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奈米國家型科技計畫-環境中奈米微粒之細胞毒性研究
人體易暴露到環境中奈米物質，例如機車引擎排放廢氣中含有機奈米微粒，工業製程排放無機奈米微粒，這些奈米微粒可透呼吸系統與皮膚進入人體內部，分散或沉積在許多器官。利用定量輸出霧化器及電噴霧氣膠產生器，來產生製備10, 25, 50和100 nm的TiO2及SiO2無機奈米微粒；並收集機車廢氣中有機奈米微粒。將奈米物質與A549, HepG2, Hela及293T四種人類不同部位的細胞株接觸，在細胞貼附時，同步添加不同濃度與種類的奈米測試物質，在0, 24, 48和72小時以MTT進行細胞毒性測試。研究成果A549, HepG2, Hela及293T等四種人類細胞株，對不同粒徑大小的無機SiO2及TiO2和有機奈米微粒毒性測試。研究結果顯示含多量PAHs成分的有機奈米微粒，對於A549, HepG2, Hela及293T等四種人類不同部位的細胞株都具有毒性，低劑量有機奈米微粒對於細胞有明顯生長抑制作用。而無機奈米顆粒對於細胞的生長和貼附確有影響；但在奈米種類、粒徑與濃度，對於細胞的生長和抑制目前尚無一致性的原則產生；低濃度的無機奈米暴露會讓細胞凋亡比例升高，其臨界濃度約在500 - 5000 ng/ml之間。然而在較高濃度時會觀察到無機奈米顆粒產生凝集的現象，對細胞的毒性呈現較不顯著反應。後續將進一步量測奈米與生物分子的聚集關聯性，並利用電灑奈米設備，釐清真實奈米暴露到細胞所造成的影響。
穩定性奈米微粒在水環境介質中之轉變
在水相環境中，穩定性奈米顆粒是否仍可持續其奈米等級，及不同水質條件對穩定性奈米顆粒之影響將會使其在水環境中有不同之型態轉換與宿命。在所合成之二氧化鈦(TiO2)奈米懸浮液中，經電子顯微鏡確認TiO2奈米顆粒粒徑大小在奈米等級，TiO2奈米懸浮液具有非常良好的穩定性，溶液中之粒子的粒徑可以維持在100 nm以下超過25天以上。在奈米TiO2顆粒濃度 6 g/L至 10 mg/L 之間，粒徑也未明顯變化，但濃度小於 1 mg/L 則會聚集。穩定性TiO2水溶液顆粒粒徑會隨pH變化，pH在TiO2之等電點加減1pH單位之外，可發現明顯的粒徑增加與沉澱現象。當水溶液中存在鹽類時，因離子電荷可壓縮電雙層，進而促使奈米顆粒聚集沉降，而且提高離子濃度會加快其奈米顆粒絮聚的現象。對此穩定型TiO2而言，隨著鹽類濃度的增加，離子強度增加後亦使絮聚現象更趨明顯，NaCl與CaCl2的臨界膠凝濃度（critical coagulation concentration, CCC）為340 meq/L與290 meq/L，而二價硫酸根(硫酸鈉)之CCC為1.4 meq/L，二價陰離子會較一價陰離子更強烈的影響壓縮電雙層，而使之聚集。相較於之前鹽類濃度影響奈米TiO2粉體之結果，這些CCC值皆較高。改變水中pH值接近pHZPC時，可使之聚集之鹽類濃度也隨之下降。低濃度HA添加TiO2之粒徑也是保持穩定的，可能由於腐植酸會吸附在顆粒的表面使顆粒穩定，當有含有過高濃度之腐植酸(50 mg/L)時，會使TiO2奈米懸浮液中之奈米顆粒與腐植酸間產生架橋作用，進而使顆粒團聚，而後沉澱。這些成果顯示此穩定型TiO2相當穩定，需高濃度鹽類或調整pH才能使之聚集。所以此類穩定性奈米材料可能存在較高潛在環境風險。隨著奈米顆粒應用的增加，穩定性良好之奈米懸浮液在水環境中之奈米微粒轉換與其宿命更須長遠研究與探討，以利未來評估奈米顆粒對環境的危害。