德国亥姆霍兹研究中心协会 信用:CC0公共领域 纳米技术正在蓬勃发展，但对这些微小颗粒的风险评估是一个费力的过程，这对德国联邦风险评估研究所(BfR)提出了重大挑战
为了找到更有效的测试方法，亥姆霍兹环境研究中心(UFZ)的研究人员与博鳌亚洲论坛的科学家合作，对生物效应进行了更深入的研究
他们的研究结果已经发表在《粒子和纤维毒理学》杂志上
从染料到建筑材料，从化妆品到电子产品和医药，纳米材料有许多不同的应用
但是这些是什么材料呢？ “纳米材料完全由它们的尺寸来定义，”博士解释道
UFZ大学分子系统生物学系的克里斯汀·舒伯特
“尺寸在1到100纳米之间的材料被称为纳米材料
“为了帮助想象它们的小尺寸:一纳米只是百万分之一毫米
由于纳米材料非常小，它们很容易进入体内，例如通过肺部、皮肤或胃肠道，在那里它们会造成不良影响
就像传统的化学物质一样，纳米材料在进行工业生产、使用和销售之前，必须进行潜在健康风险测试
目前，测试是针对每种纳米材料单独进行的
因为即使是最小的变化——例如尺寸或表面特征——也会影响毒性，所以每种纳米材料都需要单独的测试
“纳米材料的风险评估有时很困难，而且非常耗时，”博士说
BfR的Andrea Haase
“待测试物质的清单每天都在变长，因为纳米技术正日益成为一项具有广泛应用的关键技术
因此，我们迫切需要找到更有效的风险评估解决方案
" 纳米材料如何进行适当的分组？它们的效果有相似之处吗？以及与这些效应相关的物质属性是什么？在他们最近的研究中，UFZ和博鳌亚洲论坛的研究人员以及行业代表着手回答这些问题
舒伯特说:“我们专注于生物效应，并研究了细胞中的哪些分子和信号通路受到哪些类型的纳米材料的影响。”
通过体外实验，研究人员将大鼠肺部的上皮细胞暴露于不同的纳米材料中，并寻找细胞内的变化
为此，他们使用了众所周知的多组学方法:他们鉴定了数千种细胞蛋白质、各种脂质和氨基酸，并研究了细胞内的重要信号通路
利用一种新颖的生物信息分析技术，他们评估了大量数据，得出了一些有趣的结果
舒伯特解释说:“我们能够证明，具有毒性效应的纳米材料最初会引发氧化应激，在此过程中，某些蛋白质在细胞中被上调或下调。”
“在未来，这些关键分子可以作为生物标志物，快速有效地检测纳米材料的潜在毒性效应并提供证据
“如果纳米材料的毒性很高，氧化应激就会增加，炎症过程就会发展，过了一定时间，细胞就会死亡
哈斯说:“我们现在对纳米材料如何影响细胞有了更好的理解。”
“在生物标志物的帮助下，我们现在也可以检测到比以前可能的毒性低得多的效应
“研究人员还发现了纳米材料的某些特性和细胞代谢变化之间的明显联系
“例如，我们能够证明大表面积的纳米材料对细胞的影响与小表面积的大不相同，”舒伯特说
知道哪些参数在毒性效应中起关键作用是非常有用的
这意味着纳米材料可以在制造过程中进行优化，例如通过小的修改，从而降低毒性效应
舒伯特说:“我们的研究让我们向前迈进了几大步。”
“我们首次广泛分析了毒性效应背后的生物机制，根据纳米材料的生物效应对其进行了分类，并确定了新测试方法的关键生物标志物
博鳌亚洲论坛的安德里亚·哈斯非常满意:“研究结果对未来的工作非常重要。”
它们将为高效、可靠的纳米材料风险评估的新概念做出贡献，并设定我们需要前进的方向
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