二氧化钛 (TiO2) 是一种广泛使用的化合物，已应用于我们日常生活中的众多产品中。它以其明亮的白色和出色的不透明度而闻名，使其成为 油漆、涂料、塑料、纸张、油墨甚至某些食品和化妆品制造中的热门选择。鉴于其广泛使用，了解其对人类健康的潜在影响已成为重要研究和关注的主题。本文旨在全面分析二氧化钛对人类健康影响的各个方面，深入研究现有的科学知识和该领域正在进行的争论。
二氧化钛以三种主要晶型存在：金红石、锐钛矿和板钛矿。金红石是最常见和最稳定的形式，而锐钛矿由于其在某些条件下具有更高的反应性而经常用于光催化应用。 TiO2 具有多种特性，使其在各个行业中备受青睐。它的高折射率赋予其优异的光散射能力，这就是为什么它被用来提高油漆和纸张等产品的白度和亮度。例如，在油漆行业，二氧化钛可占某些白色油漆总体积的25%，显着提高其遮盖力和美观度。
在塑料行业中，将其添加到聚合物中以提供不透明度和颜色稳定性。许多常见的塑料产品，例如食品容器和玩具，可能含有二氧化钛。在食品工业中，它被用作食品着色剂（欧洲为 E171），主要目的是为某些产品（如糖果、口香糖和一些乳制品）赋予白色。在化妆品中，它用于防晒霜、粉底和粉饼等产品中，以提供紫外线防护并通过赋予皮肤光滑均匀的色调来增强皮肤的外观。
人类可以通过多种途径接触二氧化钛。最常见的方法之一是通过吸入。 油漆制造业、采矿业（二氧化钛通常作为副产品开采）和二氧化钛纳米颗粒生产等行业的工人吸入粉尘或气溶胶形式的化合物的风险较高。例如，在油漆工厂中，在混合和研磨含有二氧化钛的原材料的过程中，细颗粒可能会释放到空气中并被工人吸入。
另一种接触途径是摄入。当食品中存在二氧化钛并被食用时，就会发生这种情况。如前所述，它被用作各种食品中的食品添加剂。尽管食品中的使用量通常受到监管，但随着时间的推移，仍然存在累积暴露的可能性。此外，儿童可能面临更高的摄入风险，因为他们更有可能将物体放入口中，并且如果这些物体涂有含二氧化钛的材料，例如某些玩具或油漆ed表面，他们可能会摄入少量该化合物。
皮肤暴露也是可能的。这对于含有二氧化钛的化妆品尤其重要。当这些产品涂在皮肤上时，一些二氧化钛颗粒有可能渗透皮肤，尽管这种渗透的程度仍然是一个研究课题。例如，就防晒霜而言，通常大量涂抹在皮肤的大面积上，因此皮肤接触二氧化钛的可能性很大。
在实验室环境中使用细胞培养进行的体外研究为二氧化钛对人类健康的潜在影响提供了宝贵的见解。其中许多研究都集中在二氧化钛颗粒的细胞毒性上。细胞毒性是指物质对细胞造成损害的能力。一些体外实验表明，二氧化钛纳米粒子可以诱导细胞氧化应激。
当活性氧（ROS）的产生与身体的抗氧化防御之间不平衡时，就会发生氧化应激。当二氧化钛纳米颗粒与细胞相互作用时，它们会产生 ROS，进而损害 DNA、蛋白质和脂质等细胞成分。例如，一项使用人肺上皮细胞的研究发现，暴露于一定浓度的二氧化钛纳米粒子会导致ROS产生增加，并随后损害细胞膜完整性。
除了氧化应激之外，体外研究还研究了二氧化钛的潜在遗传毒性。基因毒性是指物质对 DNA 造成损害的能力。一些实验表明，二氧化钛纳米颗粒可能有可能导致 DNA 链断裂或突变。然而，应该指出的是，体外研究的结果并不总是直接转化为体内情况，因为体内复杂的生物环境可以改变化合物的行为和效果。
体内研究涉及对动物等活生物体进行的实验，并在一定程度上对人类进行实验，对于了解二氧化钛对健康的现实影响至关重要。动物研究一直是该领域体内研究的支柱。例如，在啮齿动物研究中，研究人员研究了吸入二氧化钛粉尘对呼吸系统的影响。
研究表明，长期吸入高浓度的二氧化钛颗粒会导致肺部炎症。这种炎症可能会发展为更严重的病症，例如纤维化，其中正常肺组织被疤痕组织取代，损害肺功能。在一项针对大鼠的特定研究中，暴露于二氧化钛纳米颗粒几个月会导致肺部炎症标志物显着增加，例如白细胞介素 6 和肿瘤坏死因子 α。
