我們可以預(yù)測(cè)到納米技術(shù)的快速發(fā)展，它將導(dǎo)致通訊技術(shù)的加速和設(shè)備的微型化，提高暴破技術(shù)的有效性和鋼板穿刺技術(shù)的優(yōu)化等許多方面。在納米領(lǐng)域許多新的技術(shù)的運(yùn)用，可能導(dǎo)致對(duì)人體的損害，而且不僅限于以上這些納米技術(shù)。在考慮納米技術(shù)特有的危害時(shí)，研究小組更關(guān)注納米顆粒，換句話說(shuō)正是因?yàn)榧{米的微粒子性使得這些分散顆粒具有獨(dú)特性能。我們明白，制造這種微粒的原因，正是因?yàn)檫@樣的微粒子特性使得它與眾不同。這些特性不僅影響它的理化性質(zhì)，還會(huì)導(dǎo)致它的生物學(xué)活性的改變。同樣地，我們可以通過(guò)了解暴露于類似納米大小的微粒子找到一些證據(jù)。比如，石棉以及燃燒產(chǎn)生的納米顆粒。
我們能從石棉中汲取什么教訓(xùn)？
石棉的危害眾所周知，主要是石棉可以導(dǎo)致很多疾病。在英國(guó)，每年就有2，000人死于間皮瘤，曾經(jīng)就是因?yàn)槭薜囊恍┨匦裕沟盟粡V泛使用。它有良好的纖維和耐腐蝕性，不易被破壞。現(xiàn)在我們已經(jīng)知道，它的毒性正與它的纖維直徑（因?yàn)槭蘩w維直徑小于3μm，可以被吸入呼吸性細(xì)支氣管）、長(zhǎng)短（長(zhǎng)度大于15μm就不能被巨噬細(xì)胞吞噬）以及在肺組織中的難溶解性有關(guān)。因此，石棉纖維在呼吸道中易進(jìn)入而難清除的特性將會(huì)引發(fā)刺激作用導(dǎo)致纖維化和癌變[1]。這些物理特性以及纖維表面的化學(xué)活性都是有相當(dāng)危害的，當(dāng)然吸入的危險(xiǎn)性還與吸收的劑量相關(guān)。幾乎所有的纖維制品都遵照這些規(guī)則，有些也會(huì)因?yàn)樗鼈兊睦砘再|(zhì)不同而有所差別。由于溫石棉在肺組織中溶解性較閃石類石棉高，因此溫石棉較不容易導(dǎo)致間皮瘤。還有，天然的毛沸石因其較高的表面活性而更具危險(xiǎn)性，在土耳其一些村民因接觸天然毛沸石患上了間皮瘤。
碳和其他納米管和石棉一樣能被生產(chǎn)，但比石棉纖維更精細(xì)，并且吸入后比較難清除。它們中有些非常堅(jiān)硬， 并且一旦進(jìn)入將持續(xù)存在于組織中。可以預(yù)測(cè)，如果吸入足夠多的數(shù)量，將會(huì)導(dǎo)致間皮瘤。正如Paracelsus指出，劑量是關(guān)鍵。死于石棉疾病的人，通常每克干肺組織中就有數(shù)百萬(wàn)根纖維，是從空氣中每毫升數(shù)根纖維吸入（更確切地說(shuō)是從每次呼吸吸入幾百根纖維或者每天吸入數(shù)百萬(wàn)根纖維）數(shù)月或者數(shù)年的結(jié)果。因此，一個(gè)納米管生產(chǎn)企業(yè)不僅要求生產(chǎn)工人，也包括那些工序中可能接觸的所有使用和處理的工人，都要求做好相應(yīng)的防護(hù)，防止職業(yè)暴露。目前，新建企業(yè)通常規(guī)模較小，并且生產(chǎn)出來(lái)的納米管常緊緊地簇?fù)碓谝黄穑豢梢灶A(yù)測(cè)，這些情況今后將會(huì)改善。
從空氣污染研究中獲得的教訓(xùn)
