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。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。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。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。
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;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。
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。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。
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。