河北麥森二氧化鈦納米材料的介紹
納米材料定義
納米材料是指三維空間尺度至少有一維處于納米量級(1-100nm)的材料，它是一種典型的介觀系統(tǒng)，處于原子族和宏觀物體交界的過渡區(qū)域，既非微觀系統(tǒng)，也非宏觀系統(tǒng)，具有一系列特異的物理化學(xué)性質(zhì)。納米材料可分為兩個(gè)層次，即納米微粒和納米固體。納米微粒是指單個(gè)納米尺寸的超微粒子，納米微粒的集合體稱為超微粉末或納米粉。納米固體是由納米微粒聚集而成，它包括三維納米塊體、二維納米薄膜和一維納米線。納米粒子(有時(shí)稱為納米晶)的特性主要有四方面效應(yīng)：小尺寸效應(yīng)、大比表面積、量子尺寸效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)。
二氧化鈦納米材料的特性
二氧化鈦納米材料主要有三大特性：超微性、高效光催化活性和紫外吸收性。
二氧化鈦納米材料對皮膚的作用
經(jīng)試驗(yàn)，一般情況下二氧化鈦納米材料只在皮膚角質(zhì)層表面成膜，無法進(jìn)入表皮、真皮及皮下組織，最可能進(jìn)入皮膚的方式是進(jìn)入毛囊孔。在皮膚表面容易被洗去。另外，有極少研究認(rèn)為，二氧化鈦納米材料可通過皮膚角質(zhì)層的細(xì)胞間隙而非毛囊孔進(jìn)入皮膚顆粒層;也有研究認(rèn)為，在使用含二氧化鈦納米材料的防曬劑時(shí)，會導(dǎo)致在田間作業(yè)的人特別是飲酒嗜好者對有毒除草劑通過皮膚吸收的增加。
二氧化鈦納米材料對皮膚功能的影響
二氧化鈦納米材料吸收紫外線后會產(chǎn)生自由基，極有可能對皮膚造成損傷。產(chǎn)生自由基的原理：由于二氧化鈦納米材料的電子結(jié)構(gòu)是由價(jià)電子帶和空軌道形成的導(dǎo)帶構(gòu)成的，當(dāng)其受到紫外線照射時(shí)，比其禁帶寬度(銳鈦礦型為3.2eV，金紅石型為3.0eV)能量大的光線被吸收，使價(jià)帶的電子激發(fā)至導(dǎo)帶，結(jié)果使價(jià)帶產(chǎn)生空穴，形成容易移動且活性極強(qiáng)的電子-空穴對。這樣的電子-空穴對，一方面可以在發(fā)生各種氧化還原反應(yīng)時(shí)相互之間又重新結(jié)合，以熱量或者產(chǎn)生熒光的形式釋放能量;另一方面可解離成在晶格中自由遷移到晶格表面或其它反應(yīng)場所的自由空穴和自由電子，并立即被表面基團(tuán)捕獲。通常情況下，二氧化鈦會使表面水活化產(chǎn)生表面羥基捕獲自由空穴，形成羥基自由基，而游離的自由電子很快會與吸收態(tài)氧氣結(jié)合產(chǎn)生超氧自由基。種種試驗(yàn)結(jié)果表明，二氧化鈦納米材料在紫外線的照射下，可能會使皮膚角質(zhì)層失去抵御能力;在紫外線的照射下，二氧化鈦納米材料在人體皮膚上所產(chǎn)生(光催化反應(yīng))的ROS(活性氧族)會改變細(xì)胞的某些正常功能;二氧化鈦納米材料影響細(xì)胞行為的程度不取決于樣品表面積，較小的納米顆粒和較大的納米顆粒效果相當(dāng)，真正與細(xì)胞毒性緊密相關(guān)的是納米顆粒的復(fù)合晶型。例如，銳鈦礦型二氧化鈦的毒性是等量金紅石型二氧化鈦的100倍，有最強(qiáng)細(xì)胞毒性的二氧化鈦樣本，同樣也是最高效的活性氧基團(tuán)的產(chǎn)生者。
如何消除防曬化妝品中二氧化鈦納米材料可能產(chǎn)生的氧活性基團(tuán)
有研究發(fā)現(xiàn)，摻雜錳自后可以減少90%的自由基;有人也考慮改變二氧化鈦的結(jié)構(gòu)或者用沸石包裹二氧化鈦納米材料以減少光照下ROS在人體細(xì)胞中產(chǎn)生;加入抗氧化劑如谷光甘肽(GSH)和維生素E類似物TROLOX可以有效降低催化的蛋白質(zhì)酪氨酸酶硝化。整體來講，二氧化鈦納米材料作為惰性金屬氧化物，性質(zhì)相對穩(wěn)定、無毒，可以比較安全地降低紫外線的強(qiáng)度。
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