评估来自3D 打印设备的颗粒物和有机化合物混合物在 Balb/c 3T3-1-1 细胞中致癌潜力

为什么 3D 打印废气很重要

台式 3D 打印机已经从工厂走进课堂、办公室和家庭。它们因能快速、低成本地制造定制零件而广受欢迎，但在运行时也会释放出看不见的微小颗粒和化学蒸气。几起教师在多年使用这些设备后罹患罕见癌症的案例报道引发了一个简单的问题：常见 3D 打印塑料产生的颗粒和化学物质混合物，是否会悄悄损害我们的细胞，进而增加致癌风险？

研究者想弄清的事情

本研究聚焦于熔融沉积建模（FDM）打印机，它们熔化两种常见塑料：用于耐冲击性的 ABS，以及常被宣传为更环保选项的 PLA。早期研究已显示，用这些材料打印会释放出大量微观颗粒和一系列工业化学物质，其中包括一些被主要卫生机构列为可能或已知致癌物。然而，关于颗粒与溶剂等伴随化学物混合后对活细胞影响的了解几乎为空白。研究团队旨在测试：在实验室中，现实条件下的颗粒与关键伴随化学物混合物是否会推动小鼠细胞出现早期类似癌变的改变。

团队如何测试 3D 打印排放

科学家收集了在打印 ABS 和 PLA 丝材时产生的颗粒，然后重建了在打印机周围空气中发现的主要伴随化学物。针对 ABS，他们使用了苯乙烯和乙基苯的混合物；针对 PLA，则使用其主要降解产物乳酸。他们将广泛用于评估癌症风险的标准小鼠细胞系暴露于含有 1% 或 10% 颗粒的这些溶剂混合物中，剂量设定用于模拟长期职业暴露。随后团队进行了一系列检测：检查细胞基本存活情况、寻找提示向肿瘤样状态转化的异常细胞簇、测量细胞周期进程、检查程序性细胞死亡，并分析与癌症相关基因、特殊的 DNA 端帽（端粒）以及数百种调控性微小 RNA 的变化。

他们在细胞内部看到的情况

单独使用经测试的溶剂毒性并不大，但一旦与 ABS 或 PLA 颗粒混合，就杀死了更多细胞，尤其是在较高颗粒比例下。在转化测定中（用于发现细胞过度生长的致密斑块），阳性对照化学物产生了许多明显的斑点，证明该检测有效。3D 打印混合物在某些暴露组只产生了一到两个斑点。统计学上这不足以判定其为致癌物，但这些罕见斑点引人注意，因为未处理对照组完全没有此类斑点。细胞周期测量提供了另一条线索：在更长时间的暴露后，接受最高浓度 ABS 和 PLA 混合物处理的细胞中，处于 DNA 复制期（S 期）的细胞比例高于对照，提示正常生长控制可能受到微妙干扰。

基因中出现信号，但细胞死亡和端粒未见明显变化

更深层次探查时，研究者发现与完全恶性肿瘤相关的经典终点并未被明确触发。端粒长度——在肿瘤中常发生显著变化——在各组间总体保持在正常范围内。程序性细胞死亡的整体率也未出现表明出现恶性行为的改变。然而，研究人员确实发现了分子层面的预警信号。类似于 PLA 溶剂的乳酸暴露大致使两个基因 HMGA1 和 HMGA2 的活性增加了约两倍，这两个基因在成年组织中通常处于静默状态，但在多种癌症中常被重新激活。同时，在暴露于 ABS 和 PLA 混合物后，数十种微小 RNA（这些短小 RNA 分子微调许多与生长和修复相关的基因）表现出上调或下调的变化。许多被改变的微小 RNA 与肿瘤发生及细胞周期控制已有既往关联。

这对日常使用 3D 打印机意味着什么

综合所有结果，作者得出结论：在他们使用的细胞体系中，所测的 3D 打印排放尚不能明确被归类为致癌。所测混合物并未强烈诱导细胞转化、延长端粒或以典型致癌物的方式抑制细胞死亡。然而，零星出现的异常斑点、细胞分裂进程的变化，以及与癌症相关基因与微小 RNA 的改变难以忽视。它们表明，长期暴露于 ABS 和 PLA 打印产生的细微颗粒与溶剂组合，可能会将细胞推向危险状态，尽管风险尚未被完全证实。随着 3D 打印机成为学校和办公室的常见设备，本研究强调在我们能安全地假设这些设备周围的空气无害之前，必须采取良好通风、限定暴露限值并开展后续研究。

引用: Seo, D., Lim, C. Assessment of the carcinogenic potential of particulate matter and organic compound mixtures generated from 3D printing devices in Balb/c 3T3-1-1 cells. Sci Rep 16, 11731 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47445-2

关键词: 3D 打印排放, ABS 与 PLA 塑料, 颗粒物, 细胞致癌性, 职业暴露