生物实验技术

　　“纳米”安全性广受关注


　　国际研究风生水起


　　由中国科学院、科技部、国家自然科学基金委员会、中国毒理学会共同主办，国家纳米科学中心承办的“第六届纳米毒理学国际大会”近日在北京召开。专家在会上指出，纳米毒理学是纳米安全性的科学基础，我国在此领域的研究已走在世界前列，但建立纳米安全知识体系、评估体系和标准等方面的工作仍需提速。


　　“纳米”安全性广受关注


　　中国科学院院长白春礼院士在开幕式上发表讲话指出，近年来，随着纳米科学与技术的飞速发展，我们已经能够设计、操控和制造纳米级的材料和众多包涵纳米技术的产品，并正在进一步从纳米尺度上理解和认识我们赖以生存的世界。纳米技术造就的新兴领域正在引领多个学科迈出实质性、跨越性发展的步伐，例如材料科学、能源科学、医药学、微电子学和绿色科技等。但是，当人类受益于新技术发展带来的利益的同时，也需要考虑它是否给生活带来负面的影响。随着人造纳米材料的制造和使用日渐增多，这些材料和纳米颗粒的暴露问题也随之而生，不由让人引发疑虑：这些小尺寸材料和颗粒对人体健康和环境有何影响?


　　“与其他新材料一样，纳米材料的正面效应和负面效应常常是相互依赖、相互制约的两个方面，其研究处于同等重要的地位。”本届大会主席、国家纳米中心副主任赵宇亮教授介绍，纳米体系与生物体系的相互作用是纳米科学与生命科学交汇产生的重大基础科学问题。有关纳米技术安全性担忧的根源，恰恰就是赋予它无穷潜力的“小”尺寸。纳米体系的尺寸比细胞小几个量级，比细菌小，与蛋白大小相当，表面的化学反应活性很高，有些还具有自我组装能力。它们在进入生命体以后，与生命体系，如器官组织、细胞、生物分子发生相互作用时，对生命过程会带来哪些正面(如药物)或负面(如毒性)影响，已经成为纳米科技的重要研究内容和研究方向。


　　“缺乏职业安全数据，就无法指导纳米产业相关工作的职业防护;缺乏消费品相关的安全数据，就无法指导消费品的安全使用;缺乏科学客观的检测方法，就会大大增加臆测、‘言过其实’的可能;缺乏系统性的知识，就会导致人们把其他因素引起的综合健康效应归咎纳米颗粒。”赵宇亮强调，纳米安全性既具有基础科学意义，又事关纳米科技应用和可持续发展的核心，也是国家先进技术发展的重大需求，当纳米科技走出实验室研究阶段实际应用到各个行业领域，安全性知识体系就必然成为要考虑的关键问题。



　　国际研究风生水起


　　随着纳米材料生物效应与安全性研究的迅速发展，一个新的学科——“纳米毒理学”应运而生。国际上从2003年提出纳米毒理学的概念后，2004年开始广泛关注纳米材料可能产生的毒副作用，之后研究日盛，成立了相关的学会，召开了多个国际性会议，出版了专业的杂志，不断发表各种研究结果。2005年3月~2006年3月一年之内，美国、德国、法国、英国、瑞典、瑞士、日本就召开了16次国际学术会议讨论“纳米材料的安全性问题”;2007年至今，全球每年共举办30~40个相关国际学术会议;2004年，欧洲、美国分别出版发行纳米毒理学专业学术刊物，并于2007年、2009年分别进入SCI，影响因子超过了有60多年历史的毒理学两大刊物《美国毒理学会会刊》和《欧洲毒理学会会刊》。


　　与此同时，各国政府对纳米毒理学和安全性研究的重视程度也日益增强，投入力度逐年增加。赵宇亮举例介绍，2009~2011年美国国家纳米计划(NNI)在纳米环境、健康与安全领域的投入分别由74.5百万美元增加到91.6百万美元，直至116.9百万美元。2011年美国政府颁布《纳米技术环境、健康、安全研究》白皮书，美国国家科学院颁布《纳米材料的环境、健康、安全研究战略》，今年美国又刚刚启动了《纳米技术环境、健康、安全研究》计划。而欧盟在纳米安全研究领域的经费投入2005~2010年也累计达到125百万欧元，共建立了24个纳米毒理学与安全性研究计划。


