《Heliyon》：A literature review of the human health effects associated with occupational exposure to advanced materials
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先进材料（AMs）是一个用于涵盖广泛材料组和类别的术语，这些材料具有独特的物理化学性质，与传统材料相比可提供新颖功能。尽管潜在益处显著，但了解AMs在整个生命周期中的潜在健康、安全和环境风险十分重要。该研究综述了当前同行评议文献中关于职业暴露于AMs相关不良健
先进材料（AMs）是一个用于涵盖广泛材料组和类别的术语，这些材料具有独特的物理化学性质，与传统材料相比可提供新颖功能。尽管潜在益处显著，但了解AMs在整个生命周期中的潜在健康、安全和环境风险十分重要。该研究综述了当前同行评议文献中关于职业暴露于AMs相关不良健康效应的内容。采用材料、健康和职业相关术语的组合，使用Web of Science检索相关研究，重点关注2010年以来发表的研究。筛选1336条初始结果后，纳入23项研究。将该综述讨论的AMs职业暴露与不良健康相联系起来的证据有限，可能由于不良健康症状常具有较长潜伏期、AMs引入相对较近，或暴露的患病率和强度仍然较低。许多AMs尚未在工业中广泛使用，因此暴露与不良健康之间的相关性可能尚不明显。不能将所有AMs的潜在健康影响合并考虑，因为每种材料类型的性质和潜在健康风险具有多样性。此外，针对特定AMs组的健康研究缺乏，无法提供足够信息以得出有力结论。考虑这些局限性，在处理AMs时采取预防性原则可能是恰当的，并在评估风险时考虑使用危害/毒性研究的数据。
一、研究背景与问题
先进材料（AMs）涵盖复合材料、聚合物、合金、纤维等，具有独特物理化学性质和新功能，应用于制造、建筑、医疗、药物递送、疾病诊断、可穿戴电子、可持续建筑材料及电池涂层等。不同组分集成可产生单个组分不具备的新性质。AMs在制造、加工、回收等生命周期阶段可经吸入、摄入和皮肤吸收造成潜在暴露，材料尺寸、形状、组成、物理形态、工艺排放和任务均影响危害与风险。尽管终端益处显著，仍需理解全生命周期健康、安全和环境风险；早期开发采用安全与可持续设计（SSbD）有益，欧盟已发布相关推荐框架。新行业和快速增长/放大生产部门（如工程纳米材料、稀土纳米技术、风能、半导体）的长期职业健康效应难以评估。生产或加工AMs可能引入新危害，但不应忽视现有危害，如石墨烯化学气相沉积中苯暴露、碳纤维复合材料制造中环氧树脂致敏。该研究旨在综述当前同行评议文献中职业暴露于AMs相关人类不良健康效应，作者未发现已有清晰全面综述；研究仅纳入人类健康结局，不涉及非人类动物、细胞或组织、计算机模拟和环境毒理学。
二、研究设计与意义
研究人员采用文献综述，检索Web of Science并筛选，最终纳入23项研究。纳入研究包括17项观察性研究、4篇文献综述、1项案例研究和1项实验室人类志愿者研究；13项使用生物标志物（biomarkers，可指示潜在疾病或暴露的生物学指标），样本包括血、痰、呼出气、尿和鼻灌洗；所有研究考虑吸入途径，2项还考虑皮肤暴露。研究结论为：将AMs职业暴露与不良健康相联系的证据有限；AMs种类和潜在健康风险多样，不能合并评估；特定AMs组缺乏健康研究，难以得出强结论。意义在于提示采取预防性原则，并在风险评估中考虑危害/毒性研究数据；同时强调需要更多职业健康与暴露研究。
三、关键技术方法
