背景
自從納米技術在上世紀80年代末期誕生以後,有關這項新科技是否影響健康的爭論一直沒有停止。在納米的領域內,許多經典公式不再適用,材料結構的新奇特性和功能顯現出來。有研究稱,工程科學新近製造的一些納米顆粒可能會引發癌症。比如,碳納米管、納米二氧化鈦等納米物質被認為可致動物肺臟、肝臟、腎臟和血液系統損傷。
英國《自然》雜誌新增子刊《納米技術》公布了一項對全球400名著名科學家的調查。結果顯示,儘管對納米時代的前景振奮不已,但科學家也承認,自己比普通人更害怕納米技術,因為這項技術對人體和環境的影響完全無法預料。
2009年8月底,在芬蘭首都赫爾辛基召開的“納米技術:職業與環境健康”國際會議上,中國醫生的論文成為熱點。從大會開幕到閉幕,大家都在談論此事,各種觀點激烈交鋒。應邀作大會報告的中國學者、中科院納米生物效應與安全性重點實驗室主任趙宇亮研究員,被各國代表包圍著爭相提問。
發現
2007年1月到2008年4月間,一家印刷廠製版車間的7名女工因呼吸困難,陸續被送進朝陽醫院治療。經檢查,患者心臟和肺部有嚴重的胸腔變色積液和胸膜異物肉芽腫。其中2人後因胸腔積液惡化,經搶救無效死於呼吸衰竭。經過治療,另5名女工病情趨穩,但肺纖維化的過程無法逆轉,儘管她們已停止工作。
為弄清病因,醫生用電子顯微鏡對死者的肺部積液和組織切片進行觀察,在肺部上皮細胞中發現了直徑約30納米的微小顆粒。隨後的現場調查發現,製版車間內的粉塵和聚丙烯酸酯塗料中含有類似顆粒物。
儘管納米顆粒對於人體的致病機制尚未有明確報導,但已有動物實驗提示,納米顆粒能直接對生物體造成損傷。因此,女工們罹患的更像是一種“納米物質相關疾病”。
症狀演變
最初
面部、脖子和手臂開始劇烈地瘙癢,像“無數隻蟲子在爬動”。同時感覺窒息,像是“被濕紙巾糊住了鼻孔”。 胸悶得“透不過氣來”。
胸腔積水、低氧血症以及肺部陰影,病症複雜,像是塵肺病加肺結核的綜合體。對病人進行了常規檢查和病毒學檢查。結果發現,她們都有或多或少的胸腔積液,同時患有非特異性間質性肺炎。這個診斷意味著女人們的肺部有發炎症狀。在胸部X光和CT的掃描下,這些長期發炎的肺部像是浸水的餅乾,腫極了。
更為嚴重的是,肺部出現嚴重纖維化,而正常的肺表面密布健康的肺泡細胞,時刻進行著新陳代謝。除此之外,病人的肺部外部組織還產生了胸膜肉芽腫,一些血管糾結在一起,發酵成了肉芽組織。用顯微鏡看,這些細胞都發炎“成了發糕狀”。
半年
過了大約半年的時間,最初症狀發生了變化,胸片顯示的結果更為可怕:那些肺部瀰漫著或黑或灰的雜質,有的看起來像磨了一半的毛玻璃,有的黑乎乎的,什麼都看不見。這意味著極為快速的肺間質纖維化。
10月
在接下來的4個月裡,肺部出現了更為清晰的納米顆粒。這些黑點數量龐大,不規則地分布在她的肺部。看起來像是蝌蚪狀的精子,或者天空里一閃而過的彗星。從這些納米顆粒中提取出了變異的細胞質和肺上皮細胞。這些肺上皮細胞的染色質發生了嚴重濃縮,邊緣呈現萎靡狀態,細胞的形態特徵基本上呈現新月狀——這些都是細胞死亡的前兆。
產生
如果沒有適當的保護,長期暴露在納米生產環境中,將對人肺造成嚴重損傷。 一種貼上使用的混合物是最主要的生產原料,它常常散發出“類似油漆”的味道,其主要成分是製造塑膠的重要原料軟聚丙烯酸酯。 起因正是那些包含著幾萬億納米顆粒的軟聚丙烯酸酯。
專家們使用色譜裝置發現,這種軟聚丙烯酸酯化合物含有丁酸、丁基酯、N-丁基醚、醋酸、正丁醇、甲苯和二氧化碳等。通過電子顯微鏡,宋玉果又有了新發現——直徑約30納米的顆粒。一根頭髮的直徑大約是它的2666倍。
