防晒剂中纳米氧化锌的安全性研究进展

来源:用户上传      作者: 吕瑛 谢嘉颖

　　摘要：纳米氧化锌在防晒剂中的广泛应用，使得其安全性成为近年来研究的热点。总结了防晒剂中纳米氧化锌人体暴露的主要途径及人体吸收的情况，分析了纳米氧化锌的细胞毒性、基因毒性及光毒性，认为防晒剂中的纳米氧化锌不经正常皮肌吸收，对人体安全性无明确的影响，不失为一种高效、安全的防晒剂。但应进一步研究纳米氧化锌在受损皮肤吸收的情况以及经呼吸道和消化道吸收后对人体的危害。
　　关键词：防晒剂；纳米氧化锌；毒性
　　
　　氧　化锌具有良好的滤过中波紫外线(UVB)长波紫外线(UVA)作用，是常用的广谱防晒剂，但氧化锌涂抹后感觉较为粘稠，而且会在皮肤表面形成一层白膜，影响美观，在一定程度上限制了其作为化妆品的应用价值。纳米技术的出现很好地解决了这些问题，纳米氧化锌不仅保留了良好的防晒效果，而且不粘稠，容易涂抹，涂抹在皮肤上几乎完全透明，从而大大地提高了氧化锌在化妆品领域的接受程度，备受生产商的青睐。纳米氧化锌自上世纪九十年代末开始应用于防晒剂，并在短时间内急速发展，据欧洲化学品生态毒理学和毒理学中心(ECETOC)估计在2003年至2004年间全球大约有1,000吨的纳米粒子用于防晒剂[1]，而纳米氧化锌是防晒剂中主要的纳米粒子之一。纳米氧化锌在防晒剂中如此广泛的应用，使得其安全性成为近年来关注的焦点及研究的热点。
　　
　　1.纳米粒子与纳米氧化锌
　　
　　一般认为，纳米物质指尺寸小于100纳米(nanometer，nm)的物质，包括纳米粒子、纳米纤维和毫微管。纳米粒子是指直径小于100nm的物质。防晒剂中的纳米氧化锌大小一般在30nm～200nm之间，多在150nm以下，以聚合物的形式存在。由于纳米粒子作为化妆品原料使用的时间相对较短，对其安全性一直存在质疑，因此许多含有纳米粒子的化妆品并未在包装上进行标识，或仅标识为“微粒子”或“超细粒子”，以回避消费者对于安全性的顾虑。
　　影响防晒剂中纳米氧化锌安全性的两个关键因素是暴露于人体的剂量以及在人体内引起的毒性效应，许多研究从这两方面进行了探索。
　　
　　2.防晒剂中纳米氧化锌潜在人体暴露的途径
　　
　　2.1　经皮肤吸收
　　防晒剂中的纳米氧化锌，接触人体最主要的途径是皮肤。人体皮肤角质层细胞间隙约为100nm，在某些情况下可变宽，而且毛囊使得皮肤表面积增加，纳米氧化锌在毛囊内的堆积可能成为其进入人体的潜在途径，因此理论上防晒剂中的纳米氧化锌有可能穿透角质层的屏障进入深层活体组织。关于纳米氧化锌的经皮吸收的研究很多，Karsten Schlling等回顾了近10余年间的研究成果，这些研究采用在体试验或离体试验，对纳米氧化锌在无毛小鼠、猪或人体皮肤等各种皮肤模型中的经皮吸收情况进行了探索，并未发现防晒剂中的纳米氧化锌透过皮肤角质层的屏障进入活性细胞中的证据，并认为主要原因是防晒剂中毒纳米氧化锌一般都是以聚合物的形式存在，而非原始的纳米粒子。
　　然而，这些基于正常皮肤的研究，并不能反应皮肤角质层受损时纳米氧化锌经皮吸收的情况，仍然不能完全打消消费者对其安全性的担忧。因为皮肤晒伤后反复涂抹防晒剂的情况时有发生，而晒伤的皮肤角质层功能受损，渗透能力大大增强，防晒剂的经皮吸收可能增加。皮肤渗透性较高的情况还包括儿童的皮肤、老人的皮肤或身体某些较薄的皮肤等，目前关于纳米氧化锌在受损皮肤或渗透性较高的皮肤的经皮吸收情况鲜见报道，应该是下一步研究的方向。
