研究称碳纳米管与石棉一样危险

新的研究表明,细长的针状碳纳米管可能导致肺癌


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一项由《自然纳米技术》在线发布的新研究表明,吸入碳纳米管可能与吸入石棉一样有害,其使用应受到监管,以免导致同样的癌症和呼吸问题,这些问题促使禁止在建筑物中使用石棉作为绝缘材料。

在由苏格兰爱丁堡大学/医学研究委员会炎症研究中心(CIR)的皇后医学研究所领导的研究中,科学家观察到,长而细的碳纳米管看起来和行为都像石棉纤维,石棉纤维已被证明会导致间皮瘤,这是一种致命的癌症,发生在身体内部器官(尤其是肺)的膜内层,可能在暴露后30至40年出现。石棉纤维特别有害,因为它们足够小,可以深入肺部,但又太长,无法被身体的免疫系统摧毁。

研究人员在将实验室小鼠暴露于针状纳米管后得出了结论:动物体腔的内层发炎并形成病变。

碳纳米管通常由不超过原子厚度的石墨片制成——大约一纳米或十亿分之一米宽——并形成圆柱体,直径从几纳米到几十纳米不等。(它们可以长达数百甚至数千纳米。)人们更关注由几个加强的圆柱体组成的“多壁”纳米管,因为它们比更薄的纳米管更能保持其尖状。

研究合著者安德鲁·梅纳德表示,过去几年,科学家们一直在注意到碳纳米管和石棉之间的相似之处。安德鲁·梅纳德是伍德罗·威尔逊国际学者中心新兴纳米技术项目的首席科学顾问,该项目位于华盛顿特区。自2003年以来,梅纳德一直在研究和警告碳纳米管潜在的健康和环境风险,他说,迄今为止,还没有协调一致的努力来分析碳纳米管毒性研究的结果。他指出,科技公司并没有发现使用碳纳米管的风险大于其好处——它们是极好的导电体。

碳纳米管还可以用来增强聚合物,从而制造非常坚固的塑料。密歇根大学安娜堡分校的研究人员正在衡量纳米片和一种类似于白胶的纳米级聚合物的强度。从视觉上看,它就像一堵砖墙,其中粘土纳米片“砖块”由水溶性聚乙烯醇“砂浆”粘合在一起。研究人员表示,结果是一种轻便透明但强度与钢铁相当的复合塑料。

IBM已将碳纳米管确定为研究纳米级电学和光学现象的重要材料,该公司对该技术寄予厚望。IBM研究员、公司碳纳米管工作的首席研究员费顿·阿夫里斯在2007年3月的《物理世界》杂志上写道,碳纳米管有望成为“更小、更快、功耗更低”的计算机芯片的组成部分,而这些芯片是由硅制成的。“碳纳米管研究中最令人兴奋的进展之一是最近发现纳米管可以发光,”他补充道。“这一发现为标准铜互连被由纳米管制成的光学波导取代的电路打开了大门,从而实现了完全集成的光电子电路。”

纳米管同样正在被开发用于新药、节能电池、电子产品和其他产品,前提是它们并不比石墨更危险。但一些科学家和像梅纳德这样的环保主义者警告说,它们隐藏着危险。更令人担忧的是,据包括弗里多尼亚集团在内的许多公司的研究表明,碳纳米管的市场将从2004年的600万美元增长到2014年的10亿美元以上。Lux Research在2006年的一份报告中预测,到2014年,纳米技术将被用于价值2.6万亿美元的制成品中。

爱丁堡CIR的研究将刊登在《自然纳米技术》的6月刊上,该研究非常具体,只关注了模仿纤维行为的纳米管及其导致某种类型癌症的可能性;研究人员说,其他类型的纳米管可能对身体产生不同的影响——无论好坏。

梅纳德和他的同事们特别关注一个假设,即长而细的碳纳米管可能具有与形状相似的石棉纤维相同的影响。“如果你把这些东西吸入肺部,”他说,“它们会形成疤痕组织,身体会把它们看作脚手架,在它们上面构建新细胞,并使肺壁增厚。”

研究人员在论文中写道,这项研究的目的不是阻止纳米技术的进一步发展,而是为了标记纳米管在制造和处置场所的潜在危险。

“目前迫切需要检查碳纳米管的使用方式,看看是否有人可能接触到危险材料,”梅纳德说,并补充说,没有人注意石棉的危险,直到为时已晚,很多人都深受其害。

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