在消费者使用过程中的纳米颗粒特征（如，可变的颗粒尺寸分布）可能区别于在实验环境中建立的颗粒特征（如，稳定的颗粒尺寸分布）。纳米材料的粒度、尺寸分布/团聚状态等因素对于确定其危害非常重要，因此，纳米材料的实验环境应覆盖比非纳米材料更大范围的暴露场景，使得后期能够外推消费者使用该纳米化妆品时的暴露情况（例如不同的粒径）。

　　纳米颗粒的尺寸分布信息对于计算尺寸依赖的摄入量以及后续的内部暴露量非常重要。多项研究表明纳米颗粒的摄入和后续的体内分布可能取决于其颗粒尺寸（Lankveldetal.,2010;Bachleretal.,2015），因此这些颗粒相应的尺寸分布需纳入考虑。

　　经皮暴露量

　　原则上可按照SCCS指南（SCCS/1602/18）所概述的方式计算纳米材料的经皮暴露量。但是，由于关注的指标可能是颗粒数，因此可能需要基于颗粒数计算经皮暴露量。此外，由于颗粒摄入量取决于颗粒的尺寸大小，因此还应考虑化妆品中纳米颗粒的尺寸分布，从而可以通过外部暴露量计算内部暴露量。

　　吸入暴露量

　　化妆品原料可能以吸入的方式进入人体。化妆品原料的可吸入量决定了其肺部暴露量，并且部分吸入组分可沉积在呼吸道中。暴露量或沉积量可以通过吸入物质的某些固有特性进行归一化，例如其颗粒尺寸、质量、表面积或其他特征。吸入物质沉积后，其作用的生物学靶点可能存在于呼吸道本身（肺各部位的局部暴露），也可能在体内其他部位，如通过粘膜纤毛清除而进入胃肠道、跨肺泡屏障转运（吸收）异位、通过淋巴或血液循环进行分布（系统暴露）。

　　吸入和沉积的颗粒会不断地从呼吸道清除。通过粘膜纤毛清除和吞噬作用清除两种不同的机制，可以从肺部清除所吸入的不溶性颗粒。另外，游离颗粒可能从肺泡区域转移进入淋巴系统或肺间质。根据可溶性颗粒的亲脂性、亲水性和/或颗粒大小，它们可能在物理清除之前发生溶解。通过动物实验研究发现，当纳米材料大量存在并聚积在大鼠肺泡中时，巨噬细胞无法清除过量的颗粒，该现象称作“肺负荷超载”。因此，可能引发慢性刺激、慢性炎症和细胞因子释放，从而导致局部毒性作用。例如，当大鼠吸入大量粉尘导致肺部正常的颗粒清除机制下降时，观察到TiO2纳米颗粒（以及其他微粒）的致癌风险。但是，尚未建立大鼠模型“肺负荷超载”与人类风险评估（例如，肺致癌性）的相关性，并且在科学上仍存在争论。

　　由于只有直径小于10μm的颗粒和液滴能够通过吸入进入肺部，因此粒径决定了吸入暴露量。肺中的颗粒沉积取决于颗粒的大小、密度和吸湿性（物质从周围环境吸附和保持水分子的能力），并且受局部解剖结构和气流的影响，参见Braakhuis等人（2014）的综述。根据该报告，直径在10nm-100nm范围内的纳米材料能够优先进入肺泡区域。对于上述直径范围（10nm-100nm）的颗粒，纳米材料的沉积主要取决于纳米材料在吸入空气中的扩散（布朗运动），而与密度的相关性较小。对于大于100nm的颗粒（或团聚体），扩散的可能性较小，其密度更大程度上决定了沉积的位置和程度。

　　同样，尺寸分布对于计算经吸入的内部暴露量至关重要。颗粒形状也可能影响在呼吸道中的沉积速率。按照尺寸，《英国采用的欧洲标准BSEN481（1993）》将沉积在肺部不同区域的颗粒分为三种类型：可吸入颗粒、胸腔颗粒和肺泡颗粒。纳米颗粒属于可吸入颗粒中的更小尺寸分类，称为超细颗粒（PM0.1），即具有空气动力学直径dae≤0.1μm的颗粒（英国标准协会，1993）。

