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牙科 3D 打印产生的废气:吸入风险常被忽视

树脂 3D 打印为口腔诊疗工作带来显著优势,但临床及实验室环境中,除皮肤接触风险外,还需重视挥发性有机物排放带来的吸入危害。(图片来源:Samuel Perales/Adobe Stock)

树脂 3D 打印现已成为口腔诊疗流程的重要环节,不过耗材原料、设备操作及后处理工序均可能产生吸入性危害。美国安全科学机构 UL 研究院正重点研究该问题。研究院化学洞察分析与暴露科学中心科研人员张倩博士,近期在美国圣地亚哥举办的第六十五届毒理学学会年会暨毒理博览会上,以海报形式展示了相关风险研究成果。本期她接受本刊专访,探讨挥发性有机物排放、风险防控措施,以及研发更安全的新一代耗材与设备系统的必要性。

张倩博士近期研究表明,口腔树脂 3D 打印产生的挥发性有机物吸入风险,尚未得到充分重视。(图片来源:张倩博士)

 

问:口腔诊疗场景下,树脂 3D 打印主要存在哪些吸入危害? 

主要危害源自树脂原料、打印及后处理过程释放的有害挥发性有机物。即便设备处于停机状态,树脂在常温下也会挥发释放此类物质。打印过程中,树脂发生化学反应与光化学反应,排放物成分会变得更为复杂。根据树脂配方差异,释放的有机物具备刺激性,部分还带有毒性。长期身处作业环境的医护与技术人员,频繁接触原料、操作打印设备,吸入这类有毒混合气体后,身体健康将面临隐患。

 

问:研究发现树脂 3D 打印废气存在哪些潜在健康风险? 

团队检测了多款口腔树脂、打印工序及后处理环节的废气成分,共计检出四百余种化合物,并测算出其中超百种物质的排放体量。对照已知存在健康威胁的化学风险参考标准后发现,废气中包含刺激性物质、生殖发育毒性物质以及致癌物质。

团队通过建模测算不同暴露场景,并与安全参考限值比对。极端工况下,部分有毒物质浓度超出安全标准,实际作业中的暴露情况则更为复杂。目前团队还在开展体外细胞实验,进一步研判树脂挥发气体与打印废气的毒性强弱。

 

问:当前口腔机构的安全规范能否有效规避这类风险?通风、局部排风与过滤装置的防护效果如何? 

目前多数安全规范侧重防范皮肤接触伤害,原因是树脂普遍含有致敏成分;而吸入风险因相关参考指引较少,常常被忽视。封闭运行打印及后处理设备,可将废气约束在设备内部,但工作人员仍会长时间处于污染环境中,因此还需搭配其他防控手段。

 

通风系统、专用局部排风设备与过滤装置是常用的工程防护手段,能够稀释、吸纳室内污染物并将废气排出室外。各类防护方式单独或组合使用,均可降低污染物暴露程度,同时需定期检测维护,保障防护效能。局部排风设备需高效捕获废气杂质,过滤组件也要按时更换。

 

问:口腔 3D 打印工位应统一落实哪些实用安全防护措施? 

除耗材厂商要求佩戴的防护手套外,调拌装填树脂、取下打印工件、清理打印平台时,树脂易滴落飞溅,还需搭配防护面罩与实验工作服。设备腔体外表面沾染的树脂液滴要立即清理,避免未固化树脂持续挥发,同时防止不慎沾染皮肤衣物。未固化树脂需密封存放,废弃树脂同样密封收纳,最好在通风橱内统一处置。

 

工位布局与作业流程也需优化。可借助摄像头远程查看打印进度,无需人员近距离值守。打印与后处理设备合理摆放,配套专用排风过滤装置,避免废气在室内循环或扩散至建筑各处。

UL 研究院研究员张倩博士表示,完善通风排风、过滤系统,规范树脂操作流程,可有效减少 3D 打印废气带来的暴露风险。(图片来源:张倩博士)

 

问:长期累积暴露带来的健康影响,目前还有哪些未知领域? 

该问题并非树脂 3D 打印独有,现阶段人类尚未完全掌握复杂混合化学气体的人体作用机理,仍需大量研究佐证。团队现阶段研究方向之一,依托单一有毒物质的已知危害,精准预判混合废气的健康影响。

 

测算数据显示,密闭通风差、人员近距离值守设备的极端场景下,有害有机物浓度超标。现有研究进一步结合场地条件,测算多设备、多耗材同时作业的排放情况。实际环境中还存在其他污染源与化学反应,真实暴露情形更复杂,长期暴露产生的健康后果仍有待深入探究。

 

问:研发新一代安全树脂耗材与打印设备,需要着重考量哪些方面? 

废气成分复杂,无法仅凭原料配方预判排放情况,建议厂商在产品研发阶段同步开展排放检测。部分有毒废气来源于原料添加剂与加工辅料,优化配方替换高危组分,可从源头削减污染物。例如常用清洗溶剂异丙醇可尝试替换,但替换原料也需完成排放检测,避免产生新的有害物质。

 

源头控污是最高效的防护方式。若受材料性能限制无法替换有害成分,必须后续检测排放指标并针对性降污。统一检测标准与排放限值,既能助力企业研发低风险产品,也便于机构根据使用场景选购合规耗材设备。

 

编者注

张倩博士的海报研究详情可查阅毒理学学会官方博客,其 3D 打印废气相关研究资料可登录 UL 研究院官网查看。

 

研究范畴:3D 打印、口腔设备

关键词:3D 打印、口腔实验室、口腔研究、牙科树脂、牙科技师、废气排放、后处理、树脂 3D 打印机、风险管控、安全规范

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