由於納米顆粒直徑如此微小,好比一顆子彈,更容易穿透人的皮膚細胞,進入肺上皮細胞,貼上於細胞質,並且圍繞著細胞膜產生毒性。某些納米物質可能還在人體內開始了“環球旅行”,它們將母體存放於各個器官,穿透細胞,提出線上粒體。
噴塗、加熱和乾燥的過程中,人體能夠對剛生成的煙霧產生強烈反應。此時,納米顆粒暴露了巨大毒性,它們趁機沉積在呼吸道中,形成肺纖維化。由於細胞膜受到強烈刺激,人體胸膜異物肉芽腫、炎症細胞和肺門淋巴結腫大的症狀陸續出現。
實驗
研究人員將少量碳納米管注入實驗鼠體內。不到一個小時,這些原本活蹦亂跳的小白鼠,就像吸入了石棉顆粒,出現呼吸急促、瞳孔渙散的現象。大概4個小時後,和人類一樣,它們出現了明顯的肺間質纖維化,肺部瀰漫黑斑。
這篇題為《納米粒子的接觸與胸腔積液、肺間質纖維化、肉芽腫相關性》的論文,引起了學界的廣泛爭論。英國《自然》雜誌認為,這是首次記錄納米顆粒導致人類疾病的研究論文,同時為有關納米技術的健康風險爭論火上澆油。 將此寫成論文,投寄到《歐洲呼吸雜誌》並獲發表,這是大型國際研究組織歐洲呼吸學會的官方期刊。
危害
納米技術已廣泛套用到航空航天、軍事、醫學、塗料等工業生產領域。在浙江、江蘇、福建等省份,均擁有涉及納米技術的大批企業,生產塑膠製品、有機玻璃、石棉瓦等。這意味著納米致病,必須引起醫學界的重視。
朝陽醫院職業病與中毒醫學科主任郝鳳桐介紹,由於非特異性炎症、胸膜肉芽腫等症狀異常複雜,納米相關物質疾病容易被誤認為“塵肺病”或者“肺結核”,甚至惡性腫瘤疾病。
2009年6月,全國總工會勞動保護部公布的數字顯示,中國接觸職業病危害因素的總人數已超過2億,其中純肺病患者的人數為120萬。另一方面,有90%的職業健康病沒有納入監護。
爭議
國際科學界對這一事件大致持兩種看法:從事職業環境健康的科學家認為,不論女工之死是不是因為納米顆粒,改善工作環境、確保職業安全是當務之急;從事納米毒理學研究的科學家則對論文的結論提出質疑,認為它未能提供直接證據證明納米顆粒就是“殺人兇手”。相反,在相對密閉的工作環境中,加熱後的聚丙烯酸酯粘合劑產生的大量有機化學煙霧,極有可能致人於死地。
科學界也對這個判斷爭議很大。中國科學院物理研究所研究員方忠教授認為,從物理學意義上講,納米顆粒的體積的確小於細胞膜,進入的可能是存在的。但至於對其運動能力、穿透能力的確認,方忠表示“無法提供意見”。
“認為納米顆粒存在危害的想法是毫無根據的。但我們應該謹慎行事,因為它們的確有能力進入我們的身體,到達一般化學物質無法到達的部位。”美國環境保護協會健康問題首席科學家約翰·巴爾布斯表示。
評論
另一些科學家將類似女工們的病情歸結於生產環境的不規範。英國阿伯丁大學環境和職業醫學終身教授安東尼·西頓就用“健康和安全措施的完全失效”來形容。宋玉果也建議制定有效的保護條款,維護工人利益。
這讓從事職業病鑑定數十年的郝鳳桐十分感嘆。他認為工人們雖然處於弱勢,但還是應該主動了解職業存在的危害。“生存並不比生命更重要。”他說,因為大多數職業病並不能根治,所以應以“預防為主”。
新出版的《自然・納米技術》撰文指出,儘管現在仍不清楚2名女工究竟是死於納米顆粒還是別的化學物質之手,但至少這一事件再次凸顯了風險管理的重要性,尤其對於那些長時間暴露在化學品和納米顆粒之下的工人們。文章強調,加強納米毒理學研究與納米物質安全性數據積累,對幾乎涉及人類生活所有領域的納米科技的健康發展十分重要。