公共衛生學院勞動衛生與環境衛生學系與意昂2平台化學學院👨🏽‍💼、中國科學院高能物理研究所共同承擔國家自然基金國家十五重大項目“核技術在研究典型環境汙染的應用”子課題《碳納米材料生物學效應研究》日前啟動。該項目融合了納米、生物、化學、物理學🧑🏻‍🦽、醫學以及核分析技術等研究領域的優勢力量，屬多學科融合與交叉的課題。勞動衛生學科賈光副教授承擔“碳納米材料整體生物毒性及體外生物學效應研究”👨🏿‍🍼。

納米技術是當前發達國家投入最多🎅🏼、發展最快的科學研究和技術開發領域，在其優點和潛在的巨大市場不斷被認識的同時，一個非常重要的問題迅速凸現出來——比細胞小1000~10000倍的納米顆粒，通過生產和使用環節進入環境以後，對人體健康👨🏼‍🚀、生存環境和社會安全等方面將產生什麽影響🧜🏽？即納米尺度物質的生物環境效應問題是全球科學界亟待研究的一項重要課題。

 

    納米生物效應同時也是一個滿足國家需求的重要研究方向🏃🏻。全球納米產業化正在迅速發展。納米顆粒的生物效應研究🐘🫒，與納米藥物研發✸、生物體系中納米檢測技術、納米產品的生物安全性以及納米標準的製定等直接相關👨‍👨‍👦‍👦，是保障納米產業健康、可持續發展的基礎。正如美國國家納米計劃負責人Roco博士所言“納米產品和納米技術的安全性，將成為影響納米產業國際競爭力的關鍵因素之一”🏊🏿‍♀️。獲得國際公認的鑒定和確認各種納米產品的生物安全性的分析數據將涉及國家的巨大商業利益。也正因為如此，一些發達國家在過去的幾年，迅速組織和開展了納米生物效應的研究📬😧，不到兩年已經形成了一個嶄新的前沿研究領域。

 

    同時，納米顆粒生物學效應研究也是與人類生命健康問題直接相關的一個問題🪧。當物質細分到納米尺度時🧀，其物理化學性質的巨大變化會導致它們在生物體內的生理行為與常規物質有很大區別。最近，《新英格蘭醫學雜誌》發表了歐洲和北美科學家們的研究結果🎛，發現小於100 nm的超細顆粒物濃度的微小增加所導致城市居民的發病率和死亡率的增高🚔，遠遠大於相同濃度的微米顆粒物🎆。盡管其機理還不十分清楚🎅🏽，科學家們推測小於100 nm的超細顆粒物具有特殊生物機製，可能會直接作用於心血管系統、也可能通過增加血粘度或促進凝血而導致心血管疾病的發生。因此，WHO最近呼籲要優先研究納米尺度顆粒物的生物機製👩🏽‍🏭。但是目前國際💉、國內在這方面的研究都剛剛起步👬，相關的研究成果在文獻期刊上報道尚少。

 

    在納米顆粒或納米材料中，單壁碳納米管由於其獨特的機械、電學和磁力特征而具有廣闊的商業應用前景。2004年Toxicological Sciences首次報道了兩篇關於單壁碳納米管整體動物呼吸毒性的研究🗂，並提出SWNT的毒性不同於其他類型的粉塵顆粒物而具有新的致肺損傷機製🛹。為了進一步研究碳納米材料的生物學活性，賈光課題組利用噻唑蘭還原法、膠體金吞噬法、亞甲蘭吸附實驗和電子顯微技術進行了單壁碳納米管🤹🏼‍♀️、不同直徑多壁碳納米管和富勒烯對豚鼠肺巨噬細胞的細胞毒性和吞噬功能的研究。

 

    結果表明，三種碳納米材料均具有一定的生物學活性☝🏽，不同結構碳納米顆粒細胞生物學效應不同；在相同劑量下，細胞毒性明顯高於陽性對照SiO2。以上研究工作具有一定的開創性，在此之前國際上還沒有這方面系統性研究的報道。我們在國際上較早地進行了納米顆粒和微米顆粒細胞毒性的比較研究，這對利用微米顆粒毒性數據的外推預測納米顆粒的毒性和安全性十分重要——這是納米材料安全性研究領域的重要課題🧑🏽‍✈️；建立了研究納米碳管細胞毒理學的實驗方法，這些方法由於是第一次在納米材料細胞毒性研究中被采用，對今後該領域的研究者具有指導作用🫄。該項工作已發表在環境科學領域影響較高的雜誌《Environmental Science and Technology》並在國際上產生了一定影響🏊🏿‍♀️，由此👩🏻‍💻，賈光等應美國《納米科學與技術》雜誌主編的邀請，為美國科學出版社編輯出版的《納米科技大百科全書》撰寫了“納米生物效應與納米毒理學”一章✡︎。該書將於2005年10月出版。

 

    賈光課題組將圍繞納米材料物理尺寸與化學修飾對納米顆粒生物效應的影響、納米顆粒與重要生物屏障的相互作用及其穿越生物屏障的能力等方面進行深入細致的研究🦟。該項研究將為揭示納米顆粒穿越生物屏障🍆、以及納米顆粒尺寸效應💂🏻、化學修飾等對生物效應影響的基本規律✍🏼、為保障我國納米科技的安全、健康💌、可持續發展及納米顆粒的安全防護提供科學依據🕚🎁。 

 

（公衛學院科研辦  周小平）