學系Jim Hutchison說。

他還提到，「我們的新研究給了所有人敲響了警鐘，這不是第一次發現混合毒性劑，但它確實提醒我們，把兩種安全的東西混合併不意味著混合物就一定安全。」

目前我們還尚不清楚發現的斑馬魚的毒性是否預示著對人類健康的威脅。

在納米技術發展的初期，毒理學家通過移液管將納米粒子傳送到斑馬魚體內。而且之前Hutchison和俄勒岡州立大學的合著者Robert Tanguay並沒有發現無機納米顆粒和表面活性劑對斑馬魚有毒性。

然而，轉向自動化，使用類似噴墨印表機的設備來快速注入使用少量表面活性劑，可以控制所傳遞的液滴的尺寸，卻也帶來了前所未見的影響。

這項新的研究發現，暴露於斑馬魚胚胎中的金納米顆粒與聚山梨酯20的混合物導致其死亡率為88％，而單獨使用納米顆粒的僅導致了3％的死亡率。

聚山梨酯是常用於洗衣洗滌劑、防晒霜、化妝品和冰淇淋中的表面活性劑和乳化劑。該團隊還發現其他兩種常見表面活性劑如聚山梨酯80和十二烷基硫酸鈉也具有協同毒性。

在該項目中，研究人員重新檢查了納米粒子的毒性，這些納米粒子是由空軍研究實驗室資助的，也是納米製造計劃的一部分中的更安全的納米材料。目前，國家科學基金會和國立衛生研究院十分支持這一工作。

當我們用擴散有序核磁共振光譜分析材料時，發現了產生協同毒性的原因，這是一種核磁共振的改編，顯示了顆粒在溶液中運動和擴散方式。

隨著表面活性劑添加量的增加，研究人員觀察到，由於表面活性劑聚集在金納米粒子的外表面，所以粒子擴散得更慢，導致斑馬魚表面結構驅動的攝取和毒性增加。

「核磁共振方法證明這種協同毒性確實與兩種良性材料的相互作用有關，而且因此產生的毒性更大，」Hutchison說。

另外，研究中使用的快速篩查方法可以作為早期篩查方法。Hutchison表示，在進行大規模投資前，還需要調整配方並重新設計個別配料，以確保產品安全。

「現在已經證明斑馬魚是高通量篩選的實驗室模型，能夠幫助我們快檢測混合物是否有害。儘管沒有對人體進行臨床試驗，但人類和斑馬魚之間的相似性非常高，因此利用斑馬魚往往可以預測人類潛存的危害。」Tanguay說。

Hutchison和Tanguay在設計納米粒子方面上開創性地使用綠色化學，也就是可持續化學。這種技術利用分子設計原理來生產更安全的化學品，降低毒性並最大限度地減少浪費。

Aurora L. Ginzburg是俄勒岡大學的博士生，致力於合成用於生物醫學用途的金納米粒子，他領導了使用UO俄勒岡州先進材料表徵中心設備的分析工作，稱為CAMCOR。俄勒岡州立大學Sinnhuber水產研究實驗室副主任Lisa Truong是合著者之一，她的重點是利用發育斑馬魚模型來評估商業化學品和產品的安全性。

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