二酸化チタン（Tio₂）は、私たちの日常生活で多数の製品に侵入した広く使用されている化合物です。明るい白い色と優れた不透明度で有名であり、塗料、コーティング、プラスチック、紙、インク、さらには一部の食品や化粧品の製造において人気のある選択肢となっています。その広範な使用を考えると、人間の健康に対する潜在的な影響を理解することは、重要な研究と懸念の対象となっています。この記事の目的は、二酸化チタンが人間の健康に与える影響に関連するさまざまな側面の包括的な分析を提供し、既存の科学的知識と現場で進行中の議論の両方を掘り下げます。
二酸化チタンは、ルチル、アナターゼ、ブルカイトの3つの主要な結晶型に存在します。ルチルは最も一般的で安定した形ですが、アナターゼは、特定の条件下での反応性が高いため、光触媒アプリケーションでよく使用されます。 Tio₂には、さまざまな業界で非常に望ましいものになるいくつかの特性があります。その高い屈折率は、優れた光スカターの機能を提供するため、塗料や紙などの製品の白さと明るさを高めるために使用される理由です。たとえば、塗料業界では、二酸化チタンは、一部の白い塗料の総量の最大25％を占め、カバーパワーと美的魅力を大幅に改善できます。
プラスチック業界では、不透明度と色の安定性を提供するためにポリマーに追加されます。食品容器やおもちゃなどの多くの一般的なプラスチック製品には、二酸化チタンが含まれている場合があります。食品業界では、キャンディー、チューインガム、一部の乳製品などの特定の製品に白色を与える主な目的で、食品着色剤（ヨーロッパのE171）として使用されています。化粧品では、日焼け止め、基礎、粉末などの製品で使用され、UV保護を提供し、肌の滑らかで均一なトーンを与えることで皮膚の外観を高めます。
人間は、複数のルートを介して二酸化チタンにさらされる可能性があります。最も一般的な方法の1つは、吸入によるものです。塗料製造、鉱業（二酸化チタンが副産物として採掘されることが多い）などの産業の労働者、二酸化チタンナノ粒子の生産は、粉塵やエアロゾルの形で化合物を吸入するリスクが高くなります。たとえば、塗装工場では、二酸化チタンを含む原材料の混合および研削プロセス中に、微粒子を空気中に放出し、労働者によって吸入できます。
別の暴露ルートは摂取によるものです。これは、二酸化チタンが食品に存在し、消費される場合に発生する可能性があります。前述のように、それはさまざまな食用の食品添加物として使用されます。食品で使用される量は一般に規制されていますが、時間の経過とともに累積的な暴露の可能性がまだあります。さらに、子供は口に物を置く可能性が高いため、摂取のリスクが高くなる可能性があり、それらの物体がいくつかのおもちゃや塗装表面などの二酸化チタンを含む材料でコーティングされている場合、少量の化合物を摂取する可能性があります。
皮膚曝露も可能です。これは、二酸化チタンを含む化粧品の場合に特に関連しています。これらの製品が皮膚に適用されると、二酸化チタン粒子が皮膚に浸透する可能性がありますが、この浸透の程度は依然として研究の対象です。たとえば、皮膚の広い領域にしばしば自由に適用される日焼け止めの場合、二酸化チタンへの真皮曝露の可能性は重要です。
細胞培養を使用して実験室環境で実施されるin vitro研究は、人間の健康に対する二酸化チタンの潜在的な影響について貴重な洞察を提供しています。これらの研究の多くは、二酸化チタン粒子の細胞毒性に焦点を合わせています。細胞毒性とは、細胞に損傷を引き起こす物質の能力を指します。いくつかのin vitro実験では、二酸化チタンナノ粒子が細胞に酸化ストレスを誘導できることが示されています。
酸化ストレスは、反応性酸素種（ROS）の産生と体の抗酸化防御の間に不均衡がある場合に発生します。二酸化チタンナノ粒子が細胞と相互作用すると、ROSを生成し、DNA、タンパク質、脂質などの細胞成分を損傷する可能性があります。たとえば、ヒト肺上皮細胞を使用した研究では、特定の濃度の二酸化チタンナノ粒子への曝露がROS産生の増加とその後の細胞膜の完全性の損傷をもたらすことがわかりました。
酸化ストレスに加えて、in vitro研究は二酸化チタンの潜在的な遺伝毒性も調査しています。遺伝毒性とは、物質がDNAに損傷を与える能力を指します。いくつかの実験では、二酸化チタンナノ粒子がDNA鎖切断または突然変異を引き起こす可能性があることを示唆しています。ただし、体内の複雑な生物学的環境が化合物の挙動と効果を変更できるため、in vitro研究の結果は常にin vivoの状況に直接変換されるとは限らないことに注意する必要があります。
動物などの生物に関する実験を含むin vivo研究、および限られた程度まで、健康に対する二酸化チタンの実際の影響を理解する上で重要でした。動物研究は、この分野での生体内研究の主力でした。たとえば、げっ歯類の研究では、研究者は呼吸器系に対する二酸化チタン粉塵の吸入の影響を調査しています。
研究では、高濃度の二酸化チタン粒子の長期的な吸入が肺の炎症につながる可能性があることが示されています。この炎症は、正常な肺組織が瘢痕組織に置き換えられ、肺機能の障害などのより深刻な状態に進行する可能性があります。ラットに関する特定の研究では、数ヶ月間二酸化チタンナノ粒子への曝露により、インターロイキン6や腫瘍壊死因子αなどの肺の炎症マーカーが大幅に増加しました。
