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纳米安全—纳米科技时代不容回避的问题

供稿人:吴春莹  供稿时间:2005-8-8   关键字:纳米技术  纳米材料  纳米安全  
纳米技术是20世纪80年代末、90年代初迅速发展起来的一项高科技,它已引发出纳米电子学、纳米材料学、纳米机械学、纳米生物学等一系列新兴学科,充满了原始创新的机遇。因此,许多国家把纳米技术作为前瞻性、战略性、基础性、应用性重点研究领域,每年投入大量的人力、财力和物力。不少商家也以纳米作为卖点,各类贴上纳米标签的化妆品、织物、涂料、抗菌材料等产品充斥市场。不可否认,这场纳米技术革命将给我们的生活带来前所未有的改变。但是,正如我国纳米科学专家白春礼院士所言,“任何技术都是有两面性的,纳米技术也可能同样是把双刃剑”。随着纳米材料和纳米技术的广泛应用,其负效应即纳米安全问题已逐渐引起世界各国的重视。
纳米材料的毒性迹象
虽然目前对纳米材料毒理方面的研究还不十分充分,但某些负面作用已被证实,纳米科技的潜在风险及其将来负面影响已成为专家共识。
 
美国纽约罗切斯特大学的研究人员在实验鼠身上完成的实验显示,直径为35纳米的碳纳米粒子被老鼠吸进身体后,能够迅速出现在大脑中处理嗅觉的区域,即嗅球区,并不断堆积起来。
 
科学家还发现,在含有直径为20纳米的聚四氟乙烯塑料颗粒的空气中生活15分钟的实验鼠,大多数在随后的4小时内死亡;而暴露在含有直径120纳米颗粒的空气中的对照组实验鼠则安然无恙。
 
由毒理学家组成的研究小组表示,经研究发现,吸入碳纳米管能导致肉芽瘤,该病是肺结核病的典型特征。
十大毒性警告
美国斯坦福大学的研究者在2004年公开的一项关于纳米技术的安全与风险管理的报告中,列举了十大毒性警告,具体如下:
 
1.  防晒霜中的二氧化钛/氧化锌纳米颗粒能引发皮肤细胞的自由基,破坏DNA。(牛津大学和蒙特利尔大学,1997年)
 
2.  工程纳米颗粒在实验动物的器官中聚集,并被细胞所吸收。(Mark Wiesner博士,2002年3月)
 
3.  杜邦哈斯克尔(DuPont Haskell)实验室的研究结果表明,纳米管对老鼠肺部组织的毒性反应大于石英灰,纳米管可能具有高毒性。(NASA研究人员Robert Hunter博士,2003年3月)
 
4.  颗粒越小,其可能产生的毒性越高,纳米颗粒进入人体和穿透膜层如血脑屏障有多种途径。(Howard 博士,2003年3月)
 
5.  自然杂志报道了CBEN科学家Mason Tomson的工作,即巴基球(buckyball)可以在土壤中毫无阻碍地穿越。该课题组未发表的实验结果表明,这些纳米颗粒易于被蚯蚓所吸收,由此会通过食物链到达人体。(该中心主任Vicki Colvin博士,2003年7月)
 
6.  纳米颗粒可以很容易地通过鼻通道迁移至脑部。(Günter Oberdörster博士,2004年1月)
 
7.  纳米颗粒需要新的毒性测试,纳米材料的生产者有责任根据现行的风险评价国际准则,提供任一新材料的相关毒性测试结果。(比利时纳米安全研究人员,2004年1月)
 
8.  金纳米颗粒可通过胎盘从母体移至胎儿。(Vyvyan Howard博士,2004年1月)
 
9.  硒化镉纳米颗粒(量子点)可在人体中分解,由此可能导致镉中毒。(加州大学圣地亚哥分校的科学家,2004年2月)
 
