在證實(shí)3D打印排放確會(huì)引發(fā)健康問題后，CIRI呼吁改進(jìn)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(yíng)利機(jī)構(gòu)Chemical Insights Research Institute (CIRI)發(fā)現(xiàn) 3D 打印排放物可能對(duì)人類健康造成損害，即使數(shù)量很少。

在最近的一項(xiàng)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(zhǎng)絲時(shí)產(chǎn)生的煙霧下會(huì)"導(dǎo)致氣道細(xì)胞損傷和炎癥"。基于他們的研究，科學(xué)家們說，在安全距離內(nèi)操作擠壓式3D打印機(jī)，以及通風(fēng)和過濾緩解策略，應(yīng)該在這些機(jī)器周圍的安全指導(dǎo)中討論。

△在保護(hù)性實(shí)驗(yàn)室的CIRI研究所工作的研究人員。照片來(lái)自Underwriters Laboratories

摸清廢氣排放的底細(xì)

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(xué)）和CIRI的研究生Jennifer Jeon說法，他們的研究是出于對(duì)某些打印機(jī)排放的煙霧有害性的擔(dān)憂。

具體而言，科學(xué)家們認(rèn)為當(dāng)FFF系統(tǒng)加熱、冷卻和處理長(zhǎng)絲時(shí)，釋放到空氣中的化學(xué)物質(zhì)可能對(duì)操作者 "有害"。鑒于3D打印機(jī)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(huì)造成最大的風(fēng)險(xiǎn)，以及吸入揮發(fā)物的后果是 "至關(guān)重要 "的。

為了找到答案，研究人員在一個(gè)培養(yǎng)皿中培養(yǎng)了小型氣道上皮細(xì)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(cè)其反應(yīng)。然后，研究小組測(cè)量了三個(gè)小時(shí)內(nèi)顆粒的排放量，并將其輸入多路徑粒子劑量測(cè)定模型，該模型能夠確定長(zhǎng)期暴露于這些粒子對(duì)用戶肺部的影響。

△CIRI和佐治亞州立大學(xué)此前用于評(píng)估吸煙影響的設(shè)備。圖片來(lái)自CIRI

CIRI對(duì)3D打印排放物毒性的研究結(jié)果

在2021年7月進(jìn)行的研究中，研究人員的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了他們對(duì)排放物可能對(duì)3D打印機(jī)用戶的肺部細(xì)胞造成損害的擔(dān)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(yuǎn)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(xué)分析，在這一過程中，可以評(píng)估細(xì)胞的高水平代謝物，即與細(xì)胞損傷和炎癥有關(guān)的代謝副產(chǎn)品。在聚乳酸和ABS的情況下，測(cè)試顯示，打印這些材料時(shí)排放的煙霧導(dǎo)致細(xì)胞被"改變"，其中前列腺素（針對(duì)損傷或感染的化合物）尤其受到影響。

有趣的是，雖然科學(xué)家們的研究顯示，聚乳酸和ABS煙霧都可能與氣道細(xì)胞活力下降、氧化應(yīng)激、DNA損傷增加和高水平的代謝物有關(guān)，但它發(fā)現(xiàn)ABS的毒性更高，因?yàn)樵陔x打印機(jī)更遠(yuǎn)的地方收集的顆粒對(duì)細(xì)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(jī)會(huì)這樣的問題應(yīng)該在機(jī)器安全指導(dǎo)中討論，以教育用戶了解潛在的危險(xiǎn)。

該團(tuán)隊(duì)在他們的論文中說："ABS長(zhǎng)絲的排放可能比PLA更具有生物活性，盡管在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)了污染物，但ABS長(zhǎng)絲排放和相關(guān)暴露導(dǎo)致小氣道上皮細(xì)胞活力明顯下降，氧化應(yīng)激，雙鏈DNA斷裂增加，以及與細(xì)胞損傷相關(guān)的代謝物水平高。"

△FFF期間的顆粒物釋放。圖片來(lái)自BOFA

增材制造排放：一個(gè)不斷增長(zhǎng)的研究領(lǐng)域

雖然相對(duì)來(lái)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(xiǎn)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(shù)開發(fā)商BOFA國(guó)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(lái)保護(hù)自己免受傷害。

美國(guó)環(huán)境保護(hù)局（EPA）的科學(xué)家們此前也曾試圖評(píng)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(jī)構(gòu)試圖開發(fā)有關(guān)該主題的新鮮文獻(xiàn)，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(biāo)準(zhǔn)（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(fēng)險(xiǎn)。早在 2019 年，該組織就發(fā)布了“ANSI/CAN/UL 2904”，其標(biāo)準(zhǔn)副總裁 Philip Piqueira 表示，該文件將“促進(jìn)低排放打印機(jī)和打印介質(zhì)在全球市場(chǎng)上的可用性”。