纳米银相关术语现状和命名原则及规范定义探索

陈宽

纳米银相关术语现状和命名原则及规范定义探索

陈宽

【关键词】纳米银;医疗器械;命名法;毒理学;安全性评价

作者单位: 100044北京市，国家食品药品监督管理总局医疗器械技术审评中心审评四处

银离子具有很强的杀菌性，在所有金属中其杀菌活性名列第二(汞名列第一，但有毒副作用，现已不用)。多年来的研究表明，银离子对12种革兰氏阴性菌、8种革兰氏阳性菌、6种霉菌均有强烈的杀灭作用［1］。但近年来的研究表明，纳米银颗粒的抗菌性能远远大于传统的银离子杀菌剂，如硝酸银和磺胺嘧啶银，具有更好的杀菌效果。所以纳米银在医药领域也得到了广泛应用［1］。

1　纳米银研究的临床意义

当前，采用纳米银作为抗菌活性成分的医疗器械不断涌现。此类医疗器械是利用了纳米银广谱、强效、持久的杀菌能力来控制感染、加速伤口愈合等。然而，随着含纳米银产品的应用不断扩展，对纳米银的安全性和毒理学也逐渐深入。有文献报道，纳米银可诱发微核形成率增加，经纳米银处理的IMR-90(正常人肺纤维细胞)染色体畸变率达10%，提示具有潜在的遗传毒性［2］。经阴道给药后，血液、阴道黏膜、子宫组织、输卵管组织及卵巢组织内银含量均较对照组明显增高。透射电镜观察显示，阴道黏膜层许多细胞核内染色质边聚浓缩、核固缩、呈现明显的凋亡特征，可见微核形成，提示可能存在生殖毒性风险［1］。体外细胞模型研究中，纳米银体现了穿越血脑屏障的能力，是否会因此导致中枢神经毒性，尚有待进一步研究［3］。

由于国内外众多研究揭示了纳米银与传统的银离子杀菌剂不同的毒理学特性及作用机制。对含纳米银医疗器械的安全性和有效性进行评价成为医药界的一个重要研究领域。纳米材料的特性，决定了其毒理学不仅取决于其化学组成以及以质量计算的剂量，也与其粒度/粒度分布、长径比、形状、表面形貌、表面电势、表面化学、亲水/疏水性、团聚/聚集态等因素密切相关［4－11］。

由于上述原因，开展纳米银安全性评价的一个重要前提是搞清各个企业不同产品所用纳米银原材料的来源、形态、元素/化合价态、存在形式等基础信息。此类信息一般由科学术语和名称所规范和界定。而目前涉及纳米银产品的术语众多，且表述不一。很多名称是企业取的，有随意性，有时几个名称实质上指代同一种物质，而同一个名称也可能用来指代不同物质。有些名称在科学上是错误的，或者不符合纳米材料命名原则。本文意在对美国FDA及我国现有相关产品的中英文名称、术语及其定义进行梳理和规范。根据国内外现有研究结果，并结合近年来技术监管实践，提出合理可行的纳米银命名原则。

2　本文所遵循的命名原则及其依据

纳米科技是自20世纪90年代新兴的，集多学科交叉的前沿科技。由于其多学科交叉的特点，纳米科技术语的定义必然会多样化。因为各个学科和专业背景的专家都从自身学科的角度为新发现的纳米材料命名［12］。即使是纳米材料的特征尺度上限，科学界也仍然存有争论。通常，生物学科的人倾向于把该特征尺度上限增加到1 000 nm，而材料学科的人倾向于把该特征尺度上限减少到30 nm。在本文中，对于纳米尺度的限定主要参照ISO和ASTM的做法，即1～100 nm。

欧盟新出现及新识别健康风险科学委员会(SCENIHR)在其给出的纳米材料核心概念中包含了如下内容:“作为广义上的规则，如果一种材料由于其表现为独立的个体(纳米颗粒、纳米盘、纳米棒或纳米管)且一个或多个维度在100 nm及以下，从而具有与宏观材料明显不同的性质，其应定义为一种纳米材料”［13］。

