微型杀手

（文 / 袁越）

2007年1月至2008年4月，有7名女工相继被送到首都医科大学附属朝阳医院，她们的肺部出了问题，严重的甚至伴有胸腔积液。医生们进行了紧急救治，但最终还是有两名女工相继去世。

这7位女工都在同一个小型印刷车间工作，患病前那个车间的通风系统坏了，堵住了有害气体释放的通道。那么，到底是哪种成分造成了这一悲剧呢？主治医生宋玉果认为是印刷工业采用的纳米颗粒在作怪。他把研究结果写成论文发表在2009年9月号的《欧洲呼吸杂志》（European Respiratory Journal）上，据称这是全世界第一例纳米颗粒可能致命的临床毒理病例报告，在国际上引起了很大反响。

不过，也有不少专家表达了反对意见，他们认为，那家工厂里还含有很多别的有害气体，在没有对照试验的情况下，不能轻易地把责任归在纳米颗粒身上。

不管怎样，这件事再一次为人类敲响了警钟。作为一种自然界没有的，完全人造的新物质，纳米颗粒究竟会对人类健康产生怎样的影响？这个问题必须引起重视了。

纳米颗粒的概念是1959年由著名物理学家费曼首先提出来的，但直到上世纪80年代，由于关键技术的进步，纳米材料这才终于进入了实用化阶段。按照定义，纳米颗粒的维度在100纳米以下，而目前已知的体积最小的细胞生物直径也在200纳米以上。如此小的体积使得纳米颗粒具有很多异乎寻常的物理和化学特性，为材料科学提供了一种新式武器。目前纳米材料已经广泛用于建筑涂料、电子器材、化妆品，甚至衣服的面料等领域，再加上汽车的普及，使得城市大气中由尾气组成的纳米级污染颗粒的含量迅速上升。但是，直到2005年，纳米材料的安全性才被提到议事日程上来。相继有不少实验室通过研究认为，纳米材料会对高等动物的肺脏、肝脏、肾脏和血液系统有某种程度的损伤。

最可怕的是，研究表明，纳米材料很可能会对DNA分子造成伤害。日本东京理科大学教授武田健和他的同事们研究了纳米颗粒对新生小鼠基因表达的影响，研究人员把二氧化钛纳米颗粒注射进怀孕母鼠体内，然后解剖并分析发育到不同阶段的新生雄性小鼠的基因表达模式，结果发现有100多个基因与对照组小鼠存在差异。与这些基因的功能有关联的疾病范围很广，包括儿童自闭症、学习障碍、癫痫、阿尔兹海默式病和帕金森氏症等。这篇文章发表在今年8月份的《微粒和纤维毒理学报》（Particle and Fibre Toxicology）上，武田健教师强调说，这项实验只是发现了基因表达的变化，并不能说明这些小鼠出生后一定会得这些病。另外，研究人员为母鼠注射了大剂量的二氧化钛纳米颗粒，和自然情况并不相符。

武田健的实验没有说明基因表达模式究竟是如何被改变的。今年11月16日出版的《癌症研究》（Cancer Research）杂志上发表了美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）癌症研究中心的科学家提交的论文，首次证明二氧化钛纳米颗粒能打断单链和双链DNA分子，造成染色体断裂，引发癌症。实验小鼠只要接触这种纳米颗粒5天之后就能看到这种效应。

问题是，纳米颗粒是如何打断DNA分子的呢？二氧化钛早已被证明是一种化学惰性分子，很难与其他分子发生化学反应。二氧化钛纳米颗粒的直径通常至少在10纳米以上，而DNA分子的直径为2纳米，构成DNA分子主链的碳-碳化学键的长度则在0.12～0.15纳米之间，纳米颗粒不太可能“冲断”DNA分子。

这篇论文的通讯作者、癌症研究中心的毒理学教授罗伯特·希斯特尔（Robert Schiestl）认为，这是由于纳米颗粒能够引发炎症反应。

“它们太小了，可以随意在人体内四处游走，并在亚细胞的水平上改变人体微环境，诱发‘氧化应激效应’（Oxidative Stress），导致人体产生更多的自由基。”

原来，当微粒的体积越来越小时，其相对表面积就越来越大。人体免疫系统对这种奇怪的物质很不熟悉，把它们当做敌人加以攻击。由于纳米颗粒的数量巨大，这种攻击便持续不断，引发了慢性炎症反应。正是这种炎症反应导致了细胞一直处于应激状态，其后果就是DNA发生断裂，直至诱发癌症。

二氧化钛是最常见的一种纳米颗粒，全球每年的产量高达200万吨。这种新型材料广泛用于化妆品工业，甚至牙膏和食品着色剂中，尤其是防晒霜中含量很高，因为它对紫外线有防护作用。希斯特尔教授建议消费者尽量不用喷涂式防晒霜，以免不小心吸入纳米颗粒。这种颗粒不能通过皮肤，却能通过肺部进入血液循环系统。

需要指出的是，目前关于纳米颗粒对人体健康危害性的研究还处于初级阶段，很多结论还有待进一步验证。纳米技术如果使用得法，完全可以作为一种新的医疗手段，因此我们不能完全禁止纳米材料的研究和应用。■