Lentis/纳米技术与健康

纳米技术简介

新兴的纳米技术领域涉及在原子尺度上操纵物质。纳米技术研究的主要重点是纳米尺度上元素和分子的物理性质。由于量子力学效应在纳米尺度上起作用，纳米粒子有时比它们更大的对应物具有不同的性质。这些性质从简单的颜色到导电性和反应性不等，可以被有效地利用。这些性质改变的原因之一是表面积与体积之比的增加。在块状材料中，表面上的原子数量通常被构成材料内部体积的原子数量所掩盖。但是，一旦你进入纳米尺度，这种情况就不再成立了。这些性质使得纳米粒子在农业、食品包装、医药、消费品、清洁水和武器等领域具有新颖的应用。

由于纳米技术是一个相对较新的领域，许多潜在的益处和风险尚未确定或完全探索。研究人员和专家正在努力了解纳米技术在医疗方面的应用以及日常消费产品中接触纳米材料可能对人体健康和环境产生的影响。

纳米材料监管

食品和药物管理局标志

含有未经监管的纳米粒子的消费产品可能对人体健康和环境带来新的危险。“公众有权知道他们购买的产品是否含有纳米材料，以及美国食品和药物管理局 (FDA) 是否制定了法规来确保含有纳米粒子的产品的安全性，”国际技术评估中心的政策主管杰迪·汉森在 2006 年 10 月表示。

2008 年 12 月，消费者联盟（《消费者报告》的出版商）对五种防晒霜进行了测试，这些防晒霜的制造商声称这些产品不含纳米粒子。结果表明，五种防晒霜中的四种含有二氧化钛和/或氧化锌纳米粒子。对此，消费者联盟向 FDA 提交了一封信，要求对“工程纳米粒子的使用（特别是化妆品、防晒霜和防晒霜中的使用）进行全面安全评估，并调查可能的执法行动，以确保对纳米粒子的存在或不存在进行准确的标识”。

2011 年 6 月，FDA 发布了草案指南，介绍了该机构将如何识别FDA 监管产品中是否使用了纳米材料。
三年后，FDA 发布了另外三份指南文件，分别涉及化妆品和食品中的纳米技术。次年，FDA 发布了一份指南，用于监管动物食品中的纳米材料。对纳米技术的有效监管对于该行业的长期成功至关重要。目前，公众对纳米技术的看法尚未明朗。公众对纳米技术的了解不足，而且围绕着纳米技术的监管存在很多不确定性。纳米技术的成功将取决于值得信赖的专家向公众准确有效地传达纳米技术的风险和益处，否则纳米技术可能会因为恐惧而被拒绝。

纳米粒子的应用

农业

纳米技术在农业领域的潜在益处非常广泛：更有效和更环保的肥料、纳米传感器监测作物健康和土壤养分水平，以及更有效的方式来维持牲畜健康。这些创新可以使农业更安全、更高效、更有利可图，以及更环保。

Agrospheres 是一家由弗吉尼亚大学毕业生最近创办的初创公司，该公司正在研究使用纳米粒子来开发一种环保、安全的方式来施用和分解杀虫剂。他们的技术为农民提供了一种更安全、更有利可图的杀虫剂施用方法。广泛使用此类产品可以通过减少公众接触有毒杀虫剂来提供健康益处。

有些人担心农业纳米技术可能会产生类似于转基因食品的污名。人们认为，公众将承担大部分风险，而农民和食品加工商将从将纳米技术应用于农业中获得大部分利益。有效的监管将决定纳米技术影响农业领域的程度。

食品包装

纳米材料已被用于许多不同的包装能力。纳米复合材料在瓶子中可以帮助减少二氧化碳泄漏并延长碳酸饮料的保质期。此外，嵌入在食品储存箱中的银纳米粒子可以通过杀死先前存放在箱中的任何食物中的细菌来最大程度地减少有害细菌。将来，塑料包装中的纳米传感器可以帮助通过检测食物释放出的气体来确定食物何时变质，甚至可以改变包装材料的颜色以指示变质。含有硅酸盐纳米粒子的塑料薄膜可以减少氧气进入包装和水分从包装中泄漏，有助于保持食物更长时间的新鲜。

纳米粒子也可以以纳米传感器的形式用于包装厂，帮助检测细菌和其他污染物。虽然这可以极大地降低受污染食品到达杂货店的可能性，但纳米粒子在工厂的应用也可能对工厂工人造成危害。2009年，七名中国工厂工人因呼吸道问题生病，两人死亡，这可能是由纳米粒子在他们工作场所生产的材料中使用造成的。工人的球状组织生长和变色的肺液中含有约 30 纳米大小的颗粒。目前尚不清楚纳米粒子是否完全是罪魁祸首，因为必须完成进一步的研究才能完全了解纳米材料对人体健康的影响。实验室测试表明，纳米粒子会导致大鼠肺部损伤，尽管工厂工人的案例提供了一些最初的证据，表明吸入纳米粒子引起的呼吸道问题也可能发生在人类身上。这和其他类似的例子让人联想到石棉的案例，石棉是一种曾经在房屋和建筑物中广泛使用的纤维状绝缘材料，后来被认为会导致呼吸道问题和间皮瘤。

