商业面膜中银基杀菌剂及复合材料的特性分析及其对风险评估的启示

《Journal of Occupational and Environmental Hygiene》：Characterization of silver biocides and composites in commercial face masks with implications for risk assessment

银基生物杀灭剂在口罩中的应用及安全性评估。通过扫描透射电镜（STEM-EDX）分析市售口罩，发现存在金属银纳米颗粒、银盐、银离子交换剂及多种复合物（如Ag-SiO2、Ag-TiO2）。多数口罩表面含纳米级银颗粒（<50 nm），部分与二氧化硅、钛氧化物等复合使用以增强缓释效果和抗菌协同性。研究指出当前安全评估依赖“安全设计”原则，但缺乏实际使用条件下的释放数据，需综合考虑多物质暴露及毒性机制，完善法规监管。

　　银基抗菌剂在用于口罩的织物材料中被广泛应用，以提供抗菌性能并增强对用户的保护作用。然而，由于用户可能在使用过程中接触到银，因此需要对这些材料进行详细的表征，以评估其潜在的毒性风险。当前，由于缺乏在实际使用条件下银释放的具体数据，口罩的安全性评估主要依赖于“安全设计”原则。为了进一步完善口罩的安全规范，本研究识别并表征了市场上实际应用的银基抗菌剂类型，揭示了这些抗菌剂在口罩中的分布方式及其化学组成。

通过超薄切片技术（ultramicrotomy）结合扫描透射电子显微镜（STEM）和能谱分析（EDX）的方法，研究人员发现市面上的口罩中存在多种类型的银基抗菌剂。这些抗菌剂包括金属银纳米颗粒（NPs）、银盐纳米颗粒、银离子交换材料，以及多种银纳米复合材料，如与合成无定形二氧化硅（SAS）、二氧化钛（TiO?）和氧化锌（ZnO）等其他颗粒材料的复合物。这些复合材料被添加到口罩中，不仅能够结合不同的抗菌作用机制，还能实现银的逐步释放，从而延长抗菌效果。研究发现，在七种含银口罩中有五种在纤维表面检测到了含银纳米颗粒，同时在这些口罩中还发现了大量其他纳米颗粒（如SAS、TiO?）附着在纤维表面。银纳米颗粒的尺寸范围从3到200纳米不等，其中大多数颗粒的直径小于50纳米。

这些发现表明，在进行口罩安全性评估时，必须考虑所有嵌入材料的无不良反应水平（NOAEL），并且要评估多种材料共同暴露的潜在影响。因此，建议完成对口罩中颗粒释放的研究、暴露评估以及监管审查。此外，尽管部分研究已经尝试通过人工唾液等模拟条件评估银的释放情况，但这些实验结果仍存在局限性，特别是在实际使用条件下的数据仍不充分。由于口罩在使用过程中可能会产生纤维碎片，但目前尚无关于口罩使用过程中颗粒释放的数据。

基于上述研究，目前的口罩安全性评估主要采用“安全设计”原则，即通过电子显微镜（EM）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）技术，评估特定化合物的含量、类型及其在纤维中的定位，并与基于吸入暴露的NOAEL数据进行比较。这种方法最初用于评估二氧化钛（TiO?）作为潜在致癌物的风险，随后被扩展应用于银基抗菌剂的评估。这种方法能够帮助判断口罩是否符合现有的欧盟法规要求，包括产品批准、标签说明和使用安全等方面。

研究还发现，市场上口罩中使用的银基抗菌剂类型多样，但某些成分可能并未在标签上明确标注。例如，在一些口罩中检测到了二氧化硅、氧化锌、镁磷酸盐（MgP）和锡（Sn）等其他成分。这表明，尽管某些材料可能具有抗菌作用，但它们的使用情况并不总是透明。此外，银纳米颗粒与其他抗菌材料（如TiO?或ZnO）的组合形式也未在文献中被充分报道，这提示了进一步研究的必要性。

银纳米颗粒的抗菌机制主要依赖于其物理和化学特性，例如颗粒的尺寸、形状和表面性质，以及其在纤维中的定位。一些研究表明，银纳米颗粒可以通过释放银离子（Ag?）或通过物理接触破坏微生物的细胞膜来发挥抗菌作用。此外，银纳米颗粒与二氧化钛、二氧化硅等其他材料的复合结构能够增强抗菌效果，并延长其在口罩中的有效性。然而，这些材料的潜在毒性风险也不容忽视，尤其是在长期使用或反复清洗的情况下。

考虑到银纳米颗粒的潜在健康影响，如吸入、摄入或皮肤接触可能导致局部炎症、氧化应激以及进入血液系统引发器官毒性，因此，对银基抗菌剂的全面风险评估至关重要。目前的研究显示，银纳米颗粒的毒性与其物理化学特性密切相关，包括颗粒的大小、形状以及暴露剂量和时间。因此，需要进一步研究这些因素如何影响银基抗菌材料在口罩中的安全性。

本研究采用的STEM-EDX方法为评估银基抗菌剂在口罩中的分布提供了重要的技术基础。该方法能够识别不同类型的抗菌剂，并确定其在纤维内部或表面的定位。然而，该方法也存在一定的局限性，例如样本采集的局限性、电子束对颗粒的干扰以及背景信号对元素检测的干扰等。为了克服这些限制，未来的研究可能需要结合其他技术，如扫描电子显微镜（SEM）或X射线纳米断层扫描等，以提高检测的准确性和全面性。

综上所述，银基抗菌剂在口罩中的应用具有广泛的潜力，但其潜在的健康风险也不容忽视。因此，必须对这些材料进行更全面的表征，并在实际使用条件下进行释放研究和暴露评估。同时，开发标准化的分析方法对于确保口罩产品的质量和安全性至关重要，这不仅有助于监管机构制定更严格的法规，也能够为消费者提供更透明的产品信息。未来的研究应进一步探讨银纳米颗粒与其他抗菌材料的相互作用，以及它们在不同使用条件下的释放行为，以更好地理解其对人体健康的潜在影响。