下一个重大突破将非常非常微小。至少,这是科学家和公司投入时间和精力以及数十亿美元到纳米技术领域所期望的。事实上,总统2004年的预算为国家纳米技术计划拨款8.49亿美元,众议院在5月份通过了一项纳米技术资助法案,未来三年总额达23.6亿美元。私营企业也纷纷加入,部分原因是国家科学基金会预测,到2015年,纳米技术可能会发展成为一个年产值达1万亿美元的产业。从可以将药物输送到单个细胞的胶囊到更高效的电子产品,各种应用都在研究之中,微小管、颗粒和导线的新的潜在用途也层出不穷。
但是,伴随技术前景而来的是公众强烈反对的可能性。想想仍然围绕转基因食品的轩然大波,尤其是在欧洲。英国对转基因作物的商业种植实行了三年冻结,6月份通过的新法规要求在欧洲货架上销售的所有含有转基因成分的食品都要贴上标签。
现在,一些在近十年前对转基因食品发出警报的团体正在对纳米技术提出担忧。“侵蚀、技术和集中行动小组”(ETC)成立的目的是支持其认为对社会负责的技术发展,该组织在1990年代初期大力游说反对孟山都公司关于转基因作物的行为(那时,该组织被称为国际农村发展基金会)。今年早些时候,该组织呼吁暂停所有纳米技术研究,直到可以实施管理纳米颗粒处理的标准协议为止,并且在6月份,它在欧洲议会赞助了一次会议,与绿色和平组织和英国基因观察等活动团体一起宣传其事业。“由于毒性风险,迫切需要就纳米颗粒的处理达成实验室协议,”ETC项目经理吉姆·托马斯说。“而且不必太长,但是采取这种非常混乱的方法是荒谬的。”
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与微小颗粒打交道的科学家们对此表示不同意。一些人,例如加州大学伯克利分校的A. Paul Alivisatos,认为停止研究是不道德的,因为纳米技术的潜在收益,尤其是在医学和能源等领域,是如此巨大。其他人指出,暂停不仅是不必要的,而且是不切实际的,因为它只会导致研究转入地下。“如果你有开放的研究,并由监管机构和科学期刊的同行评审进行讨论和审查,你将有足够的监督来确保在环境或生物学方面的问题得到适当处理,”密歇根大学医学院生物纳米技术中心主任小詹姆斯·R·贝克评论道。事实上,众议院科学委员会在4月份举行了一次听证会,讨论了2003年纳米技术研究与发展法案以及纳米技术潜在的社会和伦理影响。
“认为纳米技术将导致环境破坏或人类疾病的看法本身可能会将万亿美元产业的梦想变成公众强烈反对的噩梦,”生物和环境纳米技术中心主任、莱斯大学化学教授维姬·L·科尔文作证说。“即使环境和健康威胁永远不会成为现实,这种负面反应也是可能的。对于像我这样的纳米技术研究人员来说,这种前景太真实了,就像科幻小说作家能想象到的任何事物一样可怕。”
科尔文强调,随着这个新兴领域的持续发展,需要公开报道。“如果我们不能尽早回答这些问题,公众对纳米技术的接受度可能会受到威胁,整个行业可能会脱轨,”她告诉专家组。科尔文建议,纳米技术研究预算的3%到5%应该专门用于环境影响工作,借鉴人类基因组计划的榜样,该计划专门拨款研究其工作的伦理影响。作为开始,环境保护署已在2003年拨款400万美元的研究资金,用于研究纳米技术的环境影响。
特别是,环保署正在征集研究提案,重点关注“人造纳米材料的潜在毒性和暴露”。今年早些时候在新奥尔良举行的美国化学学会全国会议上展示的一些毒理学研究结果表明,纳米技术的生物学影响问题远非简单明了。约翰逊航天中心的林超荣及其同事测试了三种类型的碳纳米管(CNT)材料对小鼠肺功能的影响。该团队将含有不同金属(如铁和镍)的CNT或参考粉尘的悬浮液放入动物的气管中。当研究人员在7到90天的时间后检查小鼠的肺部时,他们发现CNT引起了剂量依赖性反应,包括材料周围的炎症和组织死亡。科学家们认为,在他们的测试条件下,如果碳纳米管到达肺部,它们可能比石英(其毒性已广为人知)更有害。
相比之下,杜邦公司的David B. Warheit进行的第二次碳纳米管测试表明,不良反应较少。尽管约有15%的动物(本例中为大鼠)在暴露于碳纳米管后的头24小时内死亡,但研究人员确定死亡原因是纳米颗粒粘在一起造成的窒息。那些幸存下来的大鼠确实表现出肺部炎症的初步迹象,但这些反应并非剂量依赖性的。而且,炎症反应仅持续了一周。然而,石英颗粒导致了持续长达三个月的反应。两个团队都得出结论,有必要进一步研究动物如何对空气中的纳米颗粒作出反应。
在会议的另一次报告中,罗切斯特大学的Günter Oberdörster报告了大鼠吸入纳米级聚四氟乙烯(PTFE)颗粒(更常见的化学名称为特氟龙TM)的研究结果。呼吸含有直径为20纳米的PTFE颗粒的空气导致大多数动物在四小时内死亡。然而,当颗粒尺寸超过130纳米时,动物遭受的毒副作用明显减少。会议上的许多科学家警告说,关于纳米颗粒毒性的最新发现仍处于初步阶段。科尔文将目前可用的信息归类为仅仅是“第一章”,或者说是对该主题的介绍。“获得这些数据很重要,”她说,“这将使我们成为少数几个预先处理这些问题的新兴技术之一。”
由于纳米颗粒的广泛应用(尤其是医学应用)仍然遥遥无期,许多科学家认为,与纳米技术相关的环境和健康问题可以与正在进行的研究同步解决。“我不认为纳米技术比任何其他科学分支或科学研究更令人担忧,”贝克评论道。他表示,呼吁停止研究太过分,也为时过早。“任何进入人体的东西都必须经过与任何药物或任何其他东西相同的监管批准,而且可能会更严格,因为第一次通过时没有跟踪记录。”