纳米医学

纳米医学是一个新兴领域，利用纳米技术用于医疗和生物目的。一个主要的研发重点是药物递送，它涉及操纵纳米粒子来包含和输送药物或其他物质到身体的特定区域。纳米粒子非常适合这项工作，因为它们固有的尺寸非常小，允许它们通过细胞膜在体内快速运输药物，以靶向特定区域，例如癌性生长或患病组织。

已经创建了一些结构来封闭更危险的药物，例如用于化疗的药物。这些结构只有在到达目的地并发出信号时才会打开并释放其内容物，从而释放分子“闩锁”。另一个正在研究的可能性是使用量子点，它们在暴露于紫外线下时会发光。当注入时，它们会渗透到癌性组织中，并且可以作为外科医生的指南，以更准确地切除肿瘤。

纳米医学的一个风险是某些输送结构中使用有毒粒子，这可能会对身体造成长期的损害。一个具体的担忧是纳米粒子能够穿透血脑屏障，如果这些粒子随着时间的推移在大脑组织中积聚，可能会产生严重的后果。作为回应，纳米毒理学领域应运而生，其目的是研究一些纳米级粒子的毒性特性及其对生物系统可能产生的影响。

消费产品

纳米产品被认为是通过某种形式的纳米技术增强的消费品。地球之友于2006年完成的研究表明，纳米粒子存在于个人护理产品中，例如防晒霜和化妆品。

某些品牌的防晒霜利用纳米级的氧化锌和二氧化钛，因为它们具有优越的散射紫外线的能力。虽然许多防晒霜是不透明的白色，但纳米粒子的使用使其在直接涂抹在皮肤上时变得透明。许多消费者发现这种特性更可取，因为他们不必处理非纳米防晒霜特有的白色残留物。化妆品也出于各种原因使用纳米粒子，包括使用乳液在乳霜中包含维生素、保湿霜中的颗粒杀死细菌以及改善面粉的质量。
研究表明，除非在几天内反复涂抹并长时间留在皮肤上，否则这些产品不会穿透皮肤的深层。即便如此，开放性伤口也可能让纳米粒子直接进入血液，而气溶胶和粉末会增加吸入的可能性。额外的危险包括这些特定纳米粒子能够在暴露于某些刺激（如紫外线）时产生自由基甚至损伤 DNA。

水过滤

在2016年发布的《全球风险报告》中，世界经济论坛将水危机描绘为最重大的潜在全球威胁之一。缺乏清洁水源影响着超过十亿人，每年造成近一百万人死亡。纳米技术提供了一种可能的解决方案。纳米粒子正被用于制造价格合理、耐用且用户友好的水过滤设备。一个名为PureMadi的非营利组织创建了一种片剂，该片剂使用银或铜纳米粒子对水进行消毒。虽然这种片剂不能过滤影响水色和味道的沉淀物，但它可以对水进行消毒，并且成本效益高、易于制造和使用方便，因此可以帮助许多人获得安全用水。操纵石墨烯纳米粒子已被证明在水过滤方面具有巨大的优势，特别是海水淡化。除了海水淡化之外，石墨烯基纳米材料还具有潜在的环境应用，可用于监测和去除污染区域的污染物。

纳米武器

包括美国、英国、俄罗斯、瑞典和印度在内的国家都在投资纳米技术在国防中的应用。在美国，士兵纳米技术研究所是美国陆军、麻省理工学院和几家私人公司的合作项目。他们研究和开发纳米技术，以提高士兵的防护和生存能力 。其他行业的当前研究可以被军事化。纳米材料提供非凡的装甲保护，纳米粒子可以用作比传统炸弹更致命的纳米弹片，纳米传感器可以识别和防御生物或化学武器 。一些预测的应用包括微型战斗机器人、微型聚变核武器以及纳米粒子携带的新型化学武器。

在 加沙战争 (2008-09) 期间，据称以色列国防军在其对巴勒斯坦武装人员的袭击中使用了 惰性金属炸药 (dime) 炸弹 。Dime 炸弹是一种炸弹，它封装了钨颗粒而不是传统的金属弹片。 。当它们爆炸时，颗粒会被超级加热并燃烧穿过小半径内的所有邻近区域。这是该技术首次在战争中被声称使用，并引发了国际社会对纳米武器管制的讨论，因为纳米颗粒的未知环境和物理后果。

目前，除了 武装冲突法 之外，没有关于战争冲突中纳米技术的明确规定，这是一项在第二次世界大战后的 日内瓦公约 中制定的通用法律。1972 年和 1997 年的武器公约禁止在国际战争中使用生物武器和化学武器。据推测，未来几年将需要一项关于纳米武器的公约。

