研究表明3D打印的污染对人体具有潜在毒性

3D打印日渐普及，但它带来的塑料和其他成分暴露风险仍未引起大众的警惕。近日几份会议报告关注了这一问题。

风险研究人员正在提出新问题，以了解3D打印机使用者和使用3D打印产品的消费者所面临的健康和安全因素，以及如何缓解潜在的健康风险，尤其涉及儿童安全。3D打印越来越多地应用于家庭、学校、图书馆和其他人们长期停留的公共场所。打印过程中释放的颗粒非常微小，足以通过呼吸深入肺部，会影响室内空气质量和公众健康。新冠疫情期间，3D打印机被广泛用于制造口罩、呼吸机和其他个人防护设备，因此这样的新问题亟待解决。

一些研究致力于识别并量化释放的情况及其成分、颗粒大小、在室内环境中的滞留时间，研究结果在2020年12月15日举行的3D打印和新兴材料暴露和风险评估研讨会上发布，这是2020年风险分析学会（Society for Risk Analysis）在线年会的一部分。

3D打印机使用的基本材料包括热塑料、金属、纳米材料、聚合物材料、挥发性和半挥发性有机化学材料。打印过程可能需要数个小时，在这过程中可能会有一系列化学副产品和颗粒释放到室内环境中。

鉴于这些未知因素，科学家开始展开研究，了解这些释放物及其特定组成、颗粒大小和在室内环境中的滞留时间，生成的数据被纳入暴露和风险稳健评估中。

美国国家职业安全和健康研 究 所（National Institute for Occupational Safety and Health，简称NIOSH）的Yong Qian博士展开了一项研究，检查吸入丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS树脂）的人类肺部细胞和大鼠情况，评估了3D打印过程中该物质排放的潜在毒性。研究题为《丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）打印机排放诱导体外和体内毒性》，揭示了释放出的颗粒对人类肺部细胞的伤害为中度毒性，而对大鼠则是最轻程度的毒性。

一份题为《美国环境保护署（EPA）最新3D打印排放研究》（Recent 3D printing emissions r e s e a r c h a t E n v i r o n m e n t a l Protection Agency（EPA））的报告回顾了EPA的两项最新研究，第一项研究分析了实验条件下3D打印机拉丝挤出机（一种用来制造3D打印机机丝的设备）的排放情况，第二项研究则使用模拟模型，预测使用3D打印机时，沉积在呼吸道特定位置的颗粒数量，以及该模式在不同年龄段个体中的变化情况。

“迄今为止，大众几乎不会注意到自己可能会暴露在3D打印机排放中。”EPA的Peter Byrley博士说道，“该研究的一个潜在社会益处是增强公众对于3D打印机排放的意识，而且儿童的易感性可能会更高。”他是研究的主要作者。

研究发现，拉丝挤出机释放出的微小颗粒和蒸汽量类似于3D打印机研究中发现的结果，而模拟模型预测，对于9岁及以下个体，肺部区域每一表面积的颗粒物沉积量更高。因此需要进一步监测排放性质，展开额外的模拟研究来预测吸入量。

尽管3D打印让人们更加容易获得大量产品，价格也更加低廉，它们也确实给污染地球的塑料制品总量做出了“贡献”。来自杜克大学的Joana Marie Sipe已经研发出一台机器，能够测量使用过程中和环境中，塑料制品（比如水瓶）通过摩擦和打磨，会释放出多少颗粒。这些塑料颗粒然后被投喂给鱼类，以看清塑料中的纳米颗粒对它们的器官造成怎样的影响。

而《NanoPHEAT：预测纳米复合材料消费产品的释放、接触和纳米材料（MWCNT和Ag NPs）的毒性作用》这一研究揭示，塑料降解时，其中的纳米材料就会暴露到环境中。人们原本以为生物无法吸收这些材料。研究人员成功预测了鱼类吞食下的塑料源纳米颗粒百分比，提出矩阵释放因子（Matrix Release Factor，简称MRF），可用来量化咀嚼过的或降解入海洋中的塑料和释放出的纳米颗粒。

“该研究帮助我们制定监管条例，根据MRF值，规定塑料消费产品中能够添加多少纳米材料填充物。”Sipe解释道，“数据有助于确定塑料和/或纳米填充产品释放了多少污染物进入环境或人体中。”

随着3D打印技术越来越普及，监管部门、生产商和使用者可能需要关注如何更好地进行潜在风险管理。