外用納米產品安全性的研究進展

朱羞陽，趙曉英，王超君，陸艷飛，楊棟（.空軍杭州航空醫學鑒定訓練中心，杭州30007；.杭州市兒童醫院，杭州 3004；3.南京軍區杭州療養院，杭州 30007）

納米產品（Nanomaterial）是指粒徑為1～100 nm的超微顆粒，具有獨特的性質，廣泛應用于電子工業、生物感應和醫療保健等行業。納米化處理后物理效應明顯增加，如小尺寸效應、量子尺寸效應、表面效應和宏觀量子隧道效應，這些效應導致了異常的吸附能力和化學反應能力。納米材料由于易擴散和高滲透性等獨特的理化性質被人們廣泛應用。但是隨著生物毒理學的發展，越來越多的研究指出納米材料對人體和生態環境可能具有潛在的危害。2007年7月，美國FDA發布首份納米技術相關產品監管調查報告，要求制訂針對納米產品的科學監管方法。2012年9月原國家食品藥品監督管理局（SFDA）發布通知，明確將納米銀等生物材料類醫療器械按第三類醫療器械管理，相關產品重新注冊，全面評價其安全性。

納米產品作用于人體的主要途徑有3種：口服、吸入和皮膚接觸。其中，皮膚產品的應用范圍最廣泛，但危害最易被忽視。本文以“納米”“納米銀”“納米二氧化鈦”“納米氧化鋅”“納米鐵”等為關鍵詞，檢索中國知網、萬方、Web of Science等數據庫2004年1月1日至2013年11月1日與外用納米產品安全性相關的文獻，對其安全性評價方法、指標及結果進行綜述。

1 安全性評價方法

目前對納米材料外用安全性的評價方法主要包括：體外細胞毒性檢測、動物毒性檢測、人體皮膚替代物評價等。

1.1 體外細胞毒性檢測

納米材料毒性通常源于細胞攝取，細胞學檢測是目前毒性評價的主要方法。主要采用的細胞類型為吞噬細胞、神經細胞、肝細胞、上皮細胞、內皮細胞、紅細胞和各種癌細胞，其中吞噬細胞是評價納米材料毒性的主要細胞模型。細胞檢測的主要指標有活性氧（ROS）生成、細胞活力、細胞應激、細胞形態和細胞的粒子攝取5個方面[1]。研究顯示，氧化應激是納米二氧化硅的主要致毒原因[2]。此外，納米二氧化硅進入細胞時，對細胞膜產生損傷，影響內環境穩態，導致細胞凋亡。經研究發現，納米二氧化硅對肺細胞、表皮細胞、肝細胞等均有毒性[2-3]。

1.2 動物毒性檢測

動物毒性檢測包括皮膚急性毒性試驗、皮膚過敏性試驗和皮膚刺激性試驗等[4]。目前過敏性試驗多采用豚鼠最大化試驗和局部涂皮Buehler試驗。廣泛采用的哺乳動物模型有SD大鼠、♂C57BL/6N小鼠、C57BL/6小鼠；非哺乳動物模型有斑馬魚、果蠅、虹鱒魚、歐亞鱸魚、日本青鰭、秀麗線蟲、牡蠣、黑頭呆魚[5-6]。

1.3 人體皮膚替代物評價

目前可用于納米材料皮膚毒性檢測的人體皮膚替代物評價模型有EpiDermTM、EpiSKINTM、SkinEthicTM和其他人體皮膚重構模型。就其評價方法，經研究發現MTT檢測皮膚毒性特異性較好，但靈敏度不高，白細胞介素1α（IL-1α）能檢測化學物的刺激性且靈敏度高[7]。為提高檢測的準確性，常將MTT試驗和IL-1α測定結合使用[8]。另有文獻報道，考察不同大小、形狀、包被的粒子暴露24 h后對完整的豬皮膚角質層的滲透情況，用以評價納米材料的安全性[9]。

1.4 其他

張敏等[10]選用Wistar大鼠和Fmmu豚鼠對鬼臼毒素-固體脂質納米粒經皮膚用藥的安全性進行考察。結果表明，在有效觀察時間，小劑量（5 mg/L）和大劑量（50 mg/L）的鬼臼毒素-固體脂質納米粒對豚鼠皮膚均無刺激性和致敏性。大鼠在小劑量使用時，未出現明顯毒性反應，大劑量使用時，易出現皮膚紅腫等炎癥反應；皮膚破損時，易出現全身急性中毒反應。

2 安全性評價指標

2.1 刺激性

經研究發現，納米顆粒對完整的皮膚無刺激性，且有良好的耐受性，可以阻擋納米顆粒的滲透[11]。納米二氧化鈦和納米氧化鋅顆粒更小，可能會出現毒理性，但不能透過皮膚的角質層達到更深層[12]。如果皮膚有損傷，納米顆粒則易通過皮膚遷移進入真皮，被淋巴細胞吸收或被巨噬細胞攝取，部分也可通過血液循環產生后續反應[13]。