在各类纳米材料的定义中，有一个问题涉及到对于前缀“nano”，即中文语境中的“纳米”的理解。ASTM E56在其纳米技术术语标准E2456-06中讨论了这一前缀的三重含义: (1) SI单位; (2)小“东西”; (3)必须与纳米技术或纳米科学相关的概念。

当前，并没有针对纳米银的确切而权威的术语定义，各个国际标准化组织也有各自的定义，但当前比较多采用的是由ISO/TC 229 WG1组织制定的ISO/TR 12802，《纳米技术——术语——核心概念的最初框架模型》以及ISO/TS 80004，《纳米技术——词汇表》系列标准。对于纳米材料定义的困难，EPA(美国环保署)在其关于纳米银的专家报告中是这样描述的“术语‘纳米’的使用是一个必须明确的关键问题，其通常的定义是在某一维度小于100 nm，同时具有独特的性质。对标准化而言，应该明确纳米银的独特性质，与此同时，也应该明确纳米银的聚集体及通过黏合剂结合的纳米银的性质”［14］。鉴于ISO/TS 80004经过众多纳米科技专家讨论和投票，基本可以反映当前国际上纳米术语和定义领域的主流意见。本文对纳米银相关术语和定义的梳理基本上遵循该标准体现的原则。

3　纳米银相关术语定义

如果为纳米银相关术语建立一个术语集，并在术语集中为每一个术语加上定义，可使这些术语不仅在目前通用，而且通过这种定义可以使所有的使用者对于术语涵义的理解趋于一致。在图书馆学中，有一个概念叫“受控词表”。它用来对信息进行索引(编目)，它是结构化的，随着使用情况变化而调整。“命名法”是一个预先设定的规则术语系统，来对某一术语进行自洽和独特地命名或分类。一个命名法则系统，类似于受控词表，帮助信息恰当地分类和提取。

本文试图利用这种方法为纳米银相关术语建立一个术语集:

3.1纳米颗粒(Nanoparticle)指以颗粒形态存在的纳米材料，分为广义和狭义两个定义。在广义定义中，其三维特征几何尺寸中至少有一个维度在纳米尺度(1～100 nm)，包括了纳米粒子、纳米棒、以及其他形态的颗粒状纳米材料。在狭义定义中，其三维特征几何尺寸全部处在纳米尺度(1～100 nm)，即仅包括球状或近球状纳米粒子。在此种情况下，也可称为纳米球(Nanosphere)。

3.2纳米银(Nano Silver或Nanosilver)指所有以金属银单质存在的纳米材料，其三维特征几何尺寸中至少有一个维度在纳米尺度(1～100 nm)。包括纳米银颗粒、纳米银晶体、纳米银涂层等。

3.3纳米银晶体(Nanocrystal Silver)指以金属银单质的结晶形态存在的纳米材料，其三维特征几何尺寸中至少有一个维度在纳米尺度(1～100 nm)。类似表述:纳米银晶粒，但规范表述应为纳米银晶体。

3.4纳米银颗粒(Silver Nanoparticle)指以金属银单质的无定形态或颗粒形态存在的纳米材料，其三维特征几何尺寸中至少有一个维度在纳米尺度(1～100 nm)。类似表述为纳米银粒子、纳米银微粒、纳米银微粉，但规范表述应为纳米银颗粒。

3.5纳米银涂层(Silver Nanocoating)指以金属银单质在基质上形成的涂层，其厚度在纳米尺度(1～100 nm)。

3.6纳米银化合物(Nano Silver compound)指以银与其他基团(如氧、硝酸根)形成的离子化合物或螯合物，其三维特征几何尺寸中至少有一个维度在纳米尺度(1～100 nm)。