检索Web of Science“all databases”的Topic字段，时间限2010年起，2023年9月检索并补充1篇；将材料、健康、职业相关词以AND组合，并补充碳纳米管（CNTs）检索；经标题摘要初筛和全文复筛，一名研究人员筛选，不确定时与第二评审讨论；使用Microsoft Forms数据提取表并经共同作者审核；采用NHLBI观察性队列和横断面研究质量评估工具加权评分。纳入研究队列来源包括美国、荷兰、俄罗斯、韩国、英国、德国、台湾、中国、意大利、加拿大和比利时等。
四、研究结果
3.1 Number of studies（研究数量）：初始材料检索得900条，补充CNTs检索得436条，共1336条；筛除1268条非相关，获取68篇全文，最终纳入23项。通过检索与筛选流程得出纳入研究数量。
3.2 Summary of included studies（纳入研究概要）：23项研究涵盖纳米材料（包括CNTs、单壁和多壁CNTs、合成无定形二氧化硅（SAS）、量子点、金属）、石墨烯及石墨烯氧化物、复合材料和纤维（含纳米纤维）及其他未定义产品或混合物。多数物质缺乏职业接触限值（WELs/OELs）；暴露数据包括8 h时间加权平均（TWA）、任务特异性测量或未说明类型；CNTs研究常测元素碳（EC）作为暴露指标，NIOSH建议8 h TWA 1 μg m
?3 EC。通过文献特征总结得出暴露评估异质。
3.3 Included studies（纳入研究）
3.3.1 CNTs and other nanomaterials（CNTs和其他纳米材料）：三篇综述分别评估CNTs/碳纳米纤维（CNFs）致癌潜力、建筑行业创新材料及金属纳米颗粒与过敏病；Kuempel et al.认为人类研究有限，难脱依赖动物和细胞毒理数据；Mmereki and Brouwer认为建筑AMs近期引入可解释健康研究缺乏，现有毒性/危害数据提示暴露可能致健康效应；Roach et al.报告金属纳米颗粒致敏及呼吸症状，二氧化钛纳米颗粒暴露肺功能无变化但呼出气冷凝液脂质介质升高。观察性研究中，Yong et al.在德国5家SAS厂462名工人中未发现SAS暴露与呼吸疾病或特应性反应关联；Kim and Yu在韩国48家公司1230名纳米材料工人中诊断9例职业病，疑似职业病患病率0.73%，低于2014年全国典型危害1.7%，并将不良健康事件关联纳米材料和其他危险材料而非最终AM产品；Lee et al.在韩国多壁碳纳米管（MWCNTs）厂13名工人中未发现不良健康证据，但呼出气氧化应激标志物MDA、4-HHE和n-hexanal在办公与制造工人间差异显著并与血钼相关。十项生物标志物研究显示：Bergamaschi et al.综述认为“subtle”健康效应可能与CNTs/CNFs暴露相关，而“overt”效应长潜伏需足够随访；Vlaanderen et al.和Kuijpers et al.在荷兰MWCNTs工厂发现炎症标志物增加及细胞间黏附分子-1（ICAM-1）与暴露正相关，其他心血管标志物无一致显著关联；Ghosh et al.同队列发现全局DNA甲基化无显著差异但基因特异性甲基化改变，暴露者线粒体DNA（mtDNA）更高、端粒更长，未能链接疾病结局；Schubauer-Berigan et al.美国12设施108名CNT/F工人中多数健康指标与暴露无关，但呼吸过敏、静息心率和血细胞比容正相关，随访提示老年工人白细胞功能下降；Shvedova et al.俄罗斯MWCNTs工人全血信使核糖核酸（mRNA）和非编码核糖核酸（ncRNA）表达改变，提示致癌、肺和心血管结局；Fatkhutdinova et al.同工作场所工人炎症和纤维化生物标志物积累；Beard et al.美国CNT/F工人痰中暴露与炎症、心血管、纤维化和氧化应激标志物有关，血标志物关联模糊；Mostovenko et al.发现41种血清肽与血管功能障碍和血栓反应强相关；Wu et al.台湾149名纳米材料工人呼出气冷凝液脂质过氧化标志物与暴露显著相关。通过综述和观察性/生物标志物研究得出CNTs等纳米材料存在潜在早期健康效应但直接健康效应证据不足。
