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纳米技术,第二个“转基因”技术?

[ 更新时间:2008-12-29 ]

当纳米技术越来越多地改变人类生活的同时,一股有关纳米安全性的疑团开始笼罩全球。在日前举行的东方科技论坛“纳米材料的生物安全性评估研讨会”上,这一问题引起了与会专家的广泛关注。尽管更多人主张防患于未然,但大家一致认为,现在就为纳米科技的安全问题定性,还为时过早。 

    “小身材”引发危机 

     谁也没想到,有关纳米技术安全性的质疑会来得如此之快,而质疑的根源,恰恰就是赋予它无穷潜力的尺寸问题。 

     一纳米仅为十亿分之一米,常规物质一旦进入这个小尺寸世界,就会变得异常活跃,而且与众不同。由于身材过于“迷你”,纳米材料相比常规物质更容易穿透各种屏障,甚至透过生物体的皮肤、细胞膜,最终进入各种组织器官内部。 

     中科院高能物理研究所纳米生物效应实验室曾对16种纳米粉体材料做过急性毒性实验。实验显示,有些纳米颗粒的粒径越小,毒性越大。在浙江大学公共卫生学院,大鼠通常要注射50毫克二氧化硅才会死亡,而当常规二氧化硅变成了纳米二氧化硅,只需0.5毫克就会让大鼠送命。 

     尽管全球对于纳米生物安全性的研究才刚起步,一些零星的实验结果却不得不让科学家们保持警惕。 

    心理危害与真实危害 

     德国某建材公司新近推出了一个瓷砖系列,取名为“Magic  Nano”(魔幻纳米)。结果,产品上市才几个月,公司就收到几百名顾客的投诉,说这种瓷砖让他们感到呼吸困难。然而,权威检测证实,瓷砖中根本没有用到任何纳米技术,只是“魔幻纳米”的名字让消费者产生了心理恐慌。 

     伯克利国际经济学圆桌会议的梁薇教授,把目前消费者心中的纳米疑团比作第二个“转基因”。她认为,政府应尽早出台一套纳米技术的安全性规范,甚至是与国际接规的法律法规及技术标准,以此来提升纳米产品在消费者中的信心指数。 

     然而,大多数科学家并不同意在纳米材料与危险品之间划等号。毕竟,危险品是一个广义概念,所有化学物质如果使用不当都是广义的危险品。至于纳米物质的真实危害究竟有多大,现在还有着太多的未知数。 

     科学应对“双刃剑” 

     当然,一切恐惧都源于不了解。面对纳米技术这把“双刃剑”,科学家的责任在于弄清事实真相,而非因噎废食。 

     浙江大学公共卫生学院教授朱心强表示,强调安全性是为了让纳米技术更加健康地发展。而目前遇到的问题则是,用于评价传统化学物质安全性的方法和标准,对于新兴的纳米技术已经不再适用。他呼吁加紧建立一套全新的纳米生物安全评价体系,尽快帮助大家扫除疑虑。 

     工作于加州大学劳伦斯伯克利国家实验室的复旦大学兼职教授陈帆青,主张一分为二的态度:一方面没有必要将纳米技术的安全隐患无限扩大;另一方面,从科学界到政府都应保持足够的谨慎。 

     衣食住行少不了其加盟,显微镜查不了其毒性—— 

    “纳米世界”面临安全信任危机 

      昨天在沪举办的第78次东方科技论坛上,专家学者坦言,物质达到纳米尺度后,包括毒性在内的理化特性发生巨变,已不是显微镜等传统手段能把关的,其生物安全性评估有必要“另起炉灶”。目前,此类研究已进入上海科学家的探究视野。 

      纳米产品的包装上是否应该像转基因产品一样印有标识,以提示用户它可能产生的某种不利于健康的影响?这不是吹毛求疵,而是科学必须自行解决的“双刃剑问题”。美国多个环保组织近日联合要求政府“好好”管管日益普及的纳米科技,因为类似防晒产品中使用的纳米颗粒,直接与人体接触,却未经证实自己在安全性问题上的“清白”。 

     "纳米世界”潜藏不安 

      据浙江大学朱心强教授介绍,已有研究表明,纳米材料可经呼吸道、皮肤、消化道及注射等多种途径迅速进入人体内部,并易通过血、脑、睾丸、胚胎等生物屏障分布到全身各组织之中,往往比相同剂量、相同组分的微米级颗粒物更易导致肺部炎症和氧化损伤。试验结果已显示,人造纳米材料可以引起氧化应激、炎症反应、DNA损伤、细胞凋亡、细胞周期改变、基因表达异常,并可引起肺、心血管系统及其他组织器官的损害。 

      第二军医大学的张天宝教授和印木泉教授指出,在空气中,以气溶胶的形式存在的纳米颗粒可长期飘浮,能成为多种有机污染物广泛传播的重要载体。在水中,纳米颗粒很难沉降。在土壤中,它能畅通无阻地转移,也能被蚯蚓、细菌吸收和进入食物链。 

      不过,专家提醒,毒性试验中用的都是超大剂量,且不可与实际应用划上等号。美国加州大学劳伦斯伯克利国家实验室高通量部实验室负责人陈帆青教授强调说,纳米的毒性会随着表面结构的改变而改变,可见其潜在毒性并非不可克服的洪水猛兽。 

