理化性質(zhì)是農(nóng)藥管理及風(fēng)險評估的起點(diǎn)，從監(jiān)管角度出發(fā)，分析納米材料的相關(guān)物理化學(xué)特性，并對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋碚?，對納米材料后續(xù)的安全性評價和風(fēng)險評估都至關(guān)重要。

OECD人造納米材料工作組（WPMN）列出了17種可用于描述納米材料的理化特性，主要?dú)w為以下4類：物理鑒別、化學(xué)鑒別、表面性質(zhì)以及與環(huán)境和暴露相關(guān)的性質(zhì)，具體包括：形狀、松散聚合體（agglomeration）及聚合體（aggregation）狀態(tài)、水溶性及分散性、結(jié)晶狀態(tài)、粉塵、晶體大小、有代表性的電子顯微鏡圖片、干燥狀態(tài)和相關(guān)介質(zhì)中的粒徑分布、比表面積、zeta電位(表面電荷) 、表面化學(xué)、光催化活性、傾倒密度、孔隙率、氧化還原電位及自由基形成的可能性等。對于正辛醇-水分配系數(shù)，盡管納米材料在脂肪或水介質(zhì)中的分布和歸趨信息非常重要，但OECD認(rèn)為納米材料的分布不受基本機(jī)制的支配，而正辛醇-水分配系數(shù)測試則是針對這些機(jī)制開發(fā)的，其結(jié)論是在大多數(shù)情況不應(yīng)將正辛醇-水分配系數(shù)用于評估納米材料。

2014年WPMN發(fā)布了《人造納米材料物理化學(xué)特性和測試準(zhǔn)則專家會議報告》（OECD 2014 第41號）。該報告為評估納米材料的松散聚合體和聚合體，確定納米顆粒大小、表面積、孔隙率和表面反應(yīng)性等提供了指導(dǎo)，并對現(xiàn)有的OECD測試準(zhǔn)則如何適用于納米材料理化性質(zhì)測試，以及是否有必要更新或制定新的測試準(zhǔn)則和/或指導(dǎo)文件等內(nèi)容進(jìn)行了具體分析。但明確在解決涉及納米材料的具體測量問題之前，需要解決有關(guān)計量學(xué)和納米計量學(xué)的一般事項。

對于松散聚合體和聚合體，OECD 認(rèn)為松散聚合體用于描述結(jié)合力較弱的顆粒，聚合體用于描述結(jié)合力較強(qiáng)的顆粒，但二者之間的界限取決于具體情況，OECD建議在參考現(xiàn)有ISO標(biāo)準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)上，制定一個關(guān)于分散、聚集與聚合的新試驗準(zhǔn)則，對聚合體中主要顆粒數(shù)目、聚合體的粒徑分布和平均粒徑等進(jìn)行測定。另外，Zeta電位是決定納米顆粒是否結(jié)塊、聚集、沉降、絮凝或保持懸浮狀態(tài)的關(guān)鍵因素，且測量Zeta電位以確定等電點(diǎn)與納米材料的歸趨和暴露性質(zhì)及其相關(guān)，因此也有必要在參考現(xiàn)有ISO標(biāo)準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)上制定新的試驗準(zhǔn)則。粒度則為納米顆粒的毒理學(xué)研究提供了必要的計量基礎(chǔ)。與非納米級材料相比，納米顆粒尺寸與天然生物大分子的尺寸相似（DNA雙螺旋直徑為2納米），遷移到人體組織和生物體中的能力增強(qiáng)，因此有可能對生物過程造成干擾，導(dǎo)致額外的健康問題。

但粒徑測定方法需要基于一系列不同的物理原理來確定粒徑和粒徑分布，OECD在報告中列出了球體、非球體和環(huán)境、健康和安全（EHS）樣品的首選納米粒子尺寸和納米粒子尺寸分布測量方法。報告同時討論了孔隙率、表面積及表面電荷等與納米材料表面化學(xué)相關(guān)的其他理化參數(shù)。與非納米材料相比，納米材料的表面積（相對于體積）要大幾個數(shù)量級，因此，表面分子和功能團(tuán)的特性更有可能主導(dǎo)整體的生物互動，表面化學(xué)是決定納米材料危害的一個重要因素。

表1：OECD正在制定的納米材料理化性質(zhì)測試指南。

表 2：OECD已發(fā)布的與納米材料理化相關(guān)的其他文件

OECD 討論認(rèn)為納米材料監(jiān)管在理化領(lǐng)域的疑難點(diǎn)主要在于：

首先，需要對納米材料在干燥狀態(tài)、在相關(guān)介質(zhì)中的懸浮狀態(tài)，以及在暴露于器官和細(xì)胞后的狀態(tài)進(jìn)行分開表征，且目前對于產(chǎn)品理化性質(zhì)與其特定負(fù)面影響的關(guān)聯(lián)性理解并不完善，需要針對不同種類納米材料分別制定理化性質(zhì)資料清單，并將與其可能導(dǎo)致的負(fù)面影響進(jìn)行對應(yīng)。

其次，在納米材料的全生命周期管理過程中，依據(jù)其顆粒大小及形狀的不同，其理化性質(zhì)可能在環(huán)境或生物暴露過程中發(fā)生變化，如聚合性、表面電荷、表面積、溶解性和降解等，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的安全性數(shù)據(jù)隨之發(fā)生改變。

再者，用蛋白質(zhì)和其他生物大分子包裹做成的納米懸浮液，因大分子的組成比較復(fù)雜且不斷變化，意味著在不同的環(huán)境介質(zhì)中，包裹大分子的數(shù)量和類型都有可能不同。這種大分子的表面吸收可以改變納米材料的內(nèi)在性質(zhì)，以及在細(xì)胞和器官中的吸收和歸趨。因這種交互關(guān)系的復(fù)雜性，也會為相關(guān)數(shù)據(jù)的產(chǎn)生增加難度。

最后，同一納米材料不同的生產(chǎn)企業(yè)之間甚至同一生產(chǎn)廠家不同的批次之間產(chǎn)品理化性質(zhì)差別可能會較大。因其可能對產(chǎn)品安全性數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，所以需要格外關(guān)注，例如多層納米管在長度、金屬含量、聚合性以及表面化學(xué)上的變化都會對毒理學(xué)產(chǎn)生影響。

盡管OECD 在其相關(guān)文件中討論的納米材料的范圍遠(yuǎn)大于納米農(nóng)藥，且并不涵蓋產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)等其他產(chǎn)品化學(xué)領(lǐng)域監(jiān)管的相關(guān)要求，但其所述理化部分的內(nèi)容仍然可以為納米農(nóng)藥質(zhì)量管理提供重要參考。如確定那些理化指標(biāo)及方法對納米農(nóng)藥進(jìn)行定性，才能夠在此基礎(chǔ)上確保后續(xù)產(chǎn)品安全性數(shù)據(jù)的一致性等。

參考文獻(xiàn)：

OECD Series on the safety of manufactured nanomaterials No. 103: Important issues on risk assessment of manufactured nanomaterials