　　
　　2.2　经呼吸道吸入或经口腔吸收
　　某些特殊用途或特殊剂型的防晒剂除了经皮肤吸收以外，还可能通过其它途径进入人体，如粉状或喷雾状的防晒剂中的纳米氧化锌可通过呼吸道进入人体，唇部防晒剂中含有的纳米氧化锌可经口腔吸收，防晒剂洗脱后进入游泳池或水库中也可间接地经口腔吸收进入人体。另外在防晒剂的生产、运输过程中工人的职业暴露也是经呼吸道或口腔吸收的一个重要的途径[3]。
　　
　　3.防晒剂中纳米氧化锌的基因毒性和光毒性
　　
　　一般认为氧化锌并不具有毒性，但纳米氧化锌颗粒更细，具有更大的表面积，更容易被人体吸收，进入人体后具有更强的化学活性，而且可与蛋白结合形成复合物，逃避细胞吞噬和免疫监视，可诱导产生自由基及其它活性氧产物(ROS)，损害DNA。纳米氧化锌作用的靶器官包括肝、脾、心脏、胰腺及骨组织[4]。体外研究发现，将细胞暴露于不同浓度的纳米氧化锌中，发现浓度在10ug／ml以上时，可引起剂量依赖性的炎症反应，并引起细胞活性下降[5]。另一项研究将表皮细胞暴露于30nm左右的纳米氧化锌粒子中，追踪到了氧化应激和DNA损害的标记[5]。而小鼠在体试验的研究发现，纳米氧化锌可引起暂时性的肺部炎症反应[6]，在小鼠肠道内聚积可阻塞肠道，引起嗜睡、呕吐、腹泻甚至死亡，还可引起肾损害和严重贫血[7]。这些研究都表明，纳米氧化锌引起毒性反应主要发生在一定浓度以上，而防晒剂中的纳米氧化锌在正常情况下几乎不会经皮肤吸收，因此仅通过涂抹在皮肤表面难以达到引起毒性的浓度，但如通过呼吸道和消化道进入人体达到一定剂量，仍有可能对人体产生毒性。
　　纳米氧化锌作为防晒剂使用，其光学活性十分重要。纳米氧化锌可作为光催化剂激发光电细胞产生电流，在紫外线的作用下发射大量电子，这些电子诱导过氧化物、自由基及其它活性氧产物的形成，从而损害蛋白、脂肪及DNA[8]。有研究观察了在有或没有紫外线照射的情况下，不同浓度的纳米氧化锌引起细胞活性下降的情况，发现两者并无差异，说明纳米氧化锌没有光毒性[2]。Dufour等分别在黑暗中(D)、涂抹氧化锌的同时照射紫外线(S1)以及在涂抹氧化锌之前预先照射紫外线(P1)三种情况下将纳米氧化锌涂抹在中国仓鼠的卵巢细胞上，结果发现在PI和SI两种情况下，细胞染色体变异的性质、发生率及严重程度一样，因此研究者认为染色体变异是紫外线增加了细胞对氧化锌的敏感性的结果，而非纳米氧化锌本身具有光毒性[9]。这可能是因为防晒剂中的纳米氧化锌粒子多有疏水性基团包裹，消灭了其光催化表面活性，阻止或降低了曝光后ROS和自由基的产生。
　　纳米氧化锌在防晒剂中使用已有近20年的历史，临床也未见有光毒性事件报道，也从实践的角度证实了上述研究成果。
　　根据已有的研究成果来看，可认为防晒剂中的纳米氧化锌一般情况下不经皮肤吸收，对人体安全性的无明确的影响，不失为一种高效、安全的防晒剂。但应进一步研究纳米氧化锌在受损皮肤吸收的情况以及经呼吸道和消化道吸收后对人体的危害，以更全面的评价防晒剂中

纳米氧化锌的安全性。毕竟纳米技术还是一门新型的学科，纳米粒子对人体安全性的影响还有许多未知的因素，需要在长期的实践中观察和检验。
　　编辑／星晴
　　
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