奈米技術的承諾日益增長,微小粒子會帶來重大的健康問題嗎?

在奈米技術帶來巨大希望的同時,人們仍然對接觸可穿透組織的微粒所帶來的健康危險存在疑問

這似乎是一個崇高的目標:在人們日益關注奈米粒子健康風險的背景下,為什麼不密切關注那些與這些微小物質打交道的人的健康狀況呢?但事實證明,說起來容易做起來難。

美國國家職業安全與健康研究所 (NIOSH) 教育和資訊部主任保羅·舒爾特說:“你可能用雙手就能數出世界上關於接觸奈米粒子的已發表文獻。”“然而,關於奈米技術已經寫了很多文章,這讓人想採取行動。我們正在努力尋找一個科學依據來做到這一點。”

不幸的是,他說,一份名為《關於可能接觸工程奈米粒子的工人進行醫學篩查的臨時指南》的 NIOSH 草案提案在可以提供的指導方面是有限的。原因:資訊太少。科學家們只是對奈米粒子可能造成的危害持有最廣泛的懷疑。那麼,如何建議應該對哪些工人進行篩查,以及應該對他們進行哪些具體測試呢?


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“本質上,你是在進行一次捕魚行動,”前 NIOSH 研究員、現任華盛頓特區伍德羅·威爾遜國際學者中心新興奈米技術專案首席科學顧問安德魯·梅納德說。“我們需要將它與疾病聯絡起來,但你不能只是隨機地測試人們。”

NIOSH 的科學家並不是唯一對奈米技術的潛在危險感到困惑的人。它是世界上最熱門的技術之一,專家們一致認為,它會帶來不可預測的、可能嚴重的健康風險。除此之外,人們知之甚少。

奈米技術涉及對微小粒子的操作,這些粒子的尺寸介於 1 到 100 奈米之間。(一奈米是十億分之一米,大約比人頭髮的寬度小 80,000 倍。)在這個尺寸下,物質會擺脫它們通常的行為規則,這既是奈米技術的魔力,也是它的威脅。

從物理角度來看,奈米粒子非常微小,可以深入人體。例如,動物研究發現,有些奈米粒子可以穿過血腦屏障,而血腦屏障通常可以保護大腦免受血液中毒素的侵害。如果你像加利福尼亞州(杜阿爾特的希望之城,一個癌症研究和治療中心,與 NASA 位於帕薩迪納的噴氣推進實驗室合作)的癌症研究人員希望的那樣,使用碳奈米管向腦腫瘤患者輸送化療藥物,那可能很棒。如果微粒不是作為醫療的一部分而是意外進入血液,那可能就不那麼好了。

對接觸工程奈米粒子的一些擔憂源於它們的意外同類物,這些同類物通常存在於空氣汙染中。柴油尾氣中最微小的煙塵顆粒(稱為超細顆粒)的尺寸達到了奈米級。根據羅切斯特大學研究員岡特·奧伯多斯特和其他人的研究,當吸入時,它們會進入肺部最小的氣道,而較大的顆粒無法進入那裡。它們在那裡會導致呼吸問題,而且更令人驚訝的是,會導致心臟病。

從化學角度來看,奈米粒子往往比相同物質的較大劑量更具反應性,因為它們具有更大的表面積,因此有更多的機會與其他物質相互作用。這意味著一種通常無害的化學物質可能會在微量劑量下產生毒性。動物研究表明,吸入的奈米粒子會導致肺部炎症,從肺部轉移到其他器官,並干擾細胞訊號傳遞。將某種東西縮小到奈米尺寸,它就會做出令人驚訝的事情:改變顏色,變得可溶,導電。

與此同時,潛在的好處是巨大的。醫學研究人員對從對抗輻射中毒的藥物到鞋盒大小的行動式基因檢測實驗室的“奈米奇蹟”寄予厚望。當前和潛在的綠色應用比比皆是:阻擋熱量但不阻擋光線的窗戶塗層、更高效的太陽能電池板、節能的交通訊號燈。賓夕法尼亞州伯利恆的利哈伊大學的研究人員表示,由於其尺寸和反應性,鐵奈米粒子可以以比傳統鐵混合物快 1000 倍的速度淨化被溶劑浸泡的土壤。