3.7纳米银离子(Nano Silver Ion) 2010年前对于某些能够释放出银离子的纳米银单质或化合物的称谓，在科学上不准确，现已不太使用。

3.8纳米银凝胶(Nano Silver gel)指将纳米银颗粒分散在凝胶基质中形成的产品。

3.9纳米银复合材料(Nano Silver composite materials)指将纳米银颗粒与其他材料，通过物理或化学方法组成的新材料)此类材料的制备工艺主要有两种，其一是将纳米银颗粒分散在某个基质上;其二是将基质放入可溶性银盐溶液中，通过电化学或其他方法将纳米尺度的银单质还原到基质上形成的。目前此类产品包括纳米银－活性碳纤维、纳米银－二氧化硅胶体、纳米银－灯草复合颗粒、硅酸盐基分子筛纳米银材料等。

4　对于纳米银相关术语命名法的讨论

在命名法问题上，当前纳米科学界主要借鉴了化学物质命名原则，即美国化学文摘社(CAS)所采用的命名系统。然而，考虑到纳米材料的独特性质，简单地照搬普通化学物质的命名原则会出现很多问题。以纳米银为例，即使都是银单质所组成，仅用“纳米银”这一术语也无法区分其粒径、长径比、形状/表面形貌、表面修饰/包被。而这些因素对于纳米银产品的稳定性、团聚/聚集状态、体内蓄积、吸收、分布、代谢、排泄等与产品安全性密切相关的行为是至关重要的。

当前，在缺乏明确的命名原则的情况下，对于纳米材料的命名，通常有两个系统，其一是将“纳米”直接加在元素和化合物之前，如“纳米银”，“纳米二氧化钛”;其二是在此基础上加上形态学描述，如“纳米银颗粒”，“单壁碳纳米管”。

但对于具体的纳米银产品，如果要完全描述出其区别与其他产品的独特性，还应考虑其他方面特征，如单分散性，表面柠檬酸或PVB修饰，以及其与载体/基质的结合作用方式。完整表述举例为“单分散柠檬酸修饰纳米银颗粒－二氧化硅胶体”。

必须指出，命名法不能代替产品描述。否则，纳米银产品名称将会变得过于冗长。有效的命名法应能使得毒理学专家和监管部门的审评人员迅速确定纳米银的形态/存在形式，表面化学修饰，与其基质/其他化学物质的结合方式，从而判断出其可能存在的风险，以及所需进行的必要理化表征和毒理学试验项目。

随着纳米技术的不断进步，纳米材料制备和表征的进一步发展，以及人类对于分子水平上纳米银毒理机制研究的不断深入。纳米银的术语和命名一定会向着精确化方向发展，更利于监管部门对其安全性进行有效把握。

参考文献

1徐丽明，陈亮，李雪飞，等.纳米银凝胶的体内生殖器官毒性及体外细胞毒性研究.中国生物医学工程学会成立30周年纪念大会暨2010中国生物医学工程学会学术大会报告论文.2010.

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11Limbach LK，Wick P，Manser P，et al.Exposure of engineered nanoparticles to human lung epithelial cells: Influence of chemical composition and catalytic activity on oxidative stress.Environ Sci Technol，2007，41: 4158.

12穆拉绍夫，霍华德编，葛广路等译.纳米技术标准.第1版.北京:科学出版社，2013.

13EC Scientific Committee on Emerging and Newly Identified Health Risks (SCENIHR) to the European Commission: Opinion on the scientific aspects of the existing and proposed definitions relating to products of nanoscience and nanotechnologies.http://www.ec.europa.eu/health/ph_risk/committees/04_scenihr/docs/scenihr_o_012.pdf (2007).

14EPA Scientific Panel (Heringa et alia) : Evaluation of the hazard and exposure associated with nanosilver and other nanometal pesticide products，SAP minutes no.2010-01.http://www.epa.gov/scipoly/sap/meetings/2009/november/110309ameetingminutes.pdf (2010).

(收稿日期:2014－11－19)

doi:10.3969/j.issn.1002－7386.2015.10.040

【文章编号】1002－7386(2015) 10－1552－03

【文献标识码】A

【中图分类号】R 49