      纳米毒理学应运而生 

      据美国国家纳米技术计划(NNI)估计,到2010年全球范围内对纳米及相关材料的需求将超过100亿美元,2015年全球纳米科技将拥有1万亿美元的巨大市场。眼下,人类的生活已经不知不觉地步入“纳米时代”,如电器、涂料、化妆品、生物材料、医疗器械、药物等。化妆品是纳米技术运用最多的商品领域之一,比如唇膏的珠光效果便是纳米颗粒的功劳。 

      经济学家梁微教授指出,如果不能明确纳米产品中存在的真实危害,纳米在公众心目中的负面形象就会被无限放大。 

      纳米科技是21世纪三大支柱技术之一。为了搬走横亘在其发展道路上的“绊脚石”,美国、欧盟、日本纷纷斥巨资展开纳米安全性的研究,我国也已将其列入国家973重点基础研究规划项目。在上海,市科委2004年为此立项,上海生物材料研究测试中心等单位5年前已展开相关研究。 

      对微小而不被肉眼所见的纳米颗粒,安全性能测试是件高难度的事。显微镜管不了它,传统的毒理学试验和化学物危险度评价的方法不完全适合它。这是目前最伤脑筋的事。各国科学家都在创建相关数据库,以期早日找到安全标准。 

      专家呼吁:提高“纳米材料潜在危害”知晓率 

      一些唇膏的珠光颗粒其实就是纳米颗粒,长期接触可能影响健康。30日,第78次东方科技论坛上,30多位纳米科技专家就“纳米材料的生物安全性”作了探讨。上海市纳米科技首席科学家蓝闽波指出,对于纳米材料可能危害人体健康,公众知晓率不高。为此,多位专家呼吁,有关防范纳米毒性的法律法规和生产标准应尽快建立起来。  

      纳米材料为何会对人体造成影响呢?当一种物质缩小到纳米尺度后,它的性质就会发生显著变化。如实验表明,2毫克二氧化硅溶液注入小白鼠后不会致其死亡,但若换成0.5毫克纳米二氧化硅,小白鼠就会立即毙命。而且,纳米材料不易降解、穿透性强,人一旦吸入纳米颗粒,其健康就会受到潜在威胁。  

      美国加州大学教授陈帆青说:“现在日常生活中,含纳米成分的产品已有不少。拿化妆品来说,一些唇膏的珠光颗粒其实就是纳米颗粒;等离子电视等含有碳纳米材料的电器,长期接触也可能影响健康。对于各种纳米材料的安全性,我们正在建立数据库,以进行系统评估。”     

      梁薇教授告诉记者,在欧美,一些公众已对纳米产生了恐慌。美国一民间组织曾因一种防晒霜含有纳米成分,要求政府责令企业回收该产品。“我觉得,公众应对纳米的潜在危害知情,但不必恐慌。就像对待转基因食品一样,可以要求企业必须在纳米产品的标签上注明纳米成分,以便消费者自主选择。”梁教授表示。  

      会上专家还呼吁,我国应加紧建立有关防范纳米毒性的法律法规和生产标准,这不但对消费者有利,也有利于国内企业的出口,因为我国如果在这一领域落后于欧美国家,就可能导致很多纳米产品因不符“国际标准”而遭遇出口壁垒。 

     纳米材料是“双刃剑”  专家呼吁建立安全评估体系“上保险  ” 

   随着纳米技术的发展,各种各样的纳米材料开始走近我们的生活。然而,已有研究表明,纳米材料也有它的负面效应。在昨天召开的东方科技论坛上,与会专家建议,建立纳米材料的安全评估体系,给纳米材料“上保险”。 

   据统计,2005年世界上有320亿美元的商品运用了纳米材料技术。到2015年,运用纳米材料的商品将超过10000亿美元。但一些研究结果显示,部分人造纳米材料具有毒性,它可以引起氧化应激、炎症反应、心肺血管系统及其他组织器官的损害。“但是光凭这点就说纳米材料是洪水猛兽也有点杞人忧天,”复旦大学生命科学院兼职教授陈帆青解释说,“只要建立全面评估体系,找出毒性所在,就能通过诸多手段,对毒性进行防护,甚至还可以将毒性反作用于医学。” 

   据陈帆青教授介绍,纳米材料的毒性,主要来源于材料在变成纳米级过程中物理、化学等性质发生的变化。比如,稳定性增强的纳米物质,用于人体表面或者被人体吸收后,不易被降解,长期积聚体内,影响健康。 

   要预防纳米的毒性,就必须从体内和体外共同研究,建立全面的评估体系。纳米材料的体外研究方法,目前主要是应用3D细胞培养系统,模拟细胞在组织内部的环境,对纳米材料的毒性进行观察。而在体内研究方面,国内主要是通过动物实验,研究纳米材料对机体的影响。此外,纳米材料的毒性还可以被利用,反过来造福人类。比如,纳米材料毒性的表现之一,就是会杀死细胞。未来医学可以利用这一特点,借助技术手段让纳米材料消灭癌细胞。