3.3.2 Graphene and graphene oxide（石墨烯和石墨烯氧化物）：Hongshi et al.中国54名石墨烯粉尘工人未发现职业病，但报告肺纹理增多、肺功能异常、心电图和超声心动异常，未考虑混杂且无对照，不能判断关联；Andrews et al.英国14名健康志愿者急性吸入两种尺寸石墨烯氧化物纳米片（约200 μg m
?3，2 h）后心率、血压、肺功能和炎症标志物无影响，无不良症状。通过职业健康检查和实验暴露研究得出石墨烯急性暴露无明显不良效应、职业研究证据有限。
3.3.3 Composites and fibres (including nanofibers)（复合材料和纤维，含纳米纤维）：Moitra et al.加拿大990名绝缘材料工人中碳纤维与反复胸部感染相关，气凝胶和碳纤维均不与慢性阻塞性肺疾病（COPD）或哮喘相关，未测暴露；Martin et al.意大利507名碳复合材料工人中唯一显著症状为自报皮肤病变，临床检查不支持。通过队列/观察研究得出纤维复合材料证据有限。
3.3.4 Other materials（其他材料）：Scheepers et al.荷兰案例报告一名木匠暴露含悬浮纳米颗粒喷涂产品后，一名机械师住院并出现呼吸困难、咳嗽、视力受损、低氧等，相邻9名工人报告呼吸症状并一周恢复；作者认为复杂混合物回溯暴露难表征，症状可能由传统或已知材料而非AM组分导致。通过案例研究得出复杂混合物不良健康关联不确定。
五、讨论与结论翻译
讨论指出，AMs定义宽泛、各类别证据不足，难以形成全面概述；大多数研究集中于CNTs，其他AMs尤其非纳米材料研究有限。CNTs和其他纳米材料证据中，生物标志物提示MWCNTs暴露可能致呼吸系统炎症、肺健康和免疫系统影响、mtDNA增高和端粒延长及内皮损伤，但直接测量健康效应的观察性研究未发现MWCNTs或SAS相关不良健康；生物标志物非直接健康效应，无法确认或排除关联。纤维状纳米材料不宜作为单一类别，因空气动力学性质、肺内生物持久性、纤维长度和刚性等影响；采样方法也可能影响关联判断。石墨烯仅2项研究，急性实验未见效应，职业研究异常结果需谨慎解释；毒性研究提示危害取决于理化特征，吸入为主要职业途径，芬兰职业健康研究所已发布监测和预防指南。复合材料研究显示纤维绝缘材料与反复胸部感染相关，碳复合材料皮肤病变证据有限。案例研究提示复杂混合物症状可能来自传统材料。研究间暴露报告和采样方法异质，生物标志物样本和分析多样，难以比较；毒理数据常基于单一物质而AMs多为混合物；研究质量不一。讨论还提及材料替代需评估SSbD，如航空航天结构胶黏剂和复合材料长期工人肾癌和其他淋巴造血组织癌死亡率增加，工程石呼吸性结晶二氧化硅暴露与矽肺、COPD和肺癌相关，且工程石矽肺工人暴露年限更短即更严重；一例肺纤维化死亡可能与含丙烯酸聚合物和三水合铝的人造台面材料粉尘暴露相关。需要更多职业健康与暴露研究；advanced alloys和biopolymers等特定AM术语检索无结果，跨类别关联困难。
结论翻译：总体而言，可用于将该综述讨论的AMs职业暴露与不良健康相联系起来的证据有限。研究缺乏可能由于不良健康症状常具有较长潜伏期，以及AMs几乎按其定义往往是相对近期引入的。许多AMs可能尚未像传统材料那样在工业中广泛使用，因此暴露与不良健康之间的任何相关性可能尚不明显。不能将AMs的潜在健康影响合并考虑，因为每种材料类型的性质和潜在健康风险具有多样性。此外，针对特定AMs组的健康研究缺乏，也无法提供足够信息以得出有力结论。考虑证据基础中的这些局限性，在处理AMs时采取预防性原则可能是恰当的，并在评估风险时考虑使用危害/毒性研究的数据。
