执行摘要
本报告概述了经合组织制造纳米材料工作组（WPMN）关于二维碳化钛MXenes的案例研究及其相关研讨会的主要发现。该案例研究旨在识别MXenes在安全、可持续性和监管方面的潜在问题，并提出相应的后续行动方案。
MXenes概述： MXenes是一类由过渡金属碳化物或氮化物组成的二维先进材料，具有亲水性、导电性、高强度和刚度、表面基团可调等特点，使其在储能、催化、电磁屏蔽、生物医学和环境应用等领域具有广泛潜力。MXenes的合成通常涉及从三维MAX相中提取，其通式为Mn+1XnTx，其中M代表早期过渡金属，X是碳或氮，T代表表面终止基团。
案例研究方法： 案例研究应用了Early4AdMa系统，通过文献搜索和专家访谈，识别了MXenes在安全、可持续性和监管方面的潜在问题。研究重点关注碳化钛MXenes，因其是目前研究最广泛的类型。
主要发现：
- 安全评估：
- 尽管目前没有明确证据表明MXenes具有高度急性毒性，但现有研究质量和报告有限，无法得出确切结论。
- 研究中存在的问题包括：细胞毒性潜力存在差异、分散方法和技术报告不足、缺乏通用基准材料、转化产物和命运不明确、以及监测MXenes及其转化产物的方法可靠性尚不确定。
- 建议采取的后续行动包括：提高实验研究质量意识、开发监测MXenes及其转化产物的方法、开展肺毒性、遗传毒性和长期影响研究。
- 环境评估：
- 可用的相关研究很少，主要集中在抗菌和抗真菌作用，且研究质量有限。
- 有限的研究表明MXenes对环境物种的急性毒性较低，但缺乏长期毒性信息。
- 建议采取的后续行动包括：使用环境生物和标准进行生态毒理学研究、提高实验研究质量意识、开展环境归宿和暴露研究。
- 可持续性：
- MXenes的传统合成方法涉及使用强酸和高温，对环境和水生生物有害。
- 现有的生命周期评估（LCA）仅限于小规模或实验室规模的生产，缺乏大规模生产的信息。
- 关于MXenes的废弃物或回收利用的信息有限。
- 建议采取的后续行动包括：开展大规模生产和摇篮到坟墓LCA、探索MXenes的可回收性和再利用性、探索低能耗生产工艺和/或使用回收材料。
- 监管框架：
- MXenes的物理化学表征在技术上是可行的，但安全测试样品制备方面存在挑战。
- 现有的测试方法可能需要重新评估或新开发，以解决MXenes样品制备、分析以及特定作用模式或毒性机制等问题。
- 建议采取的后续行动包括：评估是否需要补充信息需求、探讨所有MXenes类型在化学品立法中作为纳米材料或纳米形式进行处理、开发MXenes的样品制备方案和分析方法。
研讨会讨论： 研讨会参与者认为，MXenes的毒性可能受横向尺寸、层数、总厚度和表面终止基团等特征的影响，当前信息需求可能需要对MXenes进行额外调整。此外，还讨论了分散质量、基准材料、以及其他二维材料的潜在问题。
潜在问题的优先级和后续行动：
- 人类健康： 缺少（生态）毒理学信息和研究质量有限。
- 环境： 缺少（生态）毒理学信息和研究质量有限。
- 可持续性： 现有生命周期评价的范围有限。
- 监管框架： 现有的测试方法是否涵盖所有相关的毒性机制存在不确定性。
结论： MXenes具有巨大的应用潜力，但其在安全、可持续性和监管方面仍存在许多挑战。需要进一步研究和合作，以解决这些问题，并确保MXenes的安全和可持续使用。
