生物納米技術(shù)論文(2)
生物納米技術(shù)論文
生物納米技術(shù)論文篇二
納米材料的生物安全性
摘要：隨著納米科技的迅猛發(fā)展，納米材料得到廣泛應(yīng)用。本文通過對其生物安全性問題的提出及現(xiàn)今我國面臨的問題的分析，希望納米科技可以得到更好的發(fā)展以及納米材料能更好地應(yīng)用于生活的各個領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞：納米材料;生物安全;應(yīng)用
中圖分類號：G301 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324(2012)09-0082-02
一、什么是納米材料
納米材料是處于納米尺度范圍或者由該尺度范圍的物質(zhì)為基本結(jié)構(gòu)單元所構(gòu)成的超精細(xì)顆粒材料的總稱，根據(jù)物理形態(tài)劃分，納米材料大致可分為納米粉末(納米顆粒)、納米纖維、納米膜、納米塊體和納米相分離液體等五類。由于納米尺寸的物質(zhì)具有與宏觀物質(zhì)所迥異的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和量子限域效應(yīng)等，因而納米材料具有異于普通材料的光、電、磁、熱、力學(xué)、機(jī)械等性能。1984年，德國薩爾蘭大學(xué)的Gleiter以及美國阿貢試驗(yàn)室的Siegel相繼成功地制得了純物質(zhì)的納米細(xì)粉。1990年7月在美國召開的第一屆國際納米科學(xué)技術(shù)會議上，正式宣布納米材料科學(xué)為材料科學(xué)的一個新分支。
二、納米材料生物安全性問題的提出
進(jìn)入21世紀(jì)以來，納米科技發(fā)展迅猛，大規(guī)模生產(chǎn)的各種人造納米材料已經(jīng)在生活消費(fèi)品和工業(yè)產(chǎn)品中廣泛使用。據(jù)統(tǒng)計，納米材料已經(jīng)應(yīng)用在近千種消費(fèi)類產(chǎn)品中，來提高原有的功能或獲得嶄新的新功能，包括化妝品、食品、服裝、生活日用品、醫(yī)藥產(chǎn)品等領(lǐng)域。然而，近年來的研究發(fā)現(xiàn)，由于小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)和巨大比表面積等，納米材料具有很強(qiáng)的“雙刃劍”特性，即在提高原有材料功能同時也存在巨大的安全風(fēng)險。例如，美國科學(xué)家讓一組小鼠生活在含20納米特氟隆顆粒的空氣里，結(jié)果小鼠在4小時內(nèi)全部死亡;而另一組生活在含120納米特氟隆顆粒的空氣里的小鼠，卻安然無恙。僅僅尺寸改變，竟導(dǎo)致如此巨大的生物毒性變化。美國科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)納米顆?？赏ㄟ^胎盤屏障由母體進(jìn)入到胎兒體;碳納米顆?？山?jīng)嗅覺神經(jīng)直接進(jìn)入動物腦部;一些人造納米顆粒在很小劑量下也容易引起器官炎癥，或?qū)е麓竽X損傷，使機(jī)體產(chǎn)生氧化應(yīng)急，隨納米尺寸減小生物毒性有增大的趨勢。研究還發(fā)現(xiàn)，納米顆粒非常容易進(jìn)入細(xì)胞，它們對細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生什么影響?一些人工納米結(jié)構(gòu)具有自組裝能力，它們在生物體內(nèi)的不同微環(huán)境里，會自組裝成不同的可蔓延生長的特殊結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)對生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能將產(chǎn)生什么影響?它們是否會干擾生命過程的正常進(jìn)行?
