原創(chuàng) 圓的方塊 果殼

最近，可能大家的朋友圈都被一條爆款網(wǎng)文刷屏了：

大約七八年前，我聽了一場(chǎng)有關(guān)納米材料的講座，演講者是一位本領(lǐng)域極為知名的學(xué)者。在講完最新的科研成果之后，這位學(xué)者分享了一個(gè)故事：他有一個(gè)研究碳納米管的同事，不抽煙、愛運(yùn)動(dòng)，但莫名其妙得了肺癌，很快就去世了。

當(dāng)然，這其實(shí)是個(gè)地道的沒頭沒尾的網(wǎng)絡(luò)流言，不過如果我們?cè)俨椴樾侣劊?019年11月14日，國(guó)際化學(xué)秘書處（ChemSec）更新了SIN（需要及時(shí)被替代的材料）清單，這份清單中出現(xiàn)了一個(gè)名字——碳納米管（CNTs）。

那么，納米材料，這種應(yīng)用前景潛力無窮的黑科技材料，究竟對(duì)人體有沒有危害呢？

碳納米管：天使還是魔鬼？

碳納米管（CNTs）是由碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。這是一種“明星”納米材料，因?yàn)榫哂袃?yōu)異的力學(xué)、電學(xué)等性質(zhì)，被廣泛用在超強(qiáng)纖維、電子產(chǎn)品、電池等領(lǐng)域。

顯微鏡下的碳納米管構(gòu)造 | www.news-medical.com

SIN，是英文“Substitute It Now”的縮寫，直譯過來就是“趕緊換掉！”。顧名思義，這個(gè)清單列出了各種產(chǎn)品制造中會(huì)使用的危險(xiǎn)化學(xué)品。ChemSec給出的建議是：凡是上了這個(gè)清單的，都是對(duì)人類和環(huán)境有害的，應(yīng)盡量避免使用。

碳納米管，是有史以來第一個(gè)被列入SIN清單的納米材料。

SIN清單中“碳納米管"相關(guān)頁(yè)面的截圖 | www.sinlist.chemsec.org

2020年1月，國(guó)際化學(xué)品秘書處（ChemSec）毒理學(xué)專家安娜·林可斯特（Anna Lennquist）等人在國(guó)際知名期刊《自然-納米技術(shù)》（Nature Nanotechnology）上發(fā)表了一篇文章，解釋了將碳納米管加入SIN的原因。

SIN清單有三方面入選標(biāo)準(zhǔn)，分別是致癌性、生殖毒性和持久性（Carcinogenic，Reproductive toxicity， Persistent ）。

在致癌性方面，早在2014年，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）就將一種名為“MWCNT-7”的碳納米管判為“可能對(duì)人類致癌”。他們研究發(fā)現(xiàn)這種碳納米管會(huì)持久地造成小鼠的肺部炎癥，符合致癌標(biāo)準(zhǔn)。2019年，我國(guó)學(xué)者的研究也證明了碳納米管在肺部積累會(huì)加速腫瘤的轉(zhuǎn)移。

沉積在小鼠體內(nèi)的碳納米管 | https://phys.org/news/2009-10-carbon-nanotubes-affect-lining-lungs.html

碳納米管也符合生殖毒性的條件。研究發(fā)現(xiàn)，通過靜脈注射碳納米管到孕期小鼠體內(nèi)，會(huì)造成小鼠胚胎的致死和致畸。雌性小鼠如果暴露在碳納米管環(huán)境中，早期流產(chǎn)和胎兒畸形的比例也較高。

在持久性方面，碳納米管在水中半衰期超過60天，在土壤中更是可以保持超過180天。

三發(fā)全中，有了這些研究，ChemSec有足夠的底氣將CNTs打入SIN清單。按ChemSec該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人的話說：“這些研究已經(jīng)足夠了，證明這些材料（CNTs）不能用。

然而，一石激起千層浪，很多研究相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)者坐不住了。

首先，瑞典卡羅林斯卡學(xué)院的Bengt Fadeel教授認(rèn)為，不能一竿子打死一船碳納米管。碳納米管有很多種類。不同的長(zhǎng)度、層數(shù)、直徑以及表面的化學(xué)狀態(tài)都會(huì)對(duì)它的生物性質(zhì)產(chǎn)生影響。照他的話說：“碳納米管生而不平等 （not all CNTs are created equal）。”

在SIN給出的碳納米管損傷肺部研究中，只涉及到了一種較長(zhǎng)的碳納米管。而有證據(jù)表明，短的碳納米管毒性會(huì)低很多。所以，不加分別地把所有碳納米管作為一種材料加入到SIN，是一種不合理（unjustified）的做法。