2.2 細胞毒性

納米材料通過體液輸送和血液循環，與細胞表面的載體通道、各種受體結合，使蛋白質變性、細胞功能受阻，誘導細胞凋亡，誘發炎癥反應。另外，納米顆粒與蛋白質、細菌和病毒等相互作用，可能會引發新的疾病[14]。經研究發現，納米氧化鈦能夠阻礙胞間通信，降低細胞的生長速度；納米銀顆粒能明顯降低線粒體功能，大量產生ROS[11]。

2.3 遺傳毒性

納米材料吸附在細胞表面后，通過生物膜上的空隙進入細胞內或細胞內的細胞器，進而與生物大分子發生反應，使生物大分子的結構性能發生改變，導致遺傳物質產生突變，影響精子的生成過程、形態和活力，也可能通過胎盤屏障對胚胎早期的組織分化產生不良影響，導致胎兒畸形[12]。

2.4 神經毒性

納米材料通過血液循環進入體內后，容易透過血腦屏障，以神經元轉移的方式進入神經系統[12]。另外，納米顆粒也可通過呼吸系統的神經末梢，分布于神經節和中樞神經系統。研究表明，納米二氧化鈦可經鼻黏膜吸收并進入腦組織，對腦中神經遞質的代謝產生影響[11]。

3 部分納米產品外用安全性評價結果

據美國Project on Emerging Nanotechnologies網站統計，截至2011年3月，全球規范的納米產品已達1 317種。其中，營養保健品占56.03%，化妝品和防曬霜占13.36%，食品和飲料占7.97%。涉及的納米材料包括納米銀（313種）、納米碳（91種）、納米二氧化鈦（59種）、納米二氧化硅（42種）、納米氧化鋅（31種）等[15]。在化妝品領域，納米產品主要包括可溶性納米微粒和不溶性納米微粒，其中可溶性納米微粒主要有納米脂質體、納米乳滴等，不溶性納米微粒包括納米二氧化鈦等。在醫藥領域，外用納米制劑包括：納米粒、固體脂質納米粒、納米乳、納米脂質體、柔性納米脂質體、納米醇質體、磁性納米顆粒等。在納米功能性紡織品產品領域，納米銀、納米二氧化鈦、納米氧化鋅常被應用于抗菌纖維的制造；納米二氧化鈦、納米氧化鋁、納米氧化硅常被用于抗紫外纖維的制造等[14]。

3.1 納米銀

納米銀粒子通過使細胞膜變性失活而達到殺菌效果，具有廣譜殺菌的特點，常用于治療燒傷燙傷、褥瘡、創面感染等[14]。但納米銀敷貼對皮膚角化細胞和成纖維細胞有毒性[13]。如果皮膚有損傷，納米顆粒更易透過皮膚進入血液，蓄積在體內引起肝腎損傷[13]。細胞毒性試驗發現，納米銀對人皮膚癌細胞、人皮膚全層細胞、人宮頸癌細胞和人表皮角質細胞等均有毒性[5]。這可能與納米銀沉積于線粒體，產生大量活性氧，誘導產生應激反應，引起細胞凋亡和DNA損傷有關[16]。

納米功能性紡織品具有抗菌、防蛀、防皺免燙、防紫外線、拒水拒油等多種功能，應用前景廣闊。研究表明，由于納米材料體積小、自由度高，可輕易通過呼吸道和皮膚，直達各組織器官。Kulthong K等[17]發現，抗菌紡織品表面的鈉米銀會經毛孔進入人造皮膚，且進入量受鍍銀量、pH和汗液成分等影響。長期接觸納米材料將導致體內該物質積累過多，危害人體健康。這提示在功能性紡織品和女性衛生保健品中添加納米銀需要充分了解其長期安全性。

3.2 納米二氧化鈦

納米二氧化鈦常被用于化妝品中，有美白防曬、抗衰老的功效。對豬皮進行研究發現，納米二氧化鈦顆粒僅沉積在皮膚角質層的最外層[18]，角質層的深面、真皮層及皮下組織并未檢測到其存在，表明納米二氧化鈦并未透過皮膚屏障進入機體。

3.3 納米氧化鋅

納米氧化鋅可大大延長橡膠鞋、雨靴等勞保制品的使用壽命，并可改善其外觀及色澤。另外，由于其較高的性價比，被廣泛應用于建筑內外墻乳液涂料及其他涂料中。體外模擬試驗發現，少量納米氧化鋅顆粒不會透過皮膚損害機體[13，19]，但在質量濃度為10μg/ml以上時會引起顯著的炎癥反應。

3.4 納米鐵

納米鐵在處理廢水、醫療、高分子材料等領域均有應用。李鐵龍等[20]發現，納米鐵進入細胞后，可造成超氧化物歧化酶（SOD）活性下降，引起細胞氧化損傷，導致細胞受損和凋亡。

4 結語

安全性評價的難度在于影響評價的因素太多，除納米材料自身的尺寸、結構等理化性質外[21]，實驗條件和實驗動物的差異都會對納米材料所表現出的生物學效應造成影響，在一定程度上影響納米材料的毒性和安全性評價。廣大學者仍需進一步加強皮膚用藥的安全性評價，完善系統評價方法和標準。

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