三、納米材料的生物安全性成為科學(xué)前沿問題
2005年12月，美國政府以世界“經(jīng)濟(jì)合作發(fā)展組織(OECD)”的名義，召集世界各國政府，在美國首都華盛頓召開了“人造納米材料的安全性問題”圓桌會議，討論如何采取措施，保障“人造納米材料的安全性問題”。納米安全性問題之所以引起各國政府和科學(xué)界的如此重視，是因?yàn)榧{米材料的應(yīng)用事關(guān)人體健康和安全，而“健康和安全”永遠(yuǎn)是國家的重大需求。納米科技事關(guān)國家前沿科技的發(fā)展，美國國務(wù)院代表在華盛頓的“納米安全會議”上說“保障納米科技的健康可持續(xù)發(fā)展，是保持我們科技領(lǐng)先地位的國家戰(zhàn)略”。納米科技居于21世紀(jì)公認(rèn)的前沿科技之首。因此，為納米科技保駕護(hù)航，是國家層面的重要戰(zhàn)略目標(biāo)之一。同時，率先開展納米材料的生物安全性研究，就有可能搶占先機(jī)，抓住在科學(xué)上取得重大突破的機(jī)遇：人造納米結(jié)構(gòu)或納米顆粒與生命體相互作用過程是一個未知領(lǐng)域，存在許多新現(xiàn)象、新問題、新規(guī)律，無論對納米科技的發(fā)展或者對理解生命過程本身都孕育著新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。搶占先機(jī)，就意味著擁有取得重大突破的機(jī)會。
四、目前急需解決的難題
近年來，歐洲等地不斷出現(xiàn)反對納米技術(shù)和納米材料應(yīng)用的大規(guī)模游行，其實(shí)是因?yàn)槿藗儾磺宄{米材料毒理學(xué)效應(yīng)和納米材料的安全性所導(dǎo)致的誤解。因此，建立科學(xué)客觀評價納米材料生物安全性的方法，是扭轉(zhuǎn)目前一提到納米材料就認(rèn)為不安全的誤區(qū)的唯一辦法。目前，國際學(xué)術(shù)界、政府和企業(yè)界已經(jīng)達(dá)成共識：當(dāng)務(wù)之急要研究人造納米材料的生物安全性問題，從結(jié)構(gòu)明確、成分明確、劑量明確的人造納米顆粒入手，在此基礎(chǔ)上建立各種模型，分析預(yù)測納米顆粒在生物體內(nèi)的行為以及它們的協(xié)同效應(yīng)對生命過程所產(chǎn)生的影響。但是，目前國內(nèi)外還沒有建立出合適的納米材料生物效應(yīng)的評價方法，這也是目前發(fā)展納米技術(shù)的最大瓶頸之一。尤其是生物微環(huán)境中納米顆粒的檢測方法，細(xì)胞環(huán)境中納米顆粒的檢測方法，體內(nèi)納米顆粒的檢測方法等。已有的納米毒理學(xué)研究結(jié)果存在三個突出的問題，發(fā)現(xiàn)了一系列復(fù)雜的毒理學(xué)現(xiàn)象，但是機(jī)制不清;研究在大劑量，急性暴露下引起的毒性反應(yīng)，雖然可用于“突發(fā)事故”的安全性評估，但對納米材料含量低的納米產(chǎn)品并不適用;缺乏實(shí)際工作現(xiàn)場的研究，導(dǎo)致無法對生產(chǎn)場所的安全評價做出正確的結(jié)論。綜合考慮目前國內(nèi)外納米材料的生產(chǎn)和應(yīng)用中出現(xiàn)的生物安全性問題，我們首先要開展的工作是圍繞與工作場所和納米產(chǎn)品相關(guān)，已經(jīng)規(guī)?；a(chǎn)或使用的重要納米材料的生物效應(yīng)與安全性展開研究，在科學(xué)上重點(diǎn)揭示生產(chǎn)場所納米顆粒的釋放與團(tuán)聚行為;揭示在食品中大量應(yīng)用的納米顆粒進(jìn)入胃腸道后的行為和命運(yùn);在細(xì)胞、分子水平上研究這些納米材料與呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、胃腸道以及皮膚相互作用機(jī)理;力爭闡明影響工作場所和消費(fèi)品中納米顆粒生物安全性的關(guān)鍵因素和共性規(guī)律，以及納米顆粒與產(chǎn)品添加劑的復(fù)合——協(xié)同效應(yīng)關(guān)系。同時，在應(yīng)用上，篩選出能夠用于評價納米材料安全性的生物學(xué)或毒理學(xué)的指標(biāo)，提出我國自主知識產(chǎn)權(quán)的與工作場所和消費(fèi)產(chǎn)品相關(guān)的納米材料生物安全性評價方法和評估程序，向國家提出相關(guān)納米材料的職業(yè)接觸限值，為國家建立相應(yīng)的安全評價體系提供科學(xué)依據(jù)。
納米科技的發(fā)展和納米材料的應(yīng)用，為人類生活和生產(chǎn)帶來革命性影響，但是，任何新生事物都有兩面性，由于納米材料的特殊性質(zhì)，它們對人類健康有可能帶來嚴(yán)重?fù)p害。因此，如何駕馭納米科技，使之造福而不傷害人類，既是科學(xué)界面臨的挑戰(zhàn)，也是各國政府前沿科技發(fā)展戰(zhàn)略與健康安全的國家需求。
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