纳米技术的潜在风险

晓说

研究人员已经花费了大量时间和金钱用于研究纳米技术新的应用上，但是关于纳米颗粒对人类的健康和环境影响的研究却相对要少一些。化学元素在极小的尺寸的形态下会有特殊的性质，因而它们可能会以意想不到的方式影响环境。纳米颗粒也许能够以之前不能的方式入侵身体，影响大脑或其他组织器官。日常生活中一般形态下的化学元素不能打破血管、脑屏障，也没有人真正知道当它们以纳米颗粒等形式进入人体后会有什么影响。纳米颗粒的形态可能完全不同于常见的元素形态，这可能导致生命系统完全不知道如何应对它们，甚至直接对它们产生不良反应。

什么是纳米技术

纳米技术是研究和操作的颗粒尺寸在1~100纳米的范围内的科学及工程领域。1纳米相当于十亿分之一米，大约是头发丝的粗细的五万分之一。在这个尺寸范围的颗粒通常有不寻常的性能，所以人们期望这些性能可以在科学、工程、医学和计算机等领域带来巨大效益。

纳米颗粒的特性

据专家介绍，在纳米尺寸下的元素与通常被发现的较大尺寸的元素表现迥异。例如，石墨的性质是众所周知的，即在任何正常情况下石墨是不会被认为是危险的或活性的材料，它在毒理学指标中具有特殊的地位。Rice大学的诺贝尔获奖物理学家Richard Smalley发现的碳纳米管和富勒烯（碳的纳米颗粒），由于其碳原子的排列方式被归类为石墨的一种形式。然而，这些颗粒表现得很不同于石墨，它们可能对生命体产生危害，既具有毒性。

科学家们知道物质会随着它们的颗粒减小而变得更活泼，这是因为其表面积与体积比变得更大，即给定量物质的化学反应发生提供了一个更大的表面。一个很简单的例子是铁元素——铁钉当然不会燃烧，但等量的铁元素在极细的粉末形式下一旦暴露在空气即可自燃。同样，那些通常来说相当惰性的物质，当以纳米颗粒形式在人体内或在环境中可能发生意外的化学反应。

纳米粒子是如何影响生命系统的

对纳米技术危险性的任何评估都是十分复杂的，因为纳米粒子的大小和形状可能会影响其生物活性和毒性。相比于传统形式，纳米颗粒状态的物质与生命体的联系能力增强，因为它们往往可以穿透皮肤，通过肺进入血液，并穿过血管、脑屏障。一旦进入机体，可能发生进一步的生化反应，例如生成自由基损害细胞和DNA。另一个问题是，虽然生命体已有了对自然颗粒的防御（例如人体中抗体等），但纳米技术使得物质“面目全非”，生命体恐怕完全无法识别或对付它们了。

有时，相对于化学性质，光光是颗粒的物理性质就可以以意想不到的方式造成危害。石棉就是一个例子。因为它在化学上是相当惰性的，最初被认为是无害的并且被广泛使用。但是，那时的人们万万没想到，当石棉被切断或破碎时产生微小的、漂浮在在空气中可以被吸入的纤维会堆积在肺部，由于其尺寸和形状及它们与肺细胞之间相互机械作用方式，最终导致癌症。

一个科学研究发现，一些种类的碳纳米管和石棉在维度上和形状上十分相似，且在动物身上的实验显示，动物暴露在含纳米管颗粒的环境中，身上会发炎和发生组织损伤。即使导致癌症的现象并没有被发现，但以石棉纤维导致癌症为例，这种关系可能需要几十年以后才会显现出来。在今天，每年有三千人死于由于长期处于含石棉纤维的环境中而导致的癌症。科学家现在提出这些有关于纳米技术的潜在危险的担忧就是希望能够避免未来发生相类似或者更加糟糕的境况。特别是考虑到现在市场对纳米颗粒的需求越来越大，比如说汽车的喷漆，网球拍，化妆品中都会有需要纳米颗粒作为原料。

对纳米颗粒毒理的研究

2004年3月，德州南卫理公会大学的环境毒理学家Eva Oberdörster的一个实验发现，暴露在百万分之0.5这种中等剂量(相比于同样环境中其他污染物的剂量)的富勒烯环境中48小时，鱼类就会产生严重的脑部伤害。在这些鱼类身上也发现了基因变异的迹象，这意味着鱼类整个生理系统都被影响了。在一个最近的实验中发现，富勒烯同样也会杀害海洋食物链中重要的一环——水蚤。

Eva Oberdörste说我们并不能就此下结论说富勒烯也会对人类脑部造成伤害，这还需要进行深一步的实验来证明。我们必须警惕环境中富勒烯的长期积累很可能成为一个潜在的危害，特别是如果进入了食物链的话。早些，在2002年的时候，由生物环境纳米科技中心（CBEN）实施的一些实验表明纳米颗粒会积累在实验动物的体内，还有一些其他的实验发现富勒烯能够穿透土壤被蚯蚓吸收，即有可能通过关系到人类的食物链到达并且积累在人类体中，对人类的身体健康产生危害。

此外，其他一些纳米颗粒对生命体也显示出负面影响。在2002年，加利福尼亚圣地亚哥分校的科学家研究发现叫做量子点的硒化镉纳米颗粒会造成人类的镉中毒。镉是以任何形式进入人体都会对人体造成重大伤害的金属元素，这种小尺寸的颗粒大大增加了镉金属意外进入人体的几率。2004年，英国科学家首次发现金纳米颗粒可以通过怀孕母亲的胎盘进入胎儿体内。还有早在1997年科学家，牛津大学的科学家就发现防晒霜中的纳米颗粒产生的自由基会损害DNA。
   
碳纳米管毒性：无碳纳米管（左）和有碳纳米管（右）情况下的大肠杆菌对比照片
未来展望

毫无疑问纳米颗粒具有非常有趣和有用的性质，能为我们带来巨大的好处，但是对于它们可能带来的危害的研究还在进行阶段，而人类已经暴露于含有它们的环境里。制造含有纳米颗粒的产品的工厂的工人首当其冲。美国职业安全与卫生研究所（NIOSH）报告说，多于两百万的美国人已经暴露于含高含量的纳米颗粒的生产环境中。他们相信这个数字在不远的将来会继续攀升到四百万。不少群体呼吁，在对纳米颗粒的危害进行详尽研究之前应该暂停生产含有纳米颗粒的产品。许多人担忧，巨大的经济效益诱惑和经济竞争压力导致市场上企业不顾工人身体健康生产的行为已经先于有关纳米颗粒对公众潜在危害研究之前。的确，纳米热了这么多年，为了对公众的健康负责、出于严谨的科学态度，我们是不是真的需要停下来先好好想一想？