呼吸効果に加えて、in vivoの研究では、他の臓器系への潜在的な影響も調査されています。いくつかの研究では、二酸化チタンナノ粒子が摂取または吸入後に肝臓や腎臓に蓄積する可能性があることを示唆しています。マウスに関する研究では、経口経路を介して二酸化チタンナノ粒子に曝露した後、肝臓の損傷またはストレスに関連する肝臓の特定の酵素のレベルが増加したことがわかりました。しかし、動物と人間の間で生理学と代謝に違いがあるため、人間の健康に関するこれらの発見の重要性は依然として評価されています。
人間の疫学的研究は、二酸化チタンが人間の健康に与える影響を評価する上で重要な役割を果たします。これらの研究には、さまざまな方法で二酸化チタンにさらされた人口の疾患と健康結果のパターンを観察および分析することが含まれます。
焦点の1つは、塗料製造や鉱業など、二酸化チタン曝露が高い産業の労働者にあります。いくつかの疫学研究では、これらの労働者の間で呼吸器疾患のリスクが増加していることが報告されています。たとえば、塗料工場労働者の研究では、二酸化チタンを含む粉塵に曝露している人は、曝露が少ない人と比較して慢性閉塞性肺疾患（COPD）の有病率が高いことがわかりました。
ただし、交絡因子がこれらの研究の解釈を複雑にする可能性があることに注意することが重要です。喫煙習慣、他の汚染物質への曝露、個々の遺伝的差異などの要因はすべて、呼吸器疾患の発症に影響を与える可能性があり、二酸化チタン曝露の影響から分離することは困難な場合があります。たとえば、これらの産業の多くの労働者も喫煙者である可能性があり、喫煙はCOPDのよく知られている危険因子です。したがって、これらの疫学研究では、呼吸器疾患のリスクの増加が二酸化チタン曝露のみに起因することを明確に起因することは困難です。
二酸化チタンの規制状況は、さまざまな地域や用途によって異なります。たとえば、欧州連合では、食物添加剤として使用される二酸化チタン（E171）が近年精査されています。 2021年、欧州食品安全局（EFSA）はE171の安全性を再評価し、その潜在的な遺伝毒性やその他の健康への影響を明らかにするためのさらなる研究が必要であると結論付けました。
この再評価の結果、一部のヨーロッパ諸国は、食物添加剤としての二酸化チタンの使用を制限または禁止するための措置を講じています。対照的に、米国では、食品医薬品局（FDA）は、一般に、優れた製造慣行に従って使用する場合、二酸化チタンは食品、化粧品、薬物で安全に使用できると考えています。ただし、FDAは、潜在的な長期的な健康への影響を完全に理解するには、より多くの研究が必要であることも認めています。
労働衛生の分野では、多くの国の規制機関が職場の二酸化チタンダストの暴露制限を設定しています。たとえば、米国の労働安全衛生局（OSHA）は、過度の吸入暴露から労働者を保護するように設計された二酸化チタンの許容曝露限界（PEL）を確立しています。これらの制限は、彼らの設立時に利用可能な最高の科学的知識に基づいていますが、新しい研究が出現するにつれて、それらを修正する必要があるかもしれません。
研究の多くは二酸化チタンの潜在的なリスクに焦点を当てていますが、潜在的な健康上の利点を考慮することも重要です。日焼け止めの文脈では、二酸化チタンは紫外線（UV）放射に対する保護を提供する重要な成分です。
太陽からの紫外線放射線は、日焼け、未熟老化、皮膚がんのリスクの増加など、さまざまな皮膚の問題を引き起こす可能性があります。二酸化チタンは、紫外線を散乱および反射することで機能し、皮膚に浸透するのを防ぎます。十分な濃度の二酸化チタンを備えた日焼け止めは、UVAとUVBの両方の光線に対して広範囲の保護を提供できます。たとえば、10％濃度の二酸化チタンを備えた日焼け止めは、UVB光線の約95％とUVA光線のかなりの部分をブロックできます。
日焼け止めでの使用に加えて、二酸化チタンは、環境修復のための光触媒アプリケーションでの使用の可能性についても調査されています。これらの用途では、二酸化チタンナノ粒子を使用して、光の影響下で有機化合物や特定のガスなどの汚染物質を分解できます。これは、大規模なそのようなアプリケーションの実際の実装がまだ開発されているが、空気と水質にプラスの影響を与える可能性がある可能性があります。
結論として、二酸化チタンは広く使用されている化合物であり、私たちの日常生活に多様な用途があります。人間の健康への影響に関する研究は複雑で進行中です。 in vitroおよびin vivoの研究は、細胞毒性、遺伝毒性、呼吸器や他の臓器系への影響などの潜在的なリスクのいくつかの兆候を提供していますが、これらの発見のヒト疫学的状況への翻訳は、交絡因子のために必ずしも簡単ではありません。
二酸化チタンの規制状況もさまざまであり、さまざまな地域が利用可能な科学的証拠に基づいて異なるアプローチを取っています。特に食品添加剤としての使用に関して、および暴露レベルが比較的高い可能性のある職業環境での使用に関して、二酸化チタンの長期的な健康への影響を完全に理解するには、より多くの研究が必要であることは明らかです。
一方、二酸化チタンは、特に日焼け止めのUV保護と環境修復における潜在的な用途のコンテキストで、潜在的な健康上の利点も提供します。全体として、潜在的なリスクと利点の両方を考慮したバランスのとれた包括的なアプローチは、さまざまな産業や製品における二酸化チタンの継続的な使用と規制について情報に基づいた決定を下すために不可欠です。
