创新背景

硅石，也称为二氧化硅，长期以来被视为化学惰性物质，被食品和药物管理局认为是安全的，并广泛应用于食品和化妆品中，因其无色、无味、无臭的特性，硅石在自然食品中也有存在，例如绿叶蔬菜，但制造商经常为了防止结块将硅石以微粒的形式添加到各种产品中，例如汤和咖啡伴侣，食品和药物管理局甚至允许食品中含有高达2%的硅石微粒。

除了食品，硅石在化妆品中也起到很多作用，如作为填充剂、吸收剂或磨砂膏中的磨料，在医疗领域，硅石微粒也被用作药物递送和医学成像的工具，这些应用中的硅石微粒经过特殊制造，具有微小的孔，用于装载药物或其他物质。

尽管硅石在这么多产品中都有应用，其被广泛接受的化学惰性特性意味着人们普遍认为它与人体的生物分子不会发生反应，但斯坦福大学的这项新研究挑战了这一长期的观点，揭示了硅石可能与某些关键生物分子，如含硫醇的生物分子，发生反应，这可能会对健康产生潜在风险。

创新过程

斯坦福大学的研究人员对商业上可购买的硅石微粒进行了实验，首先，他们将这些微粒与含有硫醇化合物的生物分子放在水溶液中，这些含硫醇的生物分子在自然界和人体中都非常普遍，例如人体细胞中的关键抗氧化剂——谷胱甘肽。

研究人员在暗处将这些溶液孵化了一天，以观察硅石与生物分子之间是否有任何化学反应发生，为了评估反应速率，他们在半小时、2小时、4小时和24小时各取了一小部分样品，并使用质谱仪进行了分析。

结果发现，当生物分子与硅石接触时，它们经历了氧化还原反应，即生物分子失去了电子，令人惊讶的是，高达95%的溶液中的分子都发生了这种反应，而没有加入硅石的对照实验显示最小的氧化。

从化学角度看，反应性的硅石微粒将含硫醇的分子转化为二硫化物分子，简单来说，含有硫-氢(S-H)键的分子，经过反应后形成了以S-S符号表示的二硫桥，斯坦福研究人员认为，当硅石接触水时，它形成了所谓的表面束缚硅氧基自由基，当这些自由基遇到溶液中的硫醇生物分子时，它们从自由基那里转移了氢原子，随后，两个硫醇分子的硫原子重新结合，形成了S-S二硫桥。

考虑到这一发现，研究小组计划进一步测试不同大小的硅石微粒对化学反应速率的影响，并正在进行更大生物分子的实验。

创新价值

大量的食品和化妆品都含有硅石，例如，制造商经常在汤和咖啡奶精中加入硅石以防止结块，此外，硅石在化妆品中用作填充剂或吸收剂，或在磨砂膏中用作磨料。考虑到硅石在这些日常产品中的广泛应用，了解其潜在的化学反应性和对人体的潜在影响至关重要。

其次，这项研究为政策制定者和监管机构提供了有关硅石安全性的新信息，当前，食品和药物管理局允许食品中含有最多2%的硅石粒子，但是，如果硅石与体内的关键生物分子产生反应，可能会对人体造成健康风险，那么现行的这些标准可能需要重新评估。

此外，该研究也可能引发其他科研机构对硅石的深入研究，从而深化我们对其化学特性的理解，例如，研究可能会扩展到硅石与其他类型生物分子的相互作用，或者考虑不同大小和形状的硅石粒子如何影响反应。

最后，对于消费者来说，这项研究为他们提供了更多关于日常所用产品的信息，帮助他们做出更加明智的选择，当公众更加了解这些产品的成分和其潜在的健康影响时，他们可以更加有效地保护自己的健康。

创新关键点

这项斯坦福大学的研究对硅石的化学特性进行了重新评估，揭示了其与关键生物分子的化学反应性，为了进行这项研究，研究人员将商业上可获得的硅石粒子放入含有硫醇化合物的水溶液中，随后，他们观察了这些生物分子在与硅石接触后的化学反应，发现硅石与生物分子发生了明显的反应。