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奈米材料可能有害人體 科學家呼籲進行更多研究

上網時間: 2007年04月23日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:奈米粒子  奈米碳管  毒性研究  人體健康 

美國加州大學聖地亞哥分校(University of California at San Diego,UCSD),以及位於其鄰近La Jolla地區的醫學研究機構Veterans Affairs Medical Healthcare System的科學家,近期發表研究指出,磁性奈米粒子(magnetic nanoparticles)可能危害人體健康

根據研究人員的實驗顯示,直徑小於10奈米的氧化鐵粒子(iron oxide particles)會阻礙神經細胞的生長。而根據美國國家標準與技術研究院(National Institute of Standards and Technology,NIST)進行的實驗結論也認為,小於200奈米的奈米碳管(nanotubes)會對人類的肺臟細胞產生不良影響。

這些研究機構都呼籲應進行動物研究,以針對奈米材料對活生物體的毒性效果進行量化研究,並探討奈米材料的主要毒性類型特徵。不過目前美國國家科學基金會(National Science Foundation,NSF)花在奈米材料研究上的經費,幾乎是研究如何防止其毒性效應的10倍。

UCSD材料科學教授Shunho Jin表示:「NSF用於奈米材料開發的經費,比進行奈米材料毒性特徵研究的經費多得多。我們希望增加對像我們這樣的研究的資助,以確定哪些類型的奈米材料具有毒性、以及如何預防。」

2007年NSF的國家奈米科技行動計畫(National Nanotechnology Initiative)將花費2.73億美元,而在包括測試和安全等社會方面的研究卻只有0.28億美元。這0.28億美元分配給NSF旗下多家奈米科技研究中心(Nanoscale Science and Engineering Centers),將對利用奈米粒子製造濕地(wet environments)、奈米製造職業安全,以及奈米材料與細胞之間的交互作用等題材進行研究。

而針對奈米材料特性的研究也正在進行中。UCSD的科學家對氧化鐵奈米粒子的毒性進行了研究,因為全世界都在開發氧化鐵奈米粒子的應用,例如強化磁共振影像技術(magnetic resonance images,MRI)來殺死癌細胞──即是在進行MRI之前,先將磁氧化鐵奈米粒子注入人體,以提高影像的解析度;在進行癌症治療時,外部磁場可對預先注入人體的奈米離子進行加熱,使癌細胞比普通細胞更容易被殺死。

Jin表示:「全球有幾千家機構尋求利用磁奈米粒子在生物科技和奈米科技領域的應用,但是這些研究都假定氧化鐵奈米粒子是具備生物相容性的材料。而我們的研究卻顯示它們並不具備該種相容性。」

Jin教授的團隊發現,直徑小於10奈米的氧化鐵奈米粒子會阻礙神經細胞的發育──在氧化鐵奈米粒子存在的情況下,神經細胞不但對神經伸展而自然產生的化學訊號沒有反應,甚至是處於睡眠狀態。「我們甚至發現對神經細胞之間的互動和訊號傳遞產生的中等程度負面影響。神經細胞不但沒有伸出神經突進行通訊,還靜止不動。」Jin表示。

上述研究結果將在2007年6月出版的《Biomaterials》期刊上發表,該研究並認為對氧化鐵奈米粒子長期效應的動物研究,對防止健康危害至關重要。Jin建議對發現的抑制訊號傳遞的奈米粒子劑量和類型進行定量研究。

Jin表示:「我們應當對奈米粒子的應用進行研究和開發的同時進行毒性測試,並從一開始就尋找避免毒性的方法。例如對有毒的奈米離子可以包覆一層具有生物相容性的保護層。」

奈米碳管也不安全?

此外,NIST也對曾接觸奈米碳管的人類肺臟細胞進行了實驗室研究。這群美國官方研究人員的結論是短奈米碳管「可能對健康造成危害。」

NIST生物材料科學家Matthew Becker表示:「我們對不同奈米碳管毒性活體動物研究結果之間的差異性十分不解,因此進一步研究其長度是否會產生不同結果。」該機構發現,比200奈米短的單壁碳奈米管可以輕易地進入試管中的人類肺細胞。肺細胞吸收碳奈米管之後,根據奈米管的濃度,有的會死亡、或者產生出其他毒性特徵。

Becker表示,實驗結果對電子工程師來說,好消息是電子領域的奈米碳管應用大多比200奈米長。但是身為進行奈米管毒性活體研究的科學家,他希望實驗結果能提醒其他研究人員小心奈米碳管的長度特性。而NIST科學家並沒有計劃進一步研究為什麼短奈米管會造成健康威脅,而是集中研究降低健康威脅的新型奈米碳管與製造方法。

「我們認為進行活體研究的科學家不僅應對奈米碳管的長度特徵進行研究,而且應包括濃度和分佈性。大多數奈米材料面臨的大問題在於接觸方式,包括吸入、注射或者穿透皮膚。我們需要確定什麼是慢性和急性奈米碳管接觸。」NIST的研究將在本月底出版的《Advanced Materials》期刊上發表。

(參考原文:Studies warn of nanoparticle health effects)

(R. Colin Johnson)




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