碳的核粒子燃燒后會(huì)聚集在一起形成比納米直徑大些的聚合物。目前有兩類研究機(jī)構(gòu)在研究這樣的粒子產(chǎn)生的毒性。一類研究機(jī)構(gòu)是在美國(guó)紐約曼切斯特berd?rster和他的同事們，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中研究納米大小的顆粒在大鼠肺中的清除和存留[2]。另一類是美國(guó)的流行病學(xué)家們，他們已經(jīng)研究出在很低濃度下空氣污染和死亡之間的關(guān)系[3]。并且，在他們的觀察報(bào)告中闡明，這些粒子的暴露與心臟病引起的死亡顯著相關(guān)。這也表明這種微粒能夠產(chǎn)生毒效應(yīng)，當(dāng)存在較多數(shù)量的粒子時(shí)它們能引起炎癥并對(duì)血凝有次生影響，即使吸入的總量較少[4]。
但是對(duì)于這個(gè)復(fù)雜的假設(shè)，流行病學(xué)者提供了很少的支持，而在研究與空氣污染暴露相關(guān)的炎癥標(biāo)記物和聚集因素的變化中提供了一些證據(jù)。到目前為止，由于納米的微粒子性帶來(lái)的影響，只能提供較弱的證明。另一方面，現(xiàn)在已經(jīng)有相當(dāng)多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)證明同等材料納米顆粒要比大顆粒的毒性要強(qiáng)的多[5]。這種增強(qiáng)的毒性可以用空氣中污染顆粒與表面污染的相關(guān)性來(lái)解釋，例如，被金屬離子和有機(jī)分子污染后的危害。此外，顆粒的大小也是很重要的一個(gè)因素，在40nm以下的顆粒，不僅物理性質(zhì)不同而且很容易和細(xì)胞膜表面結(jié)合[6]；目前已有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)吸入的納米顆粒很可能通過(guò)中樞神經(jīng)系統(tǒng)沿著嗅神經(jīng)和三叉神經(jīng)進(jìn)入大腦[7]。
至于肺毒性，對(duì)于所有的可吸入顆粒已經(jīng)有了充分的證據(jù)，毒性的主要決定因素是總吸入表面積和附加載體表面的增加或減少，它的獨(dú)特功能是在與組織的相互作用中釋放各種離子[8，9]。這種毒性最明顯的病理表現(xiàn)為炎癥反應(yīng)，但也有并不引起炎癥的可能，低濃度的納米顆粒可能只引起肺內(nèi)表皮細(xì)胞的直接刺激作用，在短期和長(zhǎng)期接觸下均可導(dǎo)致次級(jí)血管的改變，導(dǎo)致心臟病發(fā)作的危險(xiǎn)性增加[10]。
現(xiàn)在這些結(jié)論只是基于實(shí)驗(yàn)室結(jié)果、流行病學(xué)假設(shè)以及職業(yè)病醫(yī)師對(duì)特殊事物的觀注。例如，焊接工和許多其他技術(shù)工人都暴露在含高濃度的納米顆粒煙氣中，然而他們并不知道他們正處于一個(gè)死于心臟病的高風(fēng)險(xiǎn)當(dāng)中。粉塵顆粒（和二氧化氮）高暴露中常出現(xiàn)在廚房，但是和這些暴露相關(guān)的危害很少被提及。現(xiàn)在對(duì)納米顆粒的暴露已經(jīng)有所了解。然而，我們必須提醒，微小顆粒具有不同活性，并且毒性通常要比大顆粒的同等材料強(qiáng)。這需要特別關(guān)注。
我們可以從納米顆粒中預(yù)見到什么？
