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纳米技术的风险

作者: 谭玉龙

  美国华盛顿的“纳米新产品项目”机构的统计数据表明,目前全球使用纳米技术的产品有几百种(截止到2006年12月份已经有356种),有些意外的是,至今几乎都没有关于纳米技术安全性的最终结论,与之相关的风险评估和行业标准似乎也没有出台。大众好像都以非常乐观的态度看待这项新技术,对它寄予厚望,期待一场新的产业革命,都有意无意地忽略了它身后潜在的阴暗一面。但与此同时,一些科学家却已经对纳米技术可能给环境和人类健康带来的风险产生了担忧。
  纳米技术竟然有害?这不是危言耸听。纳米技术最大的优势很可能也是它最大的劣势,即纳米级别的尺寸。当纳米颗粒小到连实验室的滤器也无法赶上时,就会散入自然,随产品的使用、分解而释放或流入、渗入到大气、水体和土壤中,通过水和风等媒介在自然界扩散而产生污染和危害。研究表明,纳米材料可以通过土壤以极快的速度转移至水相中。一旦进入水体,由于食物链的原因,纳米颗粒物会对水体生态环境造成很大的影响。虽然纳米材料在环境中的存在形式及其沉积分解均鲜有报道,但抬头看看我们身边已经不再蔚蓝的天空,主要成因就是空气中存在大量的悬浮物粒子,它们其中有很大一部分是纳米级的,这些粒子不仅造成了城市上空“棕色云”的笼罩,灰霾天气增多,也使得人群的污染暴露大幅度上升。空气污染,或者说空气中的纳米悬浮颗粒可诱发一些易感人群出现肺部或心血管等疾病,造成死亡率增加。研究发现,在健康人群呼吸道中纳米颗粒物有较高的沉积率,而在患有哮喘和慢性阻塞性呼吸系统疾病的人群中沉积率更高。纳米颗粒物可以诱导明显的呼吸炎症反应,导致肺组织病理学改变,对心血管系统的效应包括血液凝集、系统炎症和呼吸功能丧失等。
  因为纳米物质只比原子、分子大一点,所以能透过人体细胞膜进入细胞内部,甚至嵌入人体的DNA当中,直接影响我们身体的遗传信息传递。当纳米物质通过皮肤表面进入血液中,或通过呼吸进入气管和肺部,积累到一定程度,就可能会对我们造成一定的伤害。而这种伤害甚至超过了我们的想象:纳米颗粒可以透过“血一脑屏障”、胎盘屏障等,伤害到中枢神经系统以及胎儿。长期以来我们一直认为各种组织屏障牢不可摧,可以有效阻止有害物质以及超细粒子通过,但面对纳米颗粒,这些天然屏障却都变成了“马其诺防线”。
  而且,经国内外多家研究单位研究证实,很多纳米材料的毒性并不是本来就有的,反而是在变成纳米级过程中,物理、化学等性质发生变化时形成的。如黄金呈块状时是惰性的,但其颗粒尺寸达纳米级时,黄色的金属会变成蓝色,并可能与DNA黏合在一起。这就是“纯粹”的纳米技术惹的祸。更加复杂的是,纳米粒子的粉末或液体具有一定范围内的许多不同尺寸,从几个纳米到几百个纳米。纳米粒子具有聚合的趋势,由少聚多,由小变大,聚合的纳米粒子拥有同单个纳米粒子不同的行为。这无疑增加了研究的难度。
  纳米物质毒害作用的具体生物学机制还不是很清楚,它们进入生物体内可能引起噬菌细胞(吞咽并消灭外来物质的细胞)的“过载”,如同车辆超载,从而引发防御性的发烧和降低机体免疫力。它们也可能因为无法被降解或降解缓慢,而在某些器官里集聚。还有可能是它们同身体中一些生物过程发生反应,比如影响蛋白质发挥正常功能,进而影响细胞功能。由于纳米粒子具有极大的表面积,会立即吸附它们遇到的大分子,这本来是纳米物质的一大优势,但这种情况下进入细胞内的纳米粒子的破坏作用则更加强烈。近期英国著名的《自然》杂志报道:“最近一些检测纳米物质毒性的细胞培养物和动物研究显示,纳米物质的大小、表面、可溶性,可能还有形状,都是决定它是否对人体有害的因素之一。”
  
  责任编辑 赵 柠
论文来源:《百科知识》 2008年第14期
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