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3 纳米生物负效应(毒性)的消除，以及纳米毒性的反向应用研究

    为了使纳米技术有可能成为人类第一个在其可能产生负面效应之前，就已被认真研究，引起广泛重视，并最终能安全造福人类的新技术，因此，我们在研究纳米生物效应的同时，积极开展纳米毒性消除的化学与物理研究，通过一定的化学修饰或物理处理来消除某些纳米材料的负效应（毒性），并保持其有益的纳米特性。我们的研究发现，某些碳纳米分子的外接修饰基团过多，会导致分子开口，形成不稳定结构，以致在生物体内破裂产生毒性。通过调节外接基团的种类和数量，不仅能改变其生物活性，而且增加其生物稳定性，消除可能存在的毒性，从而推动纳米科技健康安全地发展。在最近出版的《纳米通信》杂志上，美国Rice大学报道了一例消除纳米材料毒性的研究结果，通过化学修饰，纳米毒性的消除率高达1 000万倍，效果很好。

    除上述研究外，还值得提到的是，我们在开展纳米材料生物效应研究的同时，也开展纳米生物负效应的反向应用研究，把观察到的负面生物效应应用到纳米医学诊断和治疗技术上，已经取得多项重要成果。从这一角度看，一些纳米材料存在某些特殊的负面生物效应，并不一定全是坏事。

4 对开展我国纳米生物效应与安全性研究的建议

    （1）管理决策能争取先机，亦等同原始创新。在科学研究领域，争取先机，就等于原始创新。以纳米生物效应为例，2003年4月，Science发表第一篇讨论文章，仅仅半年，2003年10月美国政府在没有预算的情况下，就增拨专款启动了纳米生物效应的研究工作，政府管理和决策部门对科学前沿的反应和速度很快。除了科学家的高素质以外，政府科技管理和决策部门的魄力也是美国能够成为科技创新源泉的主要原因之一。在国内，我们2001年11月提出开展纳米生物效应与安全性的研究计划，尽管得到中科院领导和高能所领导的重视，但是，要得到更多专家的共识的路很漫长。事实上，等到所有专家都达成共识的时候，已经没有多少原始创新的空间了。因此，中国科技要真正创新，必须争取先机。政府科技管理和科技决策部门对新出现的前沿方向和学科的支持要及时，以便给科技人员的创新留有更多的时间和空间。

    （2）支持创新能力强的研究队伍，建立系统的研究体系。纳米生物效应的研究进展很快，仅仅不到两年的时间，专业学术杂志就已在英国出版。国内研究的起步比国外早，有较好的前期积累，取得了一批丰硕成果，已经得到国际同行的认可和好评。我国已形成了一支创新能力很强的研究队伍，又有从事交叉综合研究的平台，所以应抓住这个良机，积极支持建立相应的研究体系，深入系统地开展研究，以获得能够在科学上真正留下足迹的原始性创新成果。

    （3）具体研究方向建议。本着紧紧把握国际前沿发展方向，密切结合我国实际需求的原则，建议具体的研究方向主要集中在以下几个方面：纳米颗粒与生物体的相互作用以及由此所产生的整体生物效应；纳米颗粒与细胞的相互作用以及由此所产生的细胞生物学效应；纳米颗粒与生物分子的相互作用以及由此所产生的分子生物学效应；纳米颗粒与微米颗粒在以上不同层次的生物效应的差别；纳米颗粒转化、迁移、团聚的方式和速率；生物环境下的纳米颗粒检测方法和技术。同时，必须同步建立起纳米生物效应数据库，为我国纳米技术应用中的生物环境效应和安全问题的评价以及相关政策法规的制定，如各种纳米工业标准、安全防护标准等提供科学依据。

    不仅如此，在研究纳米毒理学的负面效应的同时，应进一步拓展纳米毒理学研究的思路，应用某些“毒理”，对纳米颗粒毒性进行消除，并使其产生有益的生物学效应，例如：对病变细胞的控制和病变组织的修复；利用纳米物质的生物效应来进行某些病变的早期诊断；关注在农业上的潜在应用。

    （4）支持多学科交叉，多层次系统、多技术集成的跨学科研究。美国政府在一份报告中曾指出：“为使未来科技领域真正有所成就，造就能够跨越传统学科进行研究并思考外部世界的新一代科学家是绝对必要的。培育这种要么能够跨学科研究，要么知道如何在学科交叉领域与他人合作的新一代研究人员，对于未来至关重要。”

    纳米生物效应研究，是一个典型的综合性强的交叉学科领域，需要纳米科技、细胞生物学、分子生物学、高灵敏度的核技术、临床医学、基础医学、毒理学、物理学、化学和分析科学等多学科的融合交叉，需要各个领域的研究者的共同参与，需要各个领域研究单位的团结合作，进行人才、信息、技术，仪器设备等资源的共享，才能有效地完成纳米生物环境效应的研究。因此，纳米生物效应研究不仅推动纳米科技的健康发展，还能为上述许多学科提出新的科学问题，推动各学科的发展。

    无论国际还是国内，纳米生物效应研究都刚刚开始，是一个新诞生的交叉学科领域。它既是国际科学前沿，也是与人类健康和生活密切相关的重要社会问题，因此是一个典型的在国家需求和科学前沿的交汇点上的新领域，在这里充满了科学创新的机遇。


主要参考文献

1 Rice R F. Science, 2003, 300: 243; Brumfiel G. Nature, 2003, 424: 246; Kelly K L. Science, 2004,304: 1 732.
2 Yuliang Zhao. Nanotoxicology, Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology. American Scientific Publishers, 2005.
3 Haifang Wang, Yuanfang Liu, Yuliang Zhao et ak. J. Nanosciences & Nanotechnology, 2004, 4: 1; Guang Jia, Haifang Wang, Yuliang Zhao et ak. Environ. Sci. & Technol., in the press on March 1,2005.
4 Gengmei Xing, Yuliang Zhao et ak. J. Phys. Chem. B, 2004, 108: 11 473; JACS, 2005; Science in China, B, 2005, 35: 1.
5 Sayes C M et ak. Nano Letters, 2004, 4(10): 1 881; Colvin V. Nature Biotechnology, 2003, 21: 1 166; Goho A. Science News, 2004, 165: 211. 
                                             

编辑：蓝色幻想