　　吸入暴露量与拟用作喷雾的产品（SCCS/1539/14）以及存在于肤用产品的挥发性化妆品原料有关，可以通过暴露模型或实验方法进行评估。

　　ConsExponano是一种可用于评估纳米材料吸入暴露量的模型工具。ConsExponano基于ConsExpo工具（Delmaar和Bremmer，2009）中用于喷雾产品的模块，该工具最初开发时是用于估算喷雾产品中溶解物质的暴露量。对该ConsExpo模块加以改造，使其用于估算纳米材料的暴露量，也适用于含有颗粒的其他产品，例如粉末产品。ConsExponano中的核心指标是肺泡负荷，这是基于一项发现，即吸入纳米材料最相关的影响是诱发肺泡炎症（Braakhuisetal.,2014）。决定这种影响的最关键因素是纳米材料所引起的肺泡负荷的量级和持续时间。为了估算使用含纳米材料的喷雾产品所引起的肺泡负荷，ConsExponano将两项模型相结合：一是估算室内空气中外部气溶胶浓度的模型，一是估算吸入的气溶胶在肺泡区域的沉积和清除情况的模型。ConsExponano提供了基于质量的吸入暴露量，同时，由于纳米颗粒暴露量的最合适剂量指标仍存在争论，因此该工具还提供了其他替代性的剂量指标，例如颗粒总数或总表面积（Braakhuisetal.,2015;Duffinetal.,2007;Sayesetal.,2010;Schmidetal.,2009）。

　　对于含有纳米材料的喷雾类产品，外部暴露量的另外一种评估方法是测量产品罐喷出的气雾剂中的粒径分布。在此基础上，可以计算针对尺寸的暴露量。在该方法中，需要对液滴大小以及液滴中纳米材料的分布进行详细表征（Lorenzetal.,2011）。仅仅确定所产生的液滴尺寸分布是不够的，还需要补充经干燥后残留气溶胶颗粒的尺寸分布。此外，应对用于试验的喷雾进行选择，使其覆盖气溶胶产生的最坏情况（即，通常为极小液滴的最大化分布）。为此，必须考虑喷雾罐、喷雾嘴和喷雾配方对所生成气雾剂的液滴尺寸分布的影响，并因此影响可吸入颗粒的粒径分布。

　　当喷雾中的液滴尺寸分布小到足以到达肺部时，需要计算纳米颗粒的沉积量。多项模型可用于估算气溶胶和/或颗粒的总体和局部肺沉积量，例如人体呼吸道模型（HRTM）（国际放射防护委员会-ICRP,1994,2002a,b）、NCRP模型（全国辐射防护与测量委员会）、IDEAL模型（气雾入肺/离肺的吸入、沉积和呼出）或MPPD模型（多路径颗粒剂量测定法）。

　　在这些方法中，HRTM（ICRP1994,2002a,b）和MPPD（Asgharianetal.,1995;Asgharianetal.,2001;Casseeetal.,2002）是使用最为广泛的两个模型。HRTM模型是基于实验数据的半经验模型，用于在良好控制条件下的人体内颗粒局部沉积（请参见第4.4.2.2节）。例如，Lorenz等人（2011）已将其用于喷雾剂中纳米颗粒的实践，根据喷雾的粒径分布计算出了呼吸道各个区域的特定外部暴露量。其他研究人员也开发了类似的、更加用户友好的剂量测定软件，例如MPPD模型。

　　HRTM模型是由ICRP开发，可用于估算呼吸道中吸入颗粒的沉积剂量。它是基于实验数据的半经验模型，用于在良好控制条件下的人体内颗粒局部沉积。该模型将呼吸道分为两个部分（见图）：胸外（ET）气道和胸腔（TH）气道。胸腔区域包括支气管（BB：气管，支气管）、细支气管（bb）、肺泡间质区域（AI）（即气体交换区域，气道生成）和胸腔淋巴结。胸外区域是鼻前通道（ET1）、鼻后通道、咽和喉（ET2）以及胸外淋巴结。

图：HRTM模型对呼吸道区域的定义

　　ET1：包括前鼻通道的胸外区域；ET2：包括后鼻道、咽和喉的胸外区域；BB：支气管区域；bb：细支气管区域；AI：肺泡间质区域。图摘自ICRP出版物89（图5.1，第88页，2002a）