10.巴基球(富勒烯)会导致幼鱼的脑部损伤以及基因功能的改变。鉴于该脑损伤的快速发作,在广泛使用该项新技术之前,进一步对其风险和利益进行测试与评估很重要。(Eva Oberdörster博士,2004年3月)
纳米技术的安全性评估
实际上,纳米安全并非最近出现的一个新课题。人们早就发现当物质的粒径小至一定程度,许多性质都会随之发生很大的改变,尤其是当颗粒尺寸达到纳米量级时,会产生传统材料所不具备的特性,如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、介电限域效应等。并且,由于纳米材料甚小,它们可能会进入人体中那些大颗粒材料所不能抵达的区域,如正常的细胞内。从上世纪五、六十年代伦敦和洛杉矶烟雾事件中,人们逐渐认识到气溶胶污染与死亡率、发病率的统计关系及颗粒的特性和致毒机制。上世纪90年代后期,研究已侧重于PM2.5(≤2.5μm)甚至超细颗粒(纳米)对环境的危害。
 
由于纳米科学的发展只有十几年的历史,人们对其认识还不完全,因此过去宏观物质的安全性评价结果有可能不适用于纳米材料。纳米技术的生物安全性评估是一个全球性的问题,相关的研究应该是多学科交叉,共同完成。首先,纳米技术涉及很多学科,如电子、生物、物理、化学等,所以对纳米技术生物安全性的评估研究,需要临床医学、基础医学、毒理学、物理学、分子生物学、化学和环境科学等多学科的融合,并充分利用各种先进的分析技术,包括依托大科学设施开展多学科的综合研究;其次,主要应该有两个学科来主导这项研究,一是生物方面,二是环境方面。这就涉及纳米技术的生物安全性和对环境的作用问题。
 
据悉,英国政府已委托英国皇家学会和英国皇家工程学院组成调查小组,调查纳米技术的安全性。该调查小组于2004年7月29日发布的调查报告声明,政府应当对纳米技术产品进行安全检验和规范,把纳米产品对人体健康和环境的潜在危害降到最低限度。报告建议,欧盟和英国应当立法将纳米微粒和纳米管列为“新型化学物质”,以促进相应安全性测试和明显标示的实施。此外,政府还应成立独立的科学安全委员会,对涉及到普通百姓的纳米技术产品进行检测,证明对人体无害后方可进入市场,如防晒霜中二氧化钛纳米微粒的使用。报告还建议,纳米技术相关产业应出台统一的安全检验细则。
 
美国国家环境保护局助理局长吉尔曼2004年11月宣布,已向12所大学拨款400万美元,开展纳米材料对环境和人可能造成危害的研究。重点研究的五大问题是:皮肤对纳米材料的吸附和对皮肤的毒性(若干化妆品已包含纳米颗粒);纳米颗粒进入饮用水时的后果(同水中其他污染物如何相互作用,以及纳米颗粒在水中如何起毒化作用);纳米颗粒对操作者肺部组织影响的研究和在通风道中纳米颗粒对动物的影响;已变成海洋或淡水水域沉积物的纳米颗粒对环境的影响,以及在什么条件下,纳米颗粒可能吸收或以后释放环境污染物。专家认为,这标志着美国政府正努力评估纳米技术的生物和医学影响。
 
由于纳米颗粒对生物有可能造成的危害,许多持谨慎态度的科学家提出,在没有了解清楚纳米技术安全性的情况下,应暂停纳米研究和新纳米材料的商业化生产。但更多的人认为,纳米技术就像其它新技术一样,虽然有可能带来安全、伦理、社会诸多问题,但也不必对此过于恐慌,甚至因噎废食。只有认真地对待纳米技术的正反两面,才能真正促进纳米技术产业化健康、有序地发展。在这个意义上,开展纳米技术的安全性研究,并不是要限制纳米技术的发展,而是要更科学地发展纳米技术。我国至今没有纳米材料生产的许可证制度和纳米实验室安全问题的规定,纳米毒理方面的研究显得十分紧迫。因此,加强我国对纳米技术安全性问题的研究已是刻不容缓。

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