多项研究表明,3D打印的污染对人体具有潜在毒性

作者:阿金来源:Society for Risk Analysis发布时间:2020-12-29

3D 打印日渐普及,但它带来的塑料和其他成分暴露风险仍未引起大众的警惕。近日几份会议报告关注了这一问题。	

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图片来源:Pixabay 

风险研究人员正在提出新问题,以了解 3D 打印机使用者和使用 3D 打印产品的消费者所面临的健康和安全因素,以及如何缓解潜在的健康风险,尤其涉及儿童安全。3D 打印越来越多地应用于家庭、学校、图书馆和其他人们长期停留的公共场所。打印过程中释放的颗粒非常微小,足以通过呼吸深入肺部,会影响室内空气质量和公众健康。新冠疫情期间,3D 打印机被广泛用于制造口罩、呼吸机和其他个人防护设备,因此这样的新问题亟待解决。

一些研究致力于识别并量化释放的情况及其成分、颗粒大小、在室内环境中的滞留时间,研究结果在 12 月 15 日举行的 3D 打印和新兴材料暴露和风险评估研讨会上发布,这是 2020 年风险分析学会(Society for Risk Analysis)在线年会的一部分,会议于 12 月 13 日至 17 日在线上举行。

3D 打印机使用的基本材料包括热塑料、金属、纳米材料、聚合物材料、挥发性和半挥发性有机化学材料。打印过程可能需要几个小时,在这过程中可能会有一系列化学副产品和颗粒释放到室内环境中。

鉴于这些未知因素,科学家开始展开研究,了解这些释放物及其特定组成、颗粒大小和在室内环境中的滞留时间,生成的数据被纳入暴露和风险稳健评估中。

美国国家职业安全和健康研究所(National Institute for Occupational Safety and Health,简称 NIOSH)的Yong Qian博士展开了一项研究,检查吸入丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS 树脂)的人类肺部细胞和大鼠情况,评估了 3D 打印过程中该物质排放的潜在毒性。研究题为《丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)打印机排放诱导体外和体内毒性》(Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) printer emission induced in vitro and in vivo toxicity),揭示了释放出的颗粒对人类肺部细胞的伤害为中度毒性,而对大鼠则是最轻程度的毒性。

一份题为《美国环境保护署(EPA)最新 3D 打印排放研究》(Recent 3D printing emissions research at Environmental Protection Agency (EPA))的报告回顾了 EPA 的两项最新研究,第一项研究分析了实验条件下 3D 打印机拉丝挤出机(一种用来制造 3D 打印机机丝的设备)的排放情况,第二项研究则使用模拟模型,预测使用 3D 打印机时,沉积在呼吸道特定位置的颗粒数量,以及该模式在不同年龄段个体中的变化情况。

“迄今为止,大众几乎不会注意到自己可能会暴露在 3D 打印机排放中。”EPA 的 Peter Byrley 博士说道,“该研究的一个潜在社会益处是增强公众对于 3D 打印机排放的意识,而且儿童的易感性可能会更高。”他是研究的主要作者。

研究发现,拉丝挤出机释放出的微小颗粒和蒸汽量类似于 3D 打印机研究中发现的结果,而模拟模型预测,对于 9 岁及以下个体,肺部区域每一表面积的颗粒物沉积量更高。因此需要进一步监测排放性质,展开额外的模拟研究来预测吸入量。

尽管 3D 打印让人们更加容易获得大量产品,价格也更加低廉,它们也确实给污染地球的塑料制品总量做出了“贡献”。来自杜克大学的 Joana Marie Sipe 已经研发出一台机器,能够测量使用过程中和环境中,塑料制品(比如水瓶)通过摩擦和打磨,会释放出多少颗粒。这些塑料颗粒然后被投喂给鱼类,以看清塑料中的纳米颗粒对它们的器官造成怎样的影响。

而《NanoPHEAT:预测纳米复合材料消费产品的释放、接触和纳米材料(MWCNT 和 Ag NPs)的毒性作用》(NanoPHEAT: Forecasting nanocomposite consumer product's release, exposure, and toxic effects of nanomaterials (MWCNT and Ag NPs))这一研究揭示,塑料降解时,其中的纳米材料就会暴露到环境中。人们原本以为生物无法吸收这些材料。研究人员成功预测了鱼类吞食下的塑料源纳米颗粒百分比,提出矩阵释放因子(Matrix Release Factor,简称 MRF),可用来量化咀嚼过的或降解入海洋中的塑料和释放出的纳米颗粒。

“该研究帮助我们制定监管条例,根据 MRF 值,规定塑料消费产品中能够添加多少纳米材料填充物。”Sipe 解释道,“数据有助于确定塑料和/或纳米填充产品释放了多少污染物进入环境或人体中。”

随着 3D 打印技术越来越普及,监管部门、生产商和使用者可能需要关注如何更好地进行潜在风险管理。

参考来源:

https://eurekalert.org/pub_releases/2020-12/sfra-3pm120820.php 

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