2006年在日本舉行的關(guān)于納米技術(shù)商貿(mào)科技展覽會(huì)上，幾百家公司展示了他們的產(chǎn)品。這些產(chǎn)品中大部分顯而易見地包含許多納米顆粒，它們很容易進(jìn)入市場(chǎng)。一位研究學(xué)者在非正式的場(chǎng)合報(bào)導(dǎo)過(guò)，他寄出的一份樣品在郵寄過(guò)程中發(fā)生自燃。盡管感到某些不安，但正如我原先寫道：“…據(jù)我們所知，仍然沒(méi)有人因人造的納米材料而受到傷害。”然而，在2006年4月的一天，德國(guó)聯(lián)邦危險(xiǎn)評(píng)估協(xié)會(huì)召回了市場(chǎng)上一種用神奇的納米材料制成的用作浴室清潔和衛(wèi)生的氣霧劑，因?yàn)樗谑褂眠^(guò)程中至少導(dǎo)致了90位客戶出現(xiàn)呼吸系統(tǒng)癥狀，其中幾個(gè)人因嚴(yán)重的肺水腫而住院[11]。至于這個(gè)產(chǎn)品中包含什么仍然不是很清楚，但在表面上看這個(gè)產(chǎn)品的表面涂有硅石納米層。我們不用花太多的想象去推測(cè)氣泡上的這樣一個(gè)納米層會(huì)起到什么效果。
對(duì)于職業(yè)病醫(yī)生，他們會(huì)非常熟悉評(píng)價(jià)材料特有危害和人類潛在暴露的危險(xiǎn)程序。然而，在特有的危害方面，有一個(gè)很好的例子，比如納米管，我們認(rèn)為它們是有毒的，但是無(wú)法用實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)來(lái)解釋，因?yàn)檫@些管子總是簇?fù)碓谝黄穑诮o小鼠做毒性實(shí)驗(yàn)時(shí)，很難象測(cè)試石棉一樣控制劑量。因此，到目前為止仍沒(méi)有可靠的結(jié)論[12]。納米管分離得到單個(gè)纖維并不是最主要的問(wèn)題，最主要的是如何在空氣中測(cè)量它們[13]。目前認(rèn)為，如果象現(xiàn)在對(duì)待石棉一樣去對(duì)待它們應(yīng)該不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。
關(guān)于潛在暴露，考慮含納米管產(chǎn)品的生命周期是很重要的。它們將毫無(wú)疑問(wèn)地被用來(lái)給某些原料增強(qiáng)和賦予某些新的特性。這些材料會(huì)出現(xiàn)什么情況？它們被加工過(guò)嗎？它們?nèi)绾翁幹茫吭诠に嚢l(fā)展的早期，由于石棉的慘訓(xùn)，這些事情必須考慮。目前，這些潛在暴露主要是在大學(xué)實(shí)驗(yàn)室和小型實(shí)驗(yàn)工場(chǎng)以及許多相關(guān)的附加程序中。然而，現(xiàn)在很輕易就可以從實(shí)驗(yàn)室工作人員那里拿到一瓶納米管，它看上去就象煙灰，正如我曾經(jīng)得到一份青石棉樣品一樣容易。
在考慮任何新的納米顆料時(shí)都可以使用類似方法。它的毒性怎樣？如何生產(chǎn)？將來(lái)如何使用？濫用后會(huì)怎樣？怎么降解或處置？在它生命周期的不同階段，哪些人可能會(huì)暴露，暴露程度如何？假如，用作燃料的催化劑用來(lái)增加功效和減少CO2排放，它能增加或減少?gòu)U氣排放的毒性嗎？如果它被用在象口紅或防曬霜的化妝品中，它能增加或減少紫外線對(duì)皮膚的副作用嗎？如果它是一個(gè)金屬粒子被用在醫(yī)學(xué)影像中，包括所有能考慮到的對(duì)內(nèi)皮和心臟的副作用的毒性測(cè)試嗎？
目前來(lái)自納米顆粒的危險(xiǎn)環(huán)節(jié)主要如下：
來(lái)自商品的意外吸入事件；
生產(chǎn)工人中吸入事件；
生產(chǎn)工人吸入納米管；
化妝品中由于新粒子的不當(dāng)使用造成皮膚損害；
操作中出現(xiàn)暴炸/火災(zāi)；
注射靜脈中對(duì)納米藥物或者顯像劑出現(xiàn)意想不到的反應(yīng)。