除了呼吸系统影响外，体内研究还探讨了对其他器官系统的潜在影响。一些研究表明，二氧化钛纳米颗粒在摄入或吸入后可能会在肝脏和肾脏中积聚。在一项针对小鼠的研究中发现，通过口服途径接触二氧化钛纳米颗粒一段时间后，肝脏中某些与肝损伤或应激相关的酶的水平会增加。然而，这些发现对人类健康的重要性仍在评估中，因为动物和人类之间的生理和新陈代谢存在差异。
人类流行病学研究在评估二氧化钛对人类健康的真正影响方面发挥着至关重要的作用。这些研究涉及观察和分析以各种方式接触二氧化钛的人群的疾病模式和健康结果。
重点关注的领域之一是二氧化钛接触量较高的行业的工人，例如油漆制造业和采矿业。一些流行病学研究报告称，这些工人患呼吸道疾病的风险增加。例如，一项针对油漆工厂工人的研究发现，与接触较少的人相比，长期接触含二氧化钛粉尘的人患慢性阻塞性肺病 (COPD) 的几率更高。
然而，值得注意的是，混杂因素可能会使这些研究的解释变得复杂。吸烟习惯、接触其他污染物以及个体遗传差异等因素都会影响呼吸道疾病的发展，并且可能很难与二氧化钛接触的影响分开。例如，这些行业的许多工人也可能是吸烟者，而吸烟是众所周知的慢性阻塞性肺病的危险因素。因此，在这些流行病学研究中，将呼吸系统疾病风险的增加完全归因于二氧化钛暴露是具有挑战性的。
二氧化钛的监管状况因地区和应用而异。例如，在欧盟，用作食品添加剂的二氧化钛（E171）近年来受到严格审查。 2021年，欧洲食品安全局（EFSA）重新评估了E171的安全性，得出的结论是需要进一步研究以澄清其潜在的基因毒性和其他健康影响。
由于这次重新评估，一些欧洲国家已采取措施限制或禁止使用二氧化钛作为食品添加剂。相比之下，在美国，食品和药物管理局 (FDA) 通常认为，按照良好生产规范使用二氧化钛，可安全用于食品、化妆品和药品。然而，FDA 也承认，需要更多的研究来充分了解其潜在的长期健康影响。
在职业健康领域，许多国家的监管机构都规定了工作场所二氧化钛粉尘的接触限值。例如，美国职业安全与健康管理局（OSHA）制定了二氧化钛的允许暴露限值（PEL），旨在保护工人免受过度吸入暴露。这些限制是基于建立时的最佳可用科学知识，但随着新研究的出现，它们可能需要修改。
虽然大部分研究都集中在二氧化钛的潜在风险上，但考虑其潜在的健康益处也很重要。在防晒霜中，二氧化钛是提供紫外线 (UV) 辐射防护的关键成分。
太阳的紫外线辐射会导致各种皮肤问题，包括晒伤、过早衰老和增加患皮肤癌的风险。二氧化钛的作用是散射和反射紫外线，防止紫外线穿透皮肤。含有足够浓度二氧化钛的防晒霜可以提供广谱防护，抵御 UVA 和 UVB 射线。例如，含有 10% 浓度二氧化钛的防晒霜可以阻挡大约 95% 的 UVB 射线和很大一部分 UVA 射线。
除了在防晒霜中的用途外，二氧化钛还因其在环境修复光催化应用中的潜在用途而受到研究。在这些应用中，二氧化钛纳米颗粒可用于在光的影响下分解有机化合物和某些气体等污染物。尽管大规模的实际应用仍在开发中，但这可能会对空气和水质产生积极影响。
总之，二氧化钛是一种广泛使用的化合物，在我们的日常生活中具有多种应用。关于其对人类健康影响的研究是复杂且持续的。虽然体外和体内研究已经提供了一些潜在风险的迹象，例如细胞毒性、基因毒性以及对呼吸和其他器官系统的影响，但由于混杂因素，将这些发现转化为人类流行病学情况并不总是那么简单。
二氧化钛的监管状况也各不相同，不同地区根据现有的科学证据采取不同的方法。显然，需要更多的研究来充分了解二氧化钛对健康的长期影响，特别是在其作为食品添加剂的用途以及暴露水平相对较高的职业环境中。
另一方面，二氧化钛还具有潜在的健康益处，特别是在防晒霜的紫外线防护及其在环境修复中的潜在应用方面。总体而言，考虑到潜在风险和收益的平衡和全面的方法对于就各种行业和产品中二氧化钛的持续使用和监管做出明智的决策至关重要。
