奈米科技:綠色環保並非易事

研究人員和活動家在微觀科學問題上爭執不下

下一個重大突破將非常非常微小。至少,這是科學家和公司投入時間和精力以及數十億美元到奈米技術領域所期望的。事實上,總統2004年的預算為國家奈米技術計劃撥款8.49億美元,眾議院在5月份通過了一項奈米技術資助法案,未來三年總額達23.6億美元。私營企業也紛紛加入,部分原因是國家科學基金會預測,到2015年,奈米技術可能會發展成為一個年產值達1萬億美元的產業。從可以將藥物輸送到單個細胞的膠囊到更高效的電子產品,各種應用都在研究之中,微小管、顆粒和導線的新的潛在用途也層出不窮。

但是,伴隨技術前景而來的是公眾強烈反對的可能性。想想仍然圍繞轉基因食品的軒然大波,尤其是在歐洲。英國對轉基因作物的商業種植實行了三年凍結,6月份透過的新法規要求在歐洲貨架上銷售的所有含有轉基因成分的食品都要貼上標籤。

現在,一些在近十年前對轉基因食品發出警報的團體正在對奈米技術提出擔憂。“侵蝕、技術和集中行動小組”(ETC)成立的目的是支援其認為對社會負責的技術發展,該組織在1990年代初期大力遊說反對孟山都公司關於轉基因作物的行為(那時,該組織被稱為國際農村發展基金會)。今年早些時候,該組織呼籲暫停所有奈米技術研究,直到可以實施管理奈米顆粒處理的標準協議為止,並且在6月份,它在歐洲議會贊助了一次會議,與綠色和平組織和英國基因觀察等活動團體一起宣傳其事業。“由於毒性風險,迫切需要就奈米顆粒的處理達成實驗室協議,”ETC專案經理吉姆·托馬斯說。“而且不必太長,但是採取這種非常混亂的方法是荒謬的。”


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與微小顆粒打交道的科學家們對此表示不同意。一些人,例如加州大學伯克利分校的A. Paul Alivisatos,認為停止研究是不道德的,因為奈米技術的潛在收益,尤其是在醫學和能源等領域,是如此巨大。其他人指出,暫停不僅是不必要的,而且是不切實際的,因為它只會導致研究轉入地下。“如果你有開放的研究,並由監管機構和科學期刊的同行評審進行討論和審查,你將有足夠的監督來確保在環境或生物學方面的問題得到適當處理,”密歇根大學醫學院生物奈米技術中心主任小詹姆斯·R·貝克評論道。事實上,眾議院科學委員會在4月份舉行了一次聽證會,討論了2003年奈米技術研究與發展法案以及奈米技術潛在的社會和倫理影響。

“認為奈米技術將導致環境破壞或人類疾病的看法本身可能會將萬億美元產業的夢想變成公眾強烈反對的噩夢,”生物和環境奈米技術中心主任、萊斯大學化學教授維姬·L·科爾文作證說。“即使環境和健康威脅永遠不會成為現實,這種負面反應也是可能的。對於像我這樣的奈米技術研究人員來說,這種前景太真實了,就像科幻小說作家能想象到的任何事物一樣可怕。”

科爾文強調,隨著這個新興領域的持續發展,需要公開報道。“如果我們不能儘早回答這些問題,公眾對奈米技術的接受度可能會受到威脅,整個行業可能會脫軌,”她告訴專家組。科爾文建議,奈米技術研究預算的3%到5%應該專門用於環境影響工作,借鑑人類基因組計劃的榜樣,該計劃專門撥款研究其工作的倫理影響。作為開始,環境保護署已在2003年撥款400萬美元的研究資金,用於研究奈米技術的環境影響。

特別是,環保署正在徵集研究提案,重點關注“人造奈米材料的潛在毒性和暴露”。今年早些時候在新奧爾良舉行的美國化學學會全國會議上展示的一些毒理學研究結果表明,奈米技術的生物學影響問題遠非簡單明瞭。約翰遜航天中心的林超榮及其同事測試了三種類型的碳奈米管(CNT)材料對小鼠肺功能的影響。該團隊將含有不同金屬(如鐵和鎳)的CNT或參考粉塵的懸浮液放入動物的氣管中。當研究人員在7到90天的時間後檢查小鼠的肺部時,他們發現CNT引起了劑量依賴性反應,包括材料周圍的炎症和組織死亡。科學家們認為,在他們的測試條件下,如果碳奈米管到達肺部,它們可能比石英(其毒性已廣為人知)更有害。

相比之下,杜邦公司的David B. Warheit進行的第二次碳奈米管測試表明,不良反應較少。儘管約有15%的動物(本例中為大鼠)在暴露於碳奈米管後的頭24小時內死亡,但研究人員確定死亡原因是奈米顆粒粘在一起造成的窒息。那些倖存下來的大鼠確實表現出肺部炎症的初步跡象,但這些反應並非劑量依賴性的。而且,炎症反應僅持續了一週。然而,石英顆粒導致了持續長達三個月的反應。兩個團隊都得出結論,有必要進一步研究動物如何對空氣中的奈米顆粒作出反應。

在會議的另一次報告中,羅切斯特大學的Günter Oberdörster報告了大鼠吸入奈米級聚四氟乙烯(PTFE)顆粒(更常見的化學名稱為特氟龍TM)的研究結果。呼吸含有直徑為20奈米的PTFE顆粒的空氣導致大多數動物在四小時內死亡。然而,當顆粒尺寸超過130奈米時,動物遭受的毒副作用明顯減少。會議上的許多科學家警告說,關於奈米顆粒毒性的最新發現仍處於初步階段。科爾文將目前可用的資訊歸類為僅僅是“第一章”,或者說是對該主題的介紹。“獲得這些資料很重要,”她說,“這將使我們成為少數幾個預先處理這些問題的新興技術之一。”

由於奈米顆粒的廣泛應用(尤其是醫學應用)仍然遙遙無期,許多科學家認為,與奈米技術相關的環境和健康問題可以與正在進行的研究同步解決。“我不認為奈米技術比任何其他科學分支或科學研究更令人擔憂,”貝克評論道。他表示,呼籲停止研究太過分,也為時過早。“任何進入人體的東西都必須經過與任何藥物或任何其他東西相同的監管批准,而且可能會更嚴格,因為第一次透過時沒有跟蹤記錄。”

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