社会界面

社会群体及其对纳米技术的看法

在过去的五十年中，许多不同的社会群体塑造了对纳米技术的感知和发展。 。纳米技术社会界面中的每一个参与者都处于现实与未来之间光谱的某处。他们对健康和医学相关问题的独特观点对于这个新兴领域的安全的进步至关重要。

1959 年，粒子物理学家 理查德·费曼发表了关于单个原子直接操纵的演讲，其中指出，“在 2000 年，当他们回顾这个时代时，他们会想知道为什么直到 1960 年才有人开始认真地朝着这个方向前进。” 。在演讲中，费曼表达了对纳米技术的工程潜力的惊奇，这种惊奇与其他物理学家和科学家所共有的。这一点从他考虑的众多纳米技术应用中可以明显看出，这些应用都没有提到潜在的健康问题。如今，国家纳米技术倡议 (NNI) 成为所有联邦机构进行纳米技术研究的中心。该组织在其目标清单中，将纳米技术在商业和公共利益方面的进步排在首位，而对支持负责任地发展纳米技术的提及则少之又少。 。

被认为更加未来化的群体也影响了对纳米技术的感知。正如 1993 年所述，科幻小说作家 维诺·文奇认为，“在三十年内，我们将拥有创造超人智能的技术手段。不久之后，人类时代将结束。” 。在撰写这篇文章时，文奇表达了对纳米技术有争议的社会影响的兴趣。未来派团体的想法非常有影响力，因为他们将不总是基于科学的想法传播给更广泛的受众。这些未来派的想法甚至帮助发展了 超人类主义，这是一种国际文化运动，它让追随者对最终的永生抱有希望。其他宗教团体则不那么抱有希望，因为他们认为纳米技术有可能“以不道德或危险的方式重新定义人类本质”。 。 ETC 集团也承认纳米技术的深远社会和环境风险，并认为应该暂停涉及分子自组装和自复制的研究。 。这些担忧对于未来纳米技术的安全性至关重要；然而，今天关于纳米技术的更多相关健康问题。

最近，一些新的联邦资助群体出现了，他们对纳米技术的伦理学感兴趣，特别是加州大学圣塔芭芭拉分校的纳米技术与社会中心和亚利桑那州立大学的纳米技术与社会中心。这导致了一种名为纳米伦理学的新社会科学的兴起。这些组织研究纳米技术对世界的社会和伦理影响。纳米伦理学家研究这种新兴技术对包括经济、环境、医学和隐私在内的各个领域的影响。
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隐私

随着纳米技术不断出现和发展，围绕科学的社会问题变得更加突出。由于该技术具有极其微小和隐蔽的特点，纳米技术可以消除公民仍然宪法赋予的任何程度的隐私。 。

经济

从经济角度来看，纳米技术具有多方面的影响。纳米技术的先进性也带有价格标签。研究和开发非常昂贵，这导致一些专家质疑该技术是否将在经济上对所有阶级和所有国家都可用。这个问题导致了“纳米鸿沟”理论的发展。“纳米鸿沟”理论指出，纳米技术将加剧富裕国家和发展中国家之间的经济差距。预计该行业在未来十年将价值 10 亿美元。纳米技术可能导致广泛的行业破坏。纳米技术的拟议用途，如分子制造，有可能彻底消灭整个就业部门甚至整个行业，并可能消除全球贸易的必要性。 。

医学

纳米技术在预防医学和再生医学领域具有极其有希望的应用，但与纳米技术开发相关的巨额价格标签也延伸到医疗领域。如果该技术和应用无法提供给所有需要的人，无论其经济状况如何，该技术的益处都是无用的。 。

除了经济限制之外，纳米技术在医学中的应用可能并非完全安全。人们对用于药物输送和成像的纳米材料的毒性知之甚少。这些材料有可能导致严重的健康并发症。此外，纳米材料的生产尚未得到充分研究，科学家们还无法安全地断言纳米技术的产生不会以对人类有害的方式对环境造成负面影响。 。

结论

纳米技术仍然是一个新兴的、相对未知的领域，它有可能彻底改善人类生活的许多领域。然而，这项技术的许多方面尚未得到研究，其对从人类健康到环境的一切事物的影响仍然是一个谜。预防原则指出，“当人类活动可能导致科学上合理但尚不确定的道德上不可接受的伤害时，应采取行动避免或减少这种伤害”。伦理学家在出现新技术时经常援引预防原则，最近纳米伦理学家呼吁在追求纳米技术发展时使用该原则，他们敦促在不确定性情况下采取谨慎措施或谨慎对待。与石棉的情况类似，这项技术的某些不利影响可能需要数年时间才会显现出来。因此，我们必须谨慎行事，并在允许广泛使用之前进行充分的研究。 。