這篇發(fā)表在《自然-納米技術(shù)》上的反對(duì)ChemSec文章，有著罕見的超長(zhǎng)作者列表 | https://www.nature.com/articles/s41565-020-0656-y

緊接著，39名學(xué)者聯(lián)名發(fā)表了一篇評(píng)論文章，旗幟鮮明地反對(duì)將碳納米管加入SIN。

這篇有著長(zhǎng)長(zhǎng)作者列表的文章，進(jìn)一步論證了ChemSec此舉的不合理之處。他們指出，大量研究都顯示“CNTs的致癌性證據(jù)不足或影響有限”。

更重要的是，他們指出碳納米管進(jìn)SIN這事會(huì)嚴(yán)重阻礙技術(shù)創(chuàng)新（damaging to innovation）。人身和環(huán)境安全確實(shí)是重中之重，但是，新技術(shù)需要不斷探索才能完善，“只有我們對(duì)一種材料進(jìn)行足夠深入的了解，才更有可能找到其安全使用的方法”。現(xiàn)如今，碳納米管同樣廣泛用在醫(yī)療領(lǐng)域，比如用于增強(qiáng)細(xì)胞分化，精確傳遞藥物或者進(jìn)行分子成像等，將所有碳納米管無差別判入SIN清單，這些領(lǐng)域的研究勢(shì)必會(huì)受到?jīng)_擊。

碳納米管應(yīng)用前景十分豐富，包括電池，集成電路，新型涂層與粘合劑，制藥等等 | www.mdpi.com

碳納米管只是“納米材料毒性之戰(zhàn)”的第一槍，之后會(huì)有一個(gè)又一個(gè)納米材料進(jìn)入到討論范圍。石墨烯、量子點(diǎn)、納米金、納米銀、硅納米線，這個(gè)名單還可以列得很長(zhǎng)。對(duì)于這些材料的安全評(píng)估一直在做，但目前很多數(shù)據(jù)還并不充分。可想而知，有關(guān)納米材料與SIN清單的爭(zhēng)議還會(huì)持續(xù)下去。

我們?yōu)槭裁匆獡?dān)心納米材料？

當(dāng)我們?cè)谟懻摷{米材料時(shí)，我們究竟在害怕什么？

害怕它們的小。

納米材料，泛指三維尺度至少有一維處于納米量級(jí)（1~100納米）的材料。一根頭發(fā)的直徑大約是6~8萬納米。尺度上的極致減小，賦予了納米材料很多奇異的性質(zhì)。因此，很多人認(rèn)為這些新材料會(huì)帶來下一輪技術(shù)革命。

隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的納米材料進(jìn)入人類社會(huì)。根據(jù)2015年的報(bào)道，商業(yè)化的納米材料已超過1800種，現(xiàn)如今，這個(gè)數(shù)字肯定增長(zhǎng)了很多。2019年，全球納米材料市場(chǎng)價(jià)值85億美元，相關(guān)機(jī)構(gòu)分析，這一數(shù)值在2027年將增加到220億美元。

從手機(jī)到化妝品、從家具到染料，這些產(chǎn)品中的納米成分隨時(shí)可能脫落，進(jìn)入大氣、河流和土壤。此外，人類的生產(chǎn)生活中，制造出很多污染物也是納米級(jí)別的。在評(píng)價(jià)空氣污染的指標(biāo)中，有一項(xiàng)叫做PM0.1，指的就是環(huán)境空氣中粒徑小于100納米的顆粒。

頭發(fā),細(xì)砂與PM2.5顆粒的尺寸對(duì)比| www. polymer.cn/sci/kjxw13659.html

直徑在5~10微米的顆粒物可以進(jìn)入鼻腔和咽喉，對(duì)于這些顆粒，人是可以咳出來。但顆粒更小時(shí)，比如PM2.5顆粒（粒徑小于2.5微米），它們會(huì)進(jìn)入氣管、支氣管，直接損害到肺泡，對(duì)人體健康影響更大。而尺寸更小的納米顆粒，其危害性可能更大，因?yàn)樗鼈冃〉阶阋源┩溉梭w內(nèi)的“生理屏障”。

所謂的“生理屏障”有很多種，比如血腦屏障、血胎屏障、血睪屏障等等。它們?nèi)缤粚颖Ｗo(hù)膜，將人體中的重要器官和血液隔開，可以讓營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過，將有害物質(zhì)隔離在器官之外。但是，有研究證明，納米銀能穿透大鼠的血腦屏障，而納米金顆粒可以通過母鼠的胎盤屏障，進(jìn)入胎兒體內(nèi)。

