科技安全：多項研究表明，3D打印的污染對人體具有潛在毒性

圖片來源：Pixabay
風(fēng)險研究人員正在提出新問題，以了解3D打印機(jī)使用者和使用3D打印產(chǎn)品的消費者所面臨的健康和安全因素，以及如何緩解潛在的健康風(fēng)險，尤其涉及兒童安全。3D打印越來越多地應(yīng)用于家庭、學(xué)校、圖書館和其他人們長期停留的公共場所。打印過程中釋放的顆粒非常微小，足以通過呼吸深入肺部，會影響室內(nèi)空氣質(zhì)量和公眾健康。新冠疫情期間，3D打印機(jī)被廣泛用于制造口罩、呼吸機(jī)和其他個人防護(hù)設(shè)備，因此這樣的新問題亟待解決。
一些研究致力于識別并量化釋放的情況及其成分、顆粒大小、在室內(nèi)環(huán)境中的滯留時間，研究結(jié)果在3D打印和新興材料暴露和風(fēng)險評估研討會上發(fā)布，這是2020年風(fēng)險分析學(xué)會在線年會的一部分。
3D打印機(jī)使用的基本材料包括熱塑料、金屬、納米材料、聚合物材料、揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)化學(xué)材料。打印過程可能需要幾個小時，在這過程中可能會有一系列化學(xué)副產(chǎn)品和顆粒釋放到室內(nèi)環(huán)境中。

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鑒于這些未知因素，科學(xué)家開始展開研究，了解這些釋放物及其特定組成、顆粒大小和在室內(nèi)環(huán)境中的滯留時間，生成的數(shù)據(jù)被納入暴露和風(fēng)險穩(wěn)健評估中。
美國國家職業(yè)安全和健康研究所（NIOSH）的Yong Qian博士展開了一項研究，檢查吸入丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS樹脂）的人類肺部細(xì)胞和大鼠情況，評估了3D打印過程中該物質(zhì)排放的潛在毒性。研究題為《丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）打印機(jī)排放誘導(dǎo)體外和體內(nèi)毒性》，揭示了釋放出的顆粒對人類肺部細(xì)胞的傷害為中度毒性，而對大鼠則是最輕程度的毒性。
一份題為《美國環(huán)境保護(hù)署（EPA）最新3D打印排放研究》的報告回顧了EPA的兩項最新研究，第一項研究分析了實驗條件下3D打印機(jī)拉絲擠出機(jī)（一種用來制造3D打印機(jī)機(jī)絲的設(shè)備）的排放情況，第二項研究則使用模擬模型，預(yù)測使用3D打印機(jī)時，沉積在呼吸道特定位置的顆粒數(shù)量，以及該模式在不同年齡段個體中的變化情況。
“迄今為止，大眾幾乎不會注意到自己可能會暴露在3D打印機(jī)排放中。”EPA的Peter Byrley博士說道，“該研究的一個潛在社會益處是增強(qiáng)公眾對于3D打印機(jī)排放的意識，而且兒童的易感性可能會更高?！彼茄芯康闹饕髡?。


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研究發(fā)現(xiàn)，拉絲擠出機(jī)釋放出的微小顆粒和蒸汽量類似于3D打印機(jī)研究中發(fā)現(xiàn)的結(jié)果，而模擬模型預(yù)測，對于9歲及以下個體，肺部區(qū)域每一表面積的顆粒物沉積量更高。因此需要進(jìn)一步監(jiān)測排放性質(zhì)，展開額外的模擬研究來預(yù)測吸入量。
盡管3D打印讓人們更加容易獲得大量產(chǎn)品，價格也更加低廉，它們也確實給污染地球的塑料制品總量做出了“貢獻(xiàn)”。來自杜克大學(xué)的Joana Marie Sipe已經(jīng)研發(fā)出一臺機(jī)器，能夠測量使用過程中和環(huán)境中，塑料制品（比如水瓶）通過摩擦和打磨，會釋放出多少顆粒。這些塑料顆粒然后被投喂給魚類，以看清塑料中的納米顆粒對它們的器官造成怎樣的影響。
而《NanoPHEAT：預(yù)測納米復(fù)合材料消費產(chǎn)品的釋放、接觸和納米材料（MWCNT和Ag NPs）的毒性作用》這一研究揭示，塑料降解時，其中的納米材料就會暴露到環(huán)境中。人們原本以為生物無法吸收這些材料。研究人員成功預(yù)測了魚類吞食下的塑料源納米顆粒百分比，提出矩陣釋放因子（MRF），可用來量化咀嚼過的或降解入海洋中的塑料和釋放出的納米顆粒。
“該研究幫助我們制定監(jiān)管條例，根據(jù)MRF值，規(guī)定塑料消費產(chǎn)品中能夠添加多少納米材料填充物?！盨ipe解釋道，“數(shù)據(jù)有助于確定塑料和/或納米填充產(chǎn)品釋放了多少污染物進(jìn)入環(huán)境或人體中。”
隨著3D打印技術(shù)越來越普及，監(jiān)管部門、生產(chǎn)商和使用者可能需要關(guān)注如何更好地進(jìn)行潛在風(fēng)險管理。
翻譯：阿金
審校：戚譯引
引進(jìn)來源：Society for Risk Analysis
引進(jìn)鏈接：https://eurekalert.org/pub_releases/2020-12/sfra-3pm120820.php
本文來自：環(huán)球科學(xué)


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