综述：探究分散方案对纳米材料理化特性和毒性的影响：聚焦 TiO2颗粒的文献综述

本文聚焦纳米材料（NM），尤其是 TiO2颗粒。研究发现，分散方案（如超声方法、分散介质选择等）会影响 NM 团聚状态及毒性，但二者关系尚无定论。现有研究存在不足，未来应开发针对性分散方案，为评估 TiO2毒性提供更可靠依据。

　　

背景

在研究颗粒毒性时，通常需将其分散在生物介质中，但颗粒分散过程中可能发生团聚、溶解或表面性质改变等，影响其理化（PC）特性，进而导致研究结果的重复性问题和差异。纳米材料（NMs）由于尺寸小，其分散对 PC 特性的影响备受关注。不同形式的 NMs 在不同介质中的分散倾向和危害特征可能不同，且 NMs 来源广泛，这些因素都增加了研究的复杂性。

方法

通过检索 PubMed 数据库，使用 “particle size”“agglomeration”“dispersion protocol” 等关键词，筛选 2007 - 2023 年发表的相关研究，并纳入被引用且相关的文献。利用 ToxRTool 评估文献数据质量，赋予 Klimisch 评分（1 为高质量，2 为可靠但有局限，3 为低质量）和 NanoScore（0 - 10 分，评估颗粒 PC 特性表征程度）。

结果

1. 文献筛选与材料来源：共筛选出 23 篇符合标准的论文，其中 11 篇聚焦 TiO₂，12 篇研究其他物质。多数研究使用商业供应商或 JRC 纳米材料库的 NMs，少数为实验室自制。
2. 纳米材料的团聚与聚集：团聚和聚集概念不同，前者颗粒间结合力弱，结构可逆；后者结合力强，如共价键结合。研究发现，纳米材料团聚对生物反应的影响不一致，有的研究表明大团聚体毒性更强，有的则相反，还有研究显示大小团聚体毒性相当。这可能与测试模型、剂量浓度、时间点及纳米材料 PC 特性等因素有关。
3. 减少纳米材料团聚的策略：常用超声、搅拌、添加分散剂等方法减少纳米材料团聚。超声虽能有效分散颗粒，但可能破坏分子结构，影响分散介质和纳米材料。分散剂的选择也很关键，生物分散剂（如血清、蛋白质）和化学分散剂（如溶剂）都能影响纳米材料的分散性和稳定性，但也可能对毒性产生影响，且不同纳米材料对不同分散剂的响应不同。
4. 超声处理的影响：超声是常用的分散方法，但超声类型、时间、功率等因素会影响分散效果和毒性。现有研究在超声处理对纳米材料 PC 特性和毒性的影响方面存在不足，缺乏对超声处理后 ROS 生成的长期研究，且超声参数报告不规范。
5. 活性氧物种生成：NMs 如 TiO₂可通过促进 ROS 生成引发毒性。超声处理可能增强 ROS 生成，但目前缺乏实验证据支持，且 ROS 寿命短，其对毒性的影响有待进一步研究。
6. 储存条件的影响：纳米材料储存条件（时间和温度）对其 PC 特性和毒性的影响尚无定论，现有研究对此报道较少。
7. 分散方案的生理相关性：模拟真实暴露场景的分散方案生理相关性研究较少，如肺暴露模型和胃肠道暴露模型的研究都有待加强。
8. 标准分散方案的存在性：虽然提出了一些标准化分散方案，但由于研究人员对其采用程度不一，难以确定各步骤对纳米材料团聚和毒性的影响。

讨论

1. TiO₂研究现状：TiO₂来源多样，PC 特性不同，其团聚体大小对毒性影响难以确定。使用生理分散介质（如含血清的细胞培养基）会影响 TiO₂团聚体大小和细胞活力，但对其他毒理学指标研究较少。
2. 超声处理的建议：未来研究应直接比较浴式和探针式超声处理，且在进行探针式超声处理时，应将颗粒悬浮液置于冰上，以减少对生物分子的损伤。同时，应比较水和生物介质作为分散介质对 TiO₂PC 特性和毒性的影响。
3. 其他建议：评估分散方案对纳米材料 PC 特性和毒性的影响时，应同时考虑多个 PC 特性（如团聚、水动力直径等）和多种毒性指标（如细胞毒性、基因毒性等）。避免储存纳米材料悬浮液，以防止其 PC 特性发生变化。针对不同暴露途径，开发更具生理相关性的分散方案，如模拟肺衬液或胃肠道转运过程。
4. 未来方向：不太可能开发出适用于所有 TiO₂和生物实验模型的标准分散方案。未来应根据测试材料、生物模型和研究目的制定分散方案，并详细说明方案的合理性、优缺点、生理相关性及对纳米材料 PC 特性的影响。

结论

分散方案影响纳米材料的 PC 特性和毒性，目前对纳米材料团聚与毒性的关系尚无共识。现有研究在实验设计和数据可靠性方面存在不足，难以制定通用标准分散方案。进一步研究分散变量（如超声方法、分散介质）有助于开发针对 TiO₂的定制分散方案，确保毒性研究测试的材料形式能代表人类暴露情况。