文档介绍：2011 年第 56 卷第 2 期:108 ~ 118 《中国科学》杂志社
专题: 纳米技术的安全与伦理论坛. SCIENCE CHINA PRESS
纳米毒理学与安全性中的纳米尺寸与纳米结构效应
常雪灵①, 祖艳①, 赵宇亮①②*
①中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室, 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049;
②国家纳米科学中心, 北京 100190
* 联系人, E-mail: ******@ihep.
2010-08-31 收稿, 2010-12-29 接受
摘要纳米生物效应与安全性是纳米科学中既具有基础科学意义, 又事关纳米科技应用前景关键词
的关键问题, 是纳米技术可持续发展的核心. 国际上普遍认为, 纳米技术的未来发展取决于两纳米毒理学
大主要瓶颈能否取得突破: 一是纳米尺度上的可控加工与大规模生产技术; 二是纳米安全性知纳米安全性
识体系与评价方法. 针对后者, 欧洲和美国都提出了“没有安全数据, 就没有市场”(“No Data, 纳米尺寸效应
纳米结构效应
No Market”)的方针. 为了保障科技和市场的优先权, “科技要领先, 产品要安全”已成为发达国
剂量-效应
家的国家战略. 为此, 在短短 5 年内已经形成纳米毒理学这个新兴学科, 阐明在纳米尺度下物
质的毒理学效应. 本文重点分析纳米毒理学与纳米安全性中的纳米尺寸效应、纳米结构效应这
两个重要的科学问题及其研究结果, 同时简单讨论剂量-效应关系这个传统毒理学的中心法则
在纳米毒理学中的变化情况, 讨论未来的相应研究内容和方向, 同时也帮助读者更为科学、理
性地认识和理解物质在新的纳米尺度下所固有的生物学特性, 包括毒理学特性.
纳米材料生物效应与安全性研究发展迅速, 已方式描述纳米物质/颗粒在生物环境中的生物学行为
经形成一个新的学科——纳米毒理学. 美国和欧洲分以及生态毒理学效应. 纳米毒理学不仅是为了揭示
别创办了“纳米毒理学”专业学术刊物 Nanotoxicology 物质在纳米尺度下的生物学效应, 同时低毒性纳米
和 Particle & Fibre Toxicology, 很快就进入了 SCI 期材料的设计, 也是纳米技术安全应用的基础, 是保障
刊行列, 并且影响因子超过了毒理学领域具有 60 年纳米技术可持续发展的基础.
历史的两大代表性刊物: 美国毒理学会会刊(Toxicol 与传统毒理学不同, 纳米毒理学主要研究纳米
Sci)和欧洲毒理学会会刊(Toxicol Lett). 发表的研究材料与生物系统界面之间的相互作用[3], 即在“纳米-
论文每年成倍增长. 尽管如此, 这个领域目前能够归生物”界面中包含有纳米材料表面与生物成分表面
纳出具有系统性、普遍性的规律性知识还很有限. 对(如蛋白质、膜、磷脂、内吞小泡、细胞器、DNA 和
纳米生物安全性问题做出科学合理、客观公正的评价, 生物流体等)之间的物理化学相互作用的动态过程,
还需要更深入、更系统的纳米毒理学研究. 这些过程包含纳米材料与生物系统中各种生物分子
最近, 纳米毒理学也由最初的研究数据相互矛之间的动力学和热力学水平的交换反应. 这里的“纳
盾、无可