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由于其高表面活化能，纳米材料通常具有团聚的倾向。团聚的程度可以通过表面修饰来降低。氧化锌纳米颗粒的团聚行为对于其毒性有着至关重要的影响，因为团聚决定了氧化锌纳米颗粒的有效浓度和尺寸。迄今为止还没有文献对氧化锌纳米颗粒在生物环境中的团聚行为进行系统的研究。但是在多个研究中，对溶液相中氧化锌纳米颗粒的尺寸有过报道。氧化锌纳米颗粒在溶液中的团聚程度和团聚的动力学都可通过激光动态光散射(DLS)等技术来监测。已经发表的结果一致表明氧化锌纳米颗粒在溶液相中有严重的团聚。
根据编者的研究，氧化锌纳米颗粒在水中仅能较稳定地悬浮几分钟。氧化锌纳米颗粒的悬浮时间和分散均匀度要优于微米氧化锌，这一点与其他纳米材料的情况类似。这也暗示着氧化锌纳米颗粒在实际暴露中的暴露浓度有可能高于微米氧化锌。尽管Den9等报道了氧化锌会吸附蛋白质，但是蛋白质的加入并不能显著改善氧化锌纳米颗粒的团聚。在含血清的DMEM培养基中，氧化锌纳米颗粒的颗粒大小仅能从PBS中的600 nm左右降低到300 nm左右。编者在研究中发现，氧化锌纳米颗粒在含有10％小牛血清的培养基中依旧发生严重聚沉。在Zhu等的研究中他们也发现氧化锌纳米颗粒发生聚集，这些聚集的氧化锌在3 h后基本就接近沉淀平衡了，超过80％的氧化锌出现在沉积物中。
利用DLS检测氧化锌纳米颗粒的粒径的结果也表明氧化锌纳米颗粒团聚严重，即水化半径大于TEM观察的结果。但需要特别注意的是DLS并不一定能真实地反映氧化锌纳米颗粒的尺寸，因此需要慎重对待DLS结果。比如，Lin等[3]发现在Ham SF-12培养基中，氧化锌纳米颗粒(直径为70 nm)和微米氧化锌(直径为420 nm)尺寸类似，在10／19／mL的浓度下粒径在100 nm左右，小于微米氧化锌本身的直径。这一结果显然是不合理的，需要更多的研究来解释这一矛盾。他们的研究还表明，氧化锌纳米颗粒容易发生沉降，在100 Ft9／mL的浓度下尤为明显。两次平行测试中团聚物的粒径分别为900 nm和300 nm，说明体系非常不稳定，在超声条件下仍然容易聚沉。
在干燥的空气中，氧化锌纳米颗粒很容易分散，形成类似于超细氧化锌粉尘的形态，容易被吸入。在这方面，氧化锌纳米颗粒比微米氧化锌更容易形成粉尘，分散在空气中，进而引起肺部毒性。相关的研究，尤其是表征氧化锌纳米颗粒形成粉尘的研究还非常少。现有的比较氧化锌纳米颗粒和微米氧化锌呼吸毒性的研究还主要通过气管滴注的方式给药，忽视了氧化锌纳米颗粒更容易在空气中形成粉尘的因素。考虑到氧化锌纳米颗粒的尺寸，我们推测氧化锌纳米颗粒可能具有更高的有效暴露浓度，因而会引起更大的呼吸毒性。