利用质谱仪和 X 射线研究纹身的安全问题

Brianne Christopher 2018年 1月 12日

纹在哪儿?”“纹什么?”“为什么决定纹身?”打算纹身的人经常听到这些提问。还有一个大众最关心的问题:“它安全吗?”为了安心,他们会考察纹身店的卫生状况和纹身师的执照,但是很少有人关注纹身墨水进入身体后可能在体内产生哪些反应。借助质谱仪和 X 射线荧光分析等技术,一个研究小组最近调查了纹身色料是否会损害皮肤和淋巴系统。

纹身安全吗?一个值得研究的问题

大量研究着眼于纹身墨水的化学成分及其降解过程,但大多数都是基于体外 实验。要准确解释纹身色料如何与人体相互作用,必须依靠体内 实验,但是出于显而易见的道德原因和后勤考虑,体内实验相当少见。

桃子纹身图案。
最近的统计数据显示,近十分之四的年轻人身上至少有一个纹身。

数十年前,关于纹身安全的知识差距尚可以接受。然而,皮尤研究中心的一项研究表明,自2010 年起,在 18~29 岁人群中,38% 的青年至少有一个纹身。哈里斯民意调查机构的一项调查研究表明,2015 年该数字增长到 47%。纹身数量的增长趋势引发了人们对健康和安全的普遍关注。

简单解释纹身流程

无论是为了健康(植入式医疗设备)还是为了美容需求(纹身墨水或穿孔)而向身体注入异物,我们的身体都会主动地试图摆脱这些物体和物质。

将墨水注入皮肤的表皮层和真皮层后,设计图案会逐渐愈合,最终留下永久痕迹。然而,身体会通过转移来运输纹身墨水中的一些颗粒。在运输过程中,血液和淋巴液会被动地携带颗粒,免疫细胞可主动吞噬颗粒,并将颗粒沉积在淋巴结中。

A schematic of the tattoo process.
纹身色料颗粒从表皮到淋巴结的主动和被动运输。插图灵感来自 I. Schreiver 等人的论文。(Ref. 1)以及作者自己对纹身步骤和皮肤层的大致了解。

纹身色料的运输过程研究

施普林格·自然Ref. 1)期刊 2017 年发表的一篇论文中,研究人员使用各种技术分析了刺有纹身的皮肤样本:

  • 电感耦合等离子体质谱仪(ICPMS)
  • 激光解吸/电离飞行时间(LDI-ToF)质谱仪
  • 基于同步加速器的 X 射线荧光(μ-XRF)
  • 基于同步加速器的傅里叶变换红外(μ-FTIR)光谱仪

主要发现

该研究的主要目的是证明纹身色料可以从皮肤转移到淋巴结,且皮肤组织中存在来自纹身墨水的元素物质。该研究并未暗示这些影响是否有害。

纹身颜料可以从皮肤转移到淋巴结

利用 LDI-ToF-MS,研究人员发现了纹身色料从皮肤转移到淋巴结的证据。他们分析了四个含有红色、橙色、绿色或黑色墨水的纹身皮肤样本,以两个正常的皮肤样本为对照组。他们在其中两个捐献样本的淋巴结中检测到颜料颗粒。至于其他两个样本,淋巴结中缺乏色料的原因可能是色料浓度水平过低、新陈代谢分解或转移到了不属于样品组织的其他淋巴结中。

纹身色料中的元素能够渗入淋巴结

ICPMS 结果支持另一个重点研究目标:纹身色料中的元素可以渗入淋巴结。纹身墨水中的常见元素包括镍、铬、锰、钴、二氧化钛和碳,具体取决于色料。例如,黑色墨水含碳,白色墨水(主要用于阴影效果)可含有二氧化钛。团队还利用这一技术确定了不同色料颗粒的纳米尺寸。

黑色墨水纹身特写图。
大多数纹身都是用黑色墨水勾勒的,墨水含碳。

团队发现,捐献样品的皮肤组织和/或淋巴结中的铝、铬、铁、镍和铜含量有所升高。两个样品中发现了镍和铬,它们既可能引起过敏,又可致癌。四个捐献样本中,三个含铝,但这种元素是止汗剂的重要成分。

有趣的是,一些实验结果表明,同色系不同色调也会对皮肤产生不同的影响。例如,注入“酞菁绿 36”色料的样品中,皮肤和淋巴结检测出大量的铜和少量的溴,而“酞菁绿 7”只在皮肤内留下了这些元素,完全没有影响淋巴结。这是否意味着一种绿色比另一种更安全?研究没有明确说明,所以不妨要求纹身师将绿色颜料从“36”换成“7”号,我不知道他会作何反应,但何不一试!

其他有趣结论

利用 μ-XRF,研究人员可以分析部分皮肤样本的纹身色料中检测到的二氧化钛晶体结构。这种元素的有害性取决于自身的晶体结构。二氧化钛一般分金红石型和锐钛矿型,后者比前者危害更大,可导致皮肤发炎。

μ-XRF 还可以帮助研究人员确定不同类型色料的颗粒大小。一些颗粒仅有约 50 nm 大,而其他颗粒大至几微米,平均颗粒尺寸为 180 nm。墨水颗粒的尺寸在一定程度上决定它们是否能够转移到淋巴结。例如,尺寸最小的颗粒(例如绿色 36)就很可能从皮肤传递到淋巴结。

使用绿色模式的百合图案。
一些绿色墨水含有极小的色料颗粒,很容易从皮肤组织传播到淋巴结。

最后,研究人员使用 μ-FTIR 分析了注入人体的纹身色料周围的皮肤中蛋白质和脂质的变化。FTIR 技术证实,色料颗粒会影响纹身周围皮肤细胞中的蛋白质,而且在极少数情况下会导致炎症。然而,没有证据表明色料会影响淋巴结的分子结构。

还想尝试墨水纹身吗?

经过努力,研究人员得到了有力的分析证据,证实了纹身色料颗粒会从皮肤转移到淋巴结,而且色料中可能含有毒性元素。然而,我们目前尚不清楚这是否会对健康产生不良影响,因为由于样本数量稀少,纹身墨水可能不是唯一影响因素。

研究者们制定了未来的研究计划以更好地评估纹身的安全性。就目前而言,至少我们意识到,纹身带来的风险不仅仅是后悔选错了设计。

推荐阅读

参考文献

  1. I. Schreiver, B. Hesse, C. Seim, et al., “Synchrotron-based ν-XRF mapping and μ-FTIR microscopy enable to look into the fate and effects of tattoo pigments in human skin,” Springer Nature, vol. 7, no. 11395, 2017.


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