與大顆粒相比，納米顆粒能在人體中能走得更深、更遠(yuǎn)。

另一方面，如何監(jiān)控納米顆粒是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

我們可以撿起塑料瓶、回收廢電池，讓工廠不排污水、凈化廢氣。這些我們都看得見，摸得著，管理起來也更容易。但到了納米尺度，很多對(duì)于傳統(tǒng)污染物的檢測(cè)和防控手段就不起作用了 。

在巴黎地區(qū)哮喘兒童肺部中的碳納米管 | www.https://www.kurzweilai.net/carbon-nanotubes-found-in-cells-from-airways-of-asthmatic-children-in-paris

2015年，研究者在巴黎地區(qū)幾十名哮喘病兒童的肺部中檢測(cè)到了碳納米管。在這項(xiàng)研究的論文中，實(shí)驗(yàn)人員明確地說，他們借助了透射電子顯微鏡才定位了碳納米管，而用普通的光學(xué)顯微鏡則無法分辨。因此，他們強(qiáng)烈建議“對(duì)此前的相關(guān)研究進(jìn)行重新評(píng)估。

一種用于觀察納米顆粒的典型設(shè)備——透射電子顯微鏡， 價(jià)格在幾十萬到幾百萬美元不等 | www.labx.com

入侵人體能力更強(qiáng)，體積微小防不勝防，這就是納米材料和納米級(jí)污染物的隱患。

我們?cè)撛趺崔k？

作為一個(gè)納米行業(yè)的從業(yè)者，我個(gè)人的建議是——“不要怕，等等看”。

首先，不要怕。

我們能看到一篇又一篇證明某種納米材料有毒的報(bào)道，但這里面要指出的是，研究者或者媒體天生存在一個(gè)傾向，就是缺乏毒性的數(shù)據(jù)通常不會(huì)發(fā)布，或者不會(huì)大肆宣傳。因?yàn)椤斑@東西沒毒”，這個(gè)結(jié)果似乎并沒那么“引人注目”。所以，呈現(xiàn)在我們面前的往往是“最震撼”的消息。

雖然應(yīng)用領(lǐng)域很多，但普通人能接觸到的納米材料種類還是十分有限的，而且所能接觸的量也極其微小。有些納米材料毒性研究，都是把大劑量樣品直接注射到動(dòng)物體內(nèi)。幸運(yùn)的是，我們不是小白鼠，不會(huì)遇到這種極端危險(xiǎn)。

我們?nèi)祟惿眢w其實(shí)也有很多方法來對(duì)付納米顆粒。比如，吞噬細(xì)胞可以把納米顆粒吞掉并降解；很多納米材料也可以經(jīng)消化道或者腎臟代謝，被排泄出體外。

至于“等等看”。就是說，咱們不要太匆忙下定論。

畢竟納米材料是新興技術(shù)，對(duì)納米材料的毒理研究肯定也是剛起步?jīng)]多久，目前所得到的數(shù)據(jù)大多還是片面的，甚至很多研究報(bào)道是相互矛盾的。

碳納米管誕生了30年，算是“老一輩”納米材料了，而且使用范圍很廣，對(duì)于它的研究尚且存在如此大的爭(zhēng)議。值得一提的是，我國(guó)學(xué)者對(duì)碳納米管生物毒性的研究做出過很大貢獻(xiàn)。國(guó)家納米中心的陳春英等人曾系統(tǒng)地研究過碳納米管的形狀、結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)度等特征對(duì)它生物性質(zhì)的影響，并率先建立了一套碳納米管生物毒性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)然，一篇講毒性的科普文，讀者最想看到的，無疑是那種確鑿的論斷：“這個(gè)有毒，咱們離遠(yuǎn)點(diǎn)”或者“那個(gè)沒毒，可以放心用”。但對(duì)于納米材料的毒性，我們還站在濃濃迷霧之中，遠(yuǎn)沒到斬釘截鐵的時(shí)候。

我們更該恐懼的不是納米材料本身，而是盲目的決策或者跟風(fēng)的喧嚷。

請(qǐng)給科學(xué)家們一點(diǎn)時(shí)間。

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[3]https://nanotech.lawbc.com/2019/11/chemsec-adds-carbon-nanotubes-to-sin-list

[4]https://phys.org/news/2009-10-carbon-nanotubes-affect-lining-lungs.html

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作者：圓的方塊

編輯：朱步?jīng)_

一個(gè)AI

不要聽風(fēng)就是雨，據(jù)說隔夜開水還致癌呢

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