雷射切割製程奈米金屬健康影響與細胞毒性研究著IOSH99-M324

　　本研究以現場環境測定、勞工檢體採集與個人問卷調查等橫斷式研究方式，統計分析勞工暴露狀況與健康影響，評估由雷射切割產生之金屬奈米微粒對勞工健康可能造成的危害。同時以主要出現之各種金屬奈米微粒之標準品，檢測對人類淋巴細胞株Jurkat與肺細胞株H520之毒性，作為勞工健康效應評估之參考。環境採樣以多階分級儀器(Micro Orifice Uniform Deposition Impactor, MOUDI)收集作業現場之粉塵，分析各階不同粒徑的含量。調查結果確認各種金屬材質之雷射切割過程中均有奈米微粒產生。此外，綜合各種切割模式之環測結果，發現飛秒雷射切割時產生的濃度與使用的能量有相關性，而CO2雷射作業的微粒濃度則與加工物質及機台功率有較密切的關係。 考量雷射切割場奈米顆粒之基本性質可能會導致勞工白血球一些生物特徵的改變。故以肺細胞株與血球細胞株比較兩者對包括：鐵、鋁、銅、鈦、鉻等不同奈米級之金屬顆粒的敏感度，測試項目包括存活性、細胞鈣流量及細胞週期。結果顯示肺細胞較適合觀測長期效應，白血球細胞較適合觀測短期毒性。長期效應上，鋁合金毒性高於鋁氧化物。

　　奈米鋁合金顆粒會抑制蕈毒鹼受器連結之鈣訊號，但會增加細胞內儲鈣。 勞工健康檢查結果顯示暴露組的血色素、紅血球容積平均值皆高於對照組，而紅血球大小分佈寬度則小於對照組。與發炎有關的嗜中性白血球平均值在暴露組比對照組高，但暴露組的嗜鹼性顆粒球及淋巴球平均值顯著較低 (p＜0.05)。細胞激素IL-4、IL-6平均值暴露組均較對照組高，但未達顯著性。比較勞工尿液中金屬含量，統計結果顯示高暴露勞工群的鋁、鐵、銅、鈷、鎳等金屬含量均較其他群組為高，經排除藥物的影響，發現鎳金屬濃度仍達到極顯著差（p＜0.05）。勞工週邊血液檢體中白血球之細胞毒性檢測項目包括：細胞游離鈣離子恆定(cytosolic calcium ion homeostasis)分析，細胞壞死/凋亡分析和細胞週期分析等。

　　在游離鈣離子恆定分析方面，以雷射作業相關部門為主的暴露組勞工，其白血球基礎游離鈣離子濃度 (basal cytosolic calcium, BCC)較行政組勞工顯著較低，細胞內儲鈣量 (internal stored calcium, ISC)亦如此。但暴露組勞工確比對照組勞工白血球容積式鈣流 (capcitative calcium entry, CCE )顯著性較高。 進一步分析，發現暴露組勞工中不同部門的勞工群有不同的細胞生物特徵，將高暴露組的雷射切割部門勞工與低暴露組的光學測試部門勞工進行比較時，發現雷射切割部門勞工有較高的基礎游離鈣離子濃度、細胞內儲鈣量及容積式鈣入流。在細胞凋亡分析上，暴露組勞工白血球細胞凋亡率較對照組勞工較高，且其存活率較低；高暴露組又較低暴露組的凋亡率高且存活率低。以T淋巴球之細胞週期subG1期比例代表細胞凋亡，高暴露勞工T淋巴球之subG1細胞週期較低暴露勞工該期比例為高；其他週期統計結果顯示Go/G1期比例較低，G2/M期比例較高。以上結果顯示雷射作業暴露勞工於細胞特徵上偏向病態比率高於對照組勞工，本研究發現雷射作業相關部門勞工的健康影響程度也高於行政部門勞工，其中雷射切割暴露金屬奈米的所造成的影響程度高於光學部門，且此差異雖不能立即與疾病相連，但亦不容忽視。