钙钛矿材料以其独特的ABX3晶体结构和出色的成分可调性而著称，已成为多功能功能性平台，在多种技术领域具有广泛的应用前景。[[1], [2]] 它们独特的结构特性——包括精确可调的带隙（1.5–3.0 eV）、高载流子迁移率（>10 cm2/V·s）和显著的缺陷容忍度——使得它们在能量收集和转换技术中具有定制的光电性能。[[[3], [4]] 在工业上，钙钛矿彻底改变了光伏领域，单结电池的转换效率达到了前所未有的26.7%，钙钛矿-硅串联结构的转换效率达到了33.9%；同时，在发光二极管（LED）中也显示出巨大潜力，外部量子效率接近22%，并且高灵敏度的X射线探测器能够穿透数毫米的组织。[[5], [6]] 除了能源应用外，其可调的光学和磁学特性还促进了先进的生物医学应用，如靶向药物输送系统、生物成像剂和利用高消光系数的光动力疗法。[[[7], [8], [9], [10]] 此外，基于钙钛矿的光催化剂在可见光下以超过90%的效率降解有机污染物（例如四环素盐酸盐），并通过离子交换机制固定重金属。[[[11], [12]] 这种多功能性使钙钛矿成为下一代技术的基础，预计到2030年，仅钙钛矿太阳能模块的市场规模就将超过100亿美元——这一增长得益于其生产成本比基于硅的替代品低30%。[[[13], [14]]
鉴于钙钛矿材料的广泛应用，关于其材料不稳定性、生物积累和生物毒性的担忧日益突出。研究表明，钙钛矿纳米颗粒（PNPs）可以通过产生过多的活性氧（ROS）引发氧化应激等机制，从而诱导细胞毒性和基因毒性，破坏基因组DNA的完整性并触发人类细胞的凋亡。[[[15], [16]] 此外，已经确定了针对特定器官的毒性，对呼吸系统、心血管系统、肝脏系统和神经系统存在潜在风险，这凸显了系统评估其在多种生理环境中的生物相互作用的重要性。[[[17], [18]] 不同类型的钙钛矿（尤其是含铅与无铅配方）之间的毒性差异表明，需要了解控制其生物影响的构效关系。[[[19], [20]] 关键的是，由于对慢性暴露效应、生物积累潜力以及与生物大分子的相互作用了解不足，因此需要进行严格的生物安全性评估，以在创新与风险缓解之间取得平衡。材料工程策略，如表面修饰和铅替代，可能降低毒性，但其有效性必须通过全面的体外和体内研究来验证。[[[16], [20]]
因此，推进钙钛矿的生物安全性研究对于制定安全使用指南、完善监管框架以及确保其可持续地融入技术应用而不危及人类健康至关重要。现有的综述已经全面涵盖了钙钛矿的材料设计和合成、[[[21], [22], [23]] 它们的稳定性和降解机制、[[[24], [25], [26]] 环境影响、[[[19], [27], [28]] 设备应用和性能、[[[29], [30], [31]] 以及一些新兴的应用方向。[[[32], [33], [34]] 然而，对于钙钛矿材料的生物安全特性仍缺乏全面的理解。因此，本文系统地探讨了由内在结构特性、降解化学过程和纳米材料在生物微环境中的相互作用所引起的毒性机制。我们基于钙钛矿的结构和成分讨论了构效关系（SARs），将其物理化学性质与关键器官系统中的特定病理效应联系起来。此外，我们提出了基于材料工程的实用缓解策略，并讨论了对风险评估框架的影响。本工作旨在弥合钙钛矿卓越的功能性能与其安全应用之间的关键差距，为设计生物相容性钙钛矿技术提供基础性见解。
