关于纳米技术的重大问题 - 彭博社

一群多元化的研究人员正在绘制一个被称为纳米技术的新科学前沿。从生物学家到化学家、芯片制造商和计算机科学家，他们正在学习如何引导单个原子结合成分子，以及如何制造自然界中不存在的材料。总有一天，他们的工作可能会导致新型癌症治疗和药物输送系统、超强轻质金属以及超导电线等许多其他应用。然而，在商业急于冲向这个纳米明天之前，对公共健康和环境风险的评估至关重要。毕竟，关于转基因食品的争论已经玷污了整个农业生物技术领域——这项技术承诺改善贫困国家的粮食生产。同样，如果不尽早解决对纳米材料潜在危害的担忧，可能会对纳米技术研究造成伤害。

克里斯滕·库林诺夫斯基在这个新兴领域中独特地处于事实与虚构之间。作为休斯顿莱斯大学联邦资助的生物与环境纳米技术中心（CBEN）的化学系教员和教育与公共政策执行主任，她相信纳米技术科学家正在应用从过去失败中学到的教训。在主要商业生产的几年之前，大学研究人员正在对活生物体进行纳米材料的测试。与此同时，食品和药物管理局以及环境保护局正在探索法规，以帮助确保纳米技术的商业化不会引发任何可怕的意外。

商业周刊 行业编辑亚当·阿斯顿最近在休斯顿与库林诺夫斯基会面，讨论纳米技术的风险和预期收益。以下是他们对话的一些编辑摘录：

你对公众对纳米技术的反应有什么担忧？

我担心对炒作和恐惧的过度反应。每当有研究文章谈论某种风险时，都会有十几个高调的媒体故事敲响警钟，但未能解释研究的所有细微差别：结果需要重复，或者实验室研究中使用的纳米材料浓度在自然界中不太可能出现。这种耸人听闻的报道可能会影响立法者和公众。

所以我的工作之一是帮助告知华盛顿的科学和政策界。同样，对积极故事的反应也可能被夸大——推动对疾病奇迹疗法的不切实际的期望，或者新纳米材料可能何时可用。

纳米技术的真正风险是什么？

目前正在进行两大类风险评估。一类是生物系统——从对单细胞生物的影响开始，到复杂的脊椎动物。例如，科学家们正在研究纳米颗粒如何影响细菌或它们如何在单个细胞中积累。好消息是我们发现了一些简单的方法来控制颗粒的毒性程度。这种控制意味着我们可以使颗粒在某些理想情况下具有毒性，例如当我们想要治愈一种疾病时。

在我们得出整体观点之前，需要做更多的工作。相对较少的多年度研究已经完成。一些研究表明，身体可以毫无问题地处理和排泄纳米颗粒。另一些研究则表明，这些颗粒的高浓度可能会导致细胞损伤。与药物研究一样，问题部分在于：多少算是过量？

第二个主要类别关注环境。纳米材料是否会在水或土壤中积累，如果会，它们是否构成风险？它们是否改变了水源中的细菌平衡？如果我们制造大量纳米颗粒，而它们成为废物流的一部分，那么从长远来看它们会发生什么？这实际上是关于可持续性的问题。我们能否设计我们的制造过程和这些材料，使其在从工厂生产到产品被丢弃的整个生命周期中都对环境无害？

这一发现过程处于什么阶段？

CBEN成立于2001年，是首次引起人们对积极、负责任的纳米技术发展的关注的重大努力。自那时以来，环保署、国家科学基金会（资助CBEN）和国防部提出了专注于从工程角度研究纳米技术影响的项目。所有这些努力都在帮助创建一个足够大的科学家和工程师社区，使他们能够分享工作并加快学习过程。我们基本上是在孕育一个新的研究领域。

纳米技术的发展与生物技术的增长相比如何？

人类基因组计划中有一个很好的模型可以参考。他们预见到对人类基因组的探索可能会引发棘手的公共关注——伦理、法律和文化。因此，他们将3%到5%的联邦研究资金用于研究这些问题，并与公众沟通，鼓励更多的开放和透明。他们确实是我们在技术开发方面采取主动方法的榜样。

有没有负面的例子？

当然。有基因改造食品和生物的故事并不那么成功。无论它们多么创新，或好或坏，这些新种子被强加给一个对其益处并不信服的公众。农业企业当然看到了这些技术的好处——从更多的种子销售中获利——他们认为这就足够了。然而，他们没有考虑公众的观点：作为消费者，我为什么要这些不同种类的种子，尤其是如果食品已经相对便宜和丰富？

该行业没有足够好地传达好处或倾听公众的担忧。在缺乏公众对话的情况下，风险的担忧加剧了。现在，基因改造食品在海外的销售受到限制。可以说，更好地与公众互动可能会防止这种反弹。这一错误决定在短期内让他们在欧洲损失了数十亿的销售额。

我们多久才能看到纳米技术所承诺的一些进展？

这个问题很难回答。不会是一夜之间的事情——这一点很重要。实验室科学的过程有时是艰苦的。但在三到五年内，我们将更好地理解如何涂覆或化学改变纳米颗粒，以减少它们对身体的毒性，这将使我们能够扩大它们在疾病诊断和药物输送中的应用。在那段时间内，我们还将更好地理解如何避免它们污染环境。我们将在未来一年内看到这一领域的第一篇出版物。

哪些应用将首先出现？

生物医学应用可能是最早的一些。在癌症治疗方面，首批临床试验将很快进行。“纳米治愈癌症！”——我迫不及待想看到这个标题，并有坚实的同行评审科学作为支持。莱斯大学教授詹妮弗·韦斯特的工作涉及将一种称为纳米壳的纳米颗粒注入体内，这些颗粒会自然集中在肿瘤部位，因为肿瘤非常“渗漏”——周围组织的血流量很大。由于这些颗粒可以根据其大小调节以响应不同波长的光，因此可以设计成吸收一种能够穿透健康组织但能加热纳米壳以杀死癌细胞的光。

新材料呢？

那里也发生了一些令人兴奋的事情。在莱斯大学，理查德·斯莫利（1996年诺贝尔化学奖获得者）正在扩大单壁碳纳米管的生产。美国宇航局正在购买它们以研究在航天计划中的应用，因为它们既强大又轻便。斯莫利对微调生产过程感兴趣，以便每批只生产特定应用所需的类型和尺寸的管子。如果他能把这个配方搞对，有证据表明单壁碳纳米管将成为优秀的高强度材料。但加工技术并不简单。

正在探索哪些环境应用？

嗯，想想水。正如我的同事马克·维斯纳教授喜欢指出的那样，现在我们使用的是维多利亚时代的技术来清洁和净化我们的水源。他正在研究制造纳米结构水过滤膜，这可能解决世界上许多饮用水问题。这些基本上是孔径如此之小的过滤器，以至于可以让一些分子通过——比如水——同时阻挡较大的物体，如细菌。这些类型的膜今天使用不同的材料制造，但基于纳米的材料可能更有效，最终也更便宜。

另一个领域是污染的修复。莱斯大学的迈克尔·黄正在研究纳米材料，这些材料将利用太阳的能量来帮助分解挥发性有机化学物质。因此，你可以进入一个超级基金场所，把一些纳米晶体扔进水里，光线将帮助分解污染物。

我们是否处于一个转折点？

我很乐观。纳米技术在短期内确实有潜力兑现其炒作的领域是生物技术。这可能会最早发生。然而，我们不会看到根本性的、范式转变的技术在3年、5年，甚至15年内出现。总体而言，疯狂的炒作开始减退。它在其后留下了人们渴望看到真实结果的需求。