美国国家标准与技术研究院（NIST）的科学家在《先进材料》（Advanced Materials）期刊发表研究指出，长度小于200纳米的单壁碳纳米管（SWCNTs）能够轻易进入人体肺部细胞，对健康构成潜在威胁。单壁碳纳米管因其独特的物理特性——如高韧性、高强度、轻质、可弯曲及高导电性——被广泛应用于微电子元件、高储能电池等领域，但其生物安全性和相容性一直是未解之谜。

研究团队由生物材料科学家马修·贝克尔（Matthew Becker）博士领导。他们在体外毒性试验中发现，SWCNTs的毒性效应存在争议，与其长度、直径、扭曲程度及纯度密切相关。为探究长度的影响，研究人员首先将短DNA分子吸附在碳纳米管表面，使其溶于水并依据长度分离，然后将人类肺纤维母细胞置于溶液中。结果显示，约三分之一至四分之一的碳纳米管未被细胞吸收，进一步实验证实只有较短的碳纳米管能够进入细胞内部。

随后，研究人员将细胞暴露于按长度分类的碳纳米管中，发现长度超过200纳米的碳纳米管会被细胞排斥，而短于200纳米的碳纳米管在高浓度下能被细胞大量内吞，引发不同程度的细胞毒性甚至细胞死亡。贝克尔博士指出，这一结果为评估碳纳米管对人体健康的威胁提供了关键数据，也为纳米管设计工程师提供了重新思考安全性的依据。

从机制上看，碳纳米管的细胞内吞作用主要依赖于尺寸依赖性吞噬或受体介导的内吞途径。短纳米管因具有较高的比表面积和更易暴露的活性位点，可能触发氧化应激、炎症反应或DNA损伤，从而诱导细胞凋亡或坏死。此外，碳纳米管在体内的生物持久性（难以降解）进一步加剧了长期暴露风险。未来研究需关注其表面修饰、聚集状态及与生物大分子的相互作用，以推动安全纳米材料的设计。