　　“我国是世界上最早开展纳米毒理学研究的国家之一。”白春礼介绍，早在2001年，中国科学院的研究人员就提出了纳米材料的毒理学效应的研究计划。此后，国家纳米科学中心和中科院高能物理研究所联合建立了纳米安全性实验室，其后被选为中科院重点实验室。2004年召开的“纳米安全性”香山科学会议(我国政府8个部委联合组织的最高级别的学术会议)，大大促进了我国在纳米安全性方面的基础研究。目前，全国已经有超过40家科研机构的研究人员在开展人造纳米材料的环境、健康和安全性，以及相关的检测、分析技术相关的研究。


　　“近年来，我国在纳米毒理学领域发表的研究论文数量和质量逐渐上升，仅次于美国，我国的研究成果被国际高度关注。”赵宇亮举例说，2008年哈佛大学与麻省理工学院从全球遴选60篇纳米毒理学代表性论文，我国有3篇论文入选;我国的研究论文20多次被《Nature》、《Nature Asia》、《Nature Materials》等国际顶级学术刊物选为研究亮点……


　　赵宇亮强调，当前国际纳米毒理学研究的进展主要集中在三个领域：一是基础研究，更多地侧重于揭示纳米材料的生物学特性以及机制研究，探索新材料的毒理学性质与传统材料的不同;二是检测方法和技术更加多样化，如高通量方法被用于性质参数的分析;三是关注职业健康，如研究职业的剂量暴露。


　　未来任重道远


　　白春礼谈到，在过去的5年，各国政府和全球科学家在为建立人造纳米材料环境、健康和安全性相关概念和体系、研究策略以及确认是否存在知识鸿沟等方面，做出了巨大的努力，取得了重要的成果。但是，要想完全理解这些复杂的问题，还有很长的路要走，我国研究者应对其环境、健康与安全相关问题开展深入系统的研究。


　　赵宇亮认为，在过去10年，尽管纳米毒理学发展很快，然而，其研究仍然是一个长久、持续的过程，还需要更多更系统的知识积累，需要长期持续地开展与纳米科技发展同步的科学研究。我们应注重基础研究的长期性，强调重要的科学突破对未来技术的影响;集中投入，建设不同类型的专业纳米技术研发平台，以保持可持续发展;整合各学科的研究力量，集中解决重大的科学挑战问题或孕育重大突破的应用技术。


　　专家认为，除了阐明新的基础科学问题以外，从国家需求来说，纳米毒理学研究的最终目的是建立纳米安全评估体系、规范和标准。为了保障科技和市场的优先权，“科技要领先，产品要安全”已成为发达国家的国家战略，纳米产品的安全性问题正在成为发达国家用来设置技术性贸易壁垒并限制市场准入的策略。赵宇亮强调，目前，世界各国都在抢占先机，抓紧部署纳米产品的质量和安全标准。如欧盟、美国、世界经合组织(OECD)、国际标准化组织(ISO)、世界卫生组织(WHO)等相继成立“纳米安全工作组”，开始制定与纳米产品的安全性、标准、贸易等相关的各种法规。因此，能否抢先制定各种纳米材料的安全指标，率先获得国际认可，事关我国的国家利益。加强我国纳米产品和技术的安全性研究和相关标准与技术的建立，是加速纳米技术产业化、提升其国际竞争力和纳米科技可持续发展的重要保障。


　　赵宇亮指出，我国国家标准化管理委员会于2001年启动了纳米材料标准的研究工作专项，并成立了中国纳米标准委员会，成为国际上最早制定纳米安全标准的国家之一。但是，安全标准的制定相对比较复杂，是一个系统工程，需要国家多个部门的统筹协调，需要很多数据才能明确限定。