　　HRTM模型可评估所有尺寸颗粒（0.6nm–100mm）在每个区域中的沉积比例。对于胸外（ET）区域，测得的沉积效率与粒径和空气流量的特征参数有关，并按解剖尺寸缩放以预测不同解剖条件下（例如年龄、性别）的沉积情况。对于胸腔（TH）气道，一项理论模型用于计算支气管、细支气管和肺泡间质区域中每个区域的颗粒沉积，并量化受试者肺部大小和呼吸频率的影响。

　　该模型描述了从呼吸道清除颗粒的几种途径。沉积在ET1中的部分颗粒能够通过鼻吹气等外部方法清除。在其他区域，清除方式可包括颗粒向消化道运动（粘膜纤毛运送）、淋巴系统清除（颗粒向引流淋巴结的运送）以及呼吸道颗粒中的物质吸收进入血液，具体取决于沉积颗粒的物理和化学形式。HRTM模型默认在ET1区域中没有吸收发生，并默认在其他肺部所有区域（包括淋巴结）的吸收速率相同。在不同的评估中可以设定不同的默认值。

　　MPPD模型是另一个沉积模型。该确定性模型可以计算整个人体肺室中的颗粒沉积总体情况。相比于ICRP模型，MPPD模型允许选择不同的粒径范围和暴露条件，并允许在大鼠、恒河猴、小鼠、猪、绵羊和人类之间选择接受暴露的物种。这使得该模型能够模拟在不同吸入场景下的颗粒沉积，并将暴露于气溶胶的受试者的年龄等因素纳入考虑范围。

　　质量中值空气动力学直径（MMAD）和几何标准差（GSD）确定了在呼吸系统中的沉积部位。大颗粒或液滴通过撞击沉积在肺的上呼吸道中（口咽和气管支气管区域），这些区域的气流速度高且呈湍流。0.5-5μm粒径的颗粒通过沉降的方式沉积在细支气管末端和肺泡区域。GSD值越大，气溶胶在呼吸道中的沉积位置越多。纳米颗粒可以到达肺泡腔并沉积在肺泡中，部分颗粒由于仍分散在吸入的空气中，因此也同样会被呼出。

　　经口暴露量

　　经口暴露与牙膏、漱口水或口红等产品类别有关，因为这些产品可能会被误食。对于经口暴露量的计算，纳米材料与其他化妆品原料的计算方法原则上相同。

　　不同的是，由于胃中的低pH值和整个胃肠道中的高离子强度，纳米颗粒的大小和团聚状态可能发生变化，甚至可能失去其纳米独有的特性，例如发生分解或溶解。这类纳米材料的性质和作用与相应离子的性质和作用更相似（Oberd?rster,2000；Utembeetal.,2015），因此一旦失去纳米属性，就无需再考虑其纳米方面的问题。EFSA（2018）认为，以下几种特征可能显示失去纳米特性、进而降低了纳米材料的暴露机会：在水、食品基质或胃肠液中的高降解率；（生物）可降解为非纳米尺寸产品；形成较大的聚集体（>100nm）；纳米颗粒固定或嵌于其他基质中（例如，用作食品接触材料的聚合物复合材料）。

　　因此，建议首先测试在胃肠道条件下纳米材料或纳米级降解产物是否仍以纳米颗粒形式存在。例如，可以通过体外消化试验进行模拟测试（EFSA,2018）。另外，纳米材料在其他模拟体液中（例如，在溶酶体条件下）的一般生物降解性信息同样或可说明纳米材料在胃肠道条件下是否稳定（Utembeetal.,2015），进而是否可以被吸收并在体内积累。

　　由于可能经口暴露的纳米材料非常少，因此，在实际情况中对胃肠道的局部作用可能较为有限。但是也可能存在例外，比如，有报道称TiO2-纳米颗粒暴露与结肠炎之间存在关联（Bouwmeester等2018年论文及其引用的参考文献）。在不具备纳米材料生物降解信息的情况下，如果由“外部”胃肠道暴露量计算基于质量的系统暴露量，需假定所有纳米材料是以添加至产品中的相同形式摄取。

　　﹝本文翻译自译文《化妆品中纳米材料安全评估指南》——欧盟消费者安全科学委员会（2019年10月版）﹞

　　（深圳市药品检验研究院刘杵胜，王晓炜；中国食品药品检定研究院化妆品安全技术评价中心苏哲，王钢力；中国科学院长春应用化学研究所张海元）

(责任编辑：庞雪)