在證實3D打印排放確會引發(fā)健康問題后，CIRI呼吁改進安全建議

2022年10月10日，南極熊獲悉，安全研究專家Underwriters Laboratories的非營利機構(gòu)Chemical Insights Research Institute (CIRI)發(fā)現(xiàn) 3D 打印排放物可能對人類健康造成損害，即使數(shù)量很少。

在最近的一項CIRI毒性研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，人體暴露在打印ABS或PLA長絲時產(chǎn)生的煙霧下會"導致氣道細胞損傷和炎癥"。基于他們的研究，科學家們說，在安全距離內(nèi)操作擠壓式3D打印機，以及通風和過濾緩解策略，應該在這些機器周圍的安全指導中討論。

△在保護性實驗室的CIRI研究所工作的研究人員。照片來自Underwriters Laboratories

摸清廢氣排放的底細

根據(jù)論文背后的研究人員Christa Wright博士（現(xiàn)為佐治亞州立大學）和CIRI的研究生Jennifer Jeon說法，他們的研究是出于對某些打印機排放的煙霧有害性的擔憂。

具體而言，科學家們認為當FFF系統(tǒng)加熱、冷卻和處理長絲時，釋放到空氣中的化學物質(zhì)可能對操作者 "有害"。鑒于3D打印機在STEM教育環(huán)境中的日益普及，兩人因此表示，找出哪些材料和條件會造成最大的風險，以及吸入揮發(fā)物的后果是 "至關重要 "的。

為了找到答案，研究人員在一個培養(yǎng)皿中培養(yǎng)了小型氣道上皮細胞，然后將其暴露在通過3D打印ABS和PLA產(chǎn)生的顆粒物質(zhì)中，并檢測其反應。然后，研究小組測量了三個小時內(nèi)顆粒的排放量，并將其輸入多路徑粒子劑量測定模型，該模型能夠確定長期暴露于這些粒子對用戶肺部的影響。

△CIRI和佐治亞州立大學此前用于評估吸煙影響的設備。圖片來自CIRI

CIRI對3D打印排放物毒性的研究結(jié)果

在2021年7月進行的研究中，研究人員的實驗證實了他們對排放物可能對3D打印機用戶的肺部細胞造成損害的擔憂。那些暴露在高劑量ABS打印煙霧中的樣本生存能力下降了49.5%，甚至離得更遠或在相鄰房間的餐具也受到影響，盡管程度較輕。

研究小組隨后轉(zhuǎn)向代謝組學分析，在這一過程中，可以評估細胞的高水平代謝物，即與細胞損傷和炎癥有關的代謝副產(chǎn)品。在聚乳酸和ABS的情況下，測試顯示，打印這些材料時排放的煙霧導致細胞被"改變"，其中前列腺素（針對損傷或感染的化合物）尤其受到影響。

有趣的是，雖然科學家們的研究顯示，聚乳酸和ABS煙霧都可能與氣道細胞活力下降、氧化應激、DNA損傷增加和高水平的代謝物有關，但它發(fā)現(xiàn)ABS的毒性更高，因為在離打印機更遠的地方收集的顆粒對細胞活力造成了更大的損害。

鑒于他們的研究結(jié)果，研究人員并沒有呼吁采取任何過于激烈的措施，比如審查STEM環(huán)境中的ABS或PLA的3D打印。相反，這兩人說，像接近和分散有害煙霧的機會這樣的問題應該在機器安全指導中討論，以教育用戶了解潛在的危險。

該團隊在他們的論文中說："ABS長絲的排放可能比PLA更具有生物活性，盡管在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)了污染物，但ABS長絲排放和相關暴露導致小氣道上皮細胞活力明顯下降，氧化應激，雙鏈DNA斷裂增加，以及與細胞損傷相關的代謝物水平高。"

△FFF期間的顆粒物釋放。圖片來自BOFA

增材制造排放：一個不斷增長的研究領域

雖然相對來說，某些材料在3D打印過程中排放的煙霧可能是有害的，但這種危險的程度仍然沒有得到充分了解。就在去年，煙塵和顆粒提取技術開發(fā)商BOFA國際排放研究揭示了所排放的顆粒和氣體的影響，并建議用戶可以采取措施來保護自己免受傷害。

美國環(huán)境保護局（EPA）的科學家們此前也曾試圖評估用碳納米纖維加固的3D打印ABS的影響。通過其3D打印排放研究，該機構(gòu)試圖開發(fā)有關該主題的新鮮文獻，旨在幫助用戶了解潛在的問題。

在此之前，Underwriters Laboratories 本身已經(jīng)發(fā)布了 3D 打印排放的 UL 標準（https://www.shopulstandards.com/ ... spx?UniqueKey=35397），以使制造商能夠減輕任何室內(nèi)空氣污染風險。早在 2019 年，該組織就發(fā)布了“ANSI/CAN/UL 2904”，其標準副總裁 Philip Piqueira 表示，該文件將“促進低排放打印機和打印介質(zhì)在全球市場上的可用性”。