總部位於紐約市的新興技術行業顧問 Lux Research 的資料顯示,2007 年全球奈米產品銷售額達到 500 億美元,預計今年將達到 1500 億美元。奈米材料使服裝具有防汙性,並使防曬霜在皮膚上變得透明。製造商在洗衣機和塑膠食品儲藏容器中添加了可殺滅微生物的奈米銀。我們可以購買速度更快的計算機晶片、更輕更堅固的腳踏車、不帶靜電的抓絨——這一切都要歸功於奈米技術。

隨著市場上銷售的奈米消費產品超過 500 種,一些人擔心散落的微粒會進入我們的食物、空氣和水中。但歷史告訴我們,最有可能受到任何不良影響的是製造產品的人,而不是購買產品的人。

煤礦工人過去常常帶著金絲雀進入礦井,以警告他們致命的甲烷:如果金絲雀昏倒了,就該上來呼吸空氣了。歷史上,工人在其他有毒物質方面經常扮演著金絲雀的角色。從含鉛汽油到氈帽中的汞,勞動者吸收的暴露量最高,並且是第一個生病的人。

難怪 NIOSH 正在努力更好地瞭解奈米粒子的健康影響。但正如舒爾特指出的那樣,未知遠遠多於已知。

正如他的同事道格·特勞特指出的那樣,將奈米材料視為一個單一實體是錯誤的。“它們是一個完整的宇宙,”沒有一刀切的答案。

很明顯,吸入的奈米粒子可以進入血液並遍佈全身。它們還能穿透皮膚嗎?當它們被攝入時會發生什麼?沒有人知道。粒子的尺寸和形狀是關鍵變數。那麼數量呢?沒有人知道。此外,哪些公司正在使用奈米材料,尤其是在容易吸入的噴霧劑或粉末中?可能有多少工人受到影響?沒有人知道。

原因:奈米材料完全不受監管;行業沒有義務儲存有關潛在危害或任何其他內容的記錄。NIOSH 是一個研究機構;它可以建議僱主減少工人暴露——以及他們可能採取的方法——但它沒有執法權。雖然環境保護署是一個監管機構,但它與 NIOSH 一樣,也處於收集資料的早期階段。上週,它釋出了一項期待已久的提案,要求企業自願報告工程奈米材料的安全資料。在 2006 財年為聯邦奈米技術研究預算的超過 13 億美元中,只有 3800 萬美元用於調查環境、健康和安全風險;其餘的用於研發。

目前,政府內外都在推動聯邦政府採取更多行動。最近一份國會研究服務報告敦促多機構國家奈米技術計劃 (NNI) 制定一個具有真正優先事項的環境和安全研究議程——這是 NNI 自 2006 年以來一直承諾要做的事情。美國

眾議院環境和有害物質小組委員會主席、馬里蘭州民主黨眾議員艾伯特·溫恩表示,他計劃今年就“當前法規和監管框架中的嚴重差距”舉行聽證會。在州一級,威斯康星州議員特蕾絲·貝爾科(來自麥迪遜的民主黨)已要求她所在州的自然資源部、衛生和家庭服務部以及農業、貿易和消費者保護部與她合作,建立一個生產奈米粒子的企業登記處,作為跟蹤其使用和潛在健康影響的第一步。

NIOSH 也有興趣建立接觸奈米粒子的工人的登記處。目前尚不清楚誰將負責管理這些登記處、他們將收集哪些資訊或這些資訊將如何使用。

德國化學公司巴斯夫的醫療主管帕特里克·康納在 NIOSH 最近在辛辛那提舉行的一次會議上說:“登記本身並不是目的。” 該會議旨在聽取對其奈米技術草案提案的意見。“如果你要收集資料,你就必須採取行動。”

新興奈米技術專案的梅納德表示,採取行動至關重要,不僅是為了保護工人和消費者,也是為了保護這項技術本身的承諾。

他說:“如果你看看我們透過奈米技術可以實現的潛力,那真是太不可思議了。”“但如果我們想實現長期的利益,我們就必須儘早解決這些健康、安全、倫理和社會問題。”

梅納德說,過去,政策制定者和企業會先開發技術,然後在問題出現時嘗試解決。“這是一個機會,”他指出,“以另一種方式做事。”

卡羅爾·巴斯是一位艾麗西婭·帕特森研究員,正在報道工作場所的有毒暴露。

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