[科普中国]-当纳米技术被端上餐盘，我们需要担心什么？

作者：Mićo Tatalović

编译：狗蛋

编辑：悲催的铊宝宝

审稿：Yuki、圆的方块

太长不看：

● 纳米技术有望促进农作物的营养和抵抗力

●然而纳米技术的安全性问题仍然有待研究

●专家呼吁对纳米技术进行全球性监管，并着重保护发展中国家

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纳米技术初露锋芒

纳米技术当属现下最热门的新兴科技。 它技术领先但价格低廉，可谓极具前景。 无怪乎诸多发展中国家都已经启动了将纳米技术商业化的方案。 其中，关于纳米技术在农业生产中的应用引发了专家和民众的关心与讨论。

纳米技术的支持者认为，随着纳米技术在降低污染、提高食品安全性的广泛应用，以及它能够帮助所谓的“超级谷物”在进入市场时绕过“转基因产品”（GMOs）这个颇具争议性的标签，这项技术将对农业和全球食品系统产生革命性的影响。

但是这项新生技术的蓬勃发展也引起了许多顾虑，尤其是，它是否会对人类健康和环境产生长期的危害？科学家们呼吁，在国际范围内对不断扩展的纳米微粒应用进行合作监管。

由此我们不禁要问，纳米技术在食品安全方面的最新理念是什么？纳米技术能够做什么？关于纳米技术究竟有什么安全顾虑？

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纳米技术初探

“ 纳米技术 ”一词往往涵盖任何对纳米尺度颗粒（1-100个纳米）的使用。纳米颗粒惊人的微小尺寸使得它们具有特殊的性质，能够对食品的质地、外观和口味都产生影响，并且往往用于食品添加剂。

除此以外，纳米颗粒还可用于生产可降解包装袋，延长食品保质期并防止食物中毒和浪费。例如，食品包装上的纳米探测器 可用于检测该食品是否曾受过日晒而降低品质 。

一些科学家正计划通过纳米颗粒来促进人体对食品的营养吸收。他们正在研究以纳米乳剂——将不易直接吸收的有机物经过特殊工艺乳化后形成纳米级微粒，被水分子所包裹——来充当食品的赋形剂（一种可以提高摄食生物活性的辅料）。一旦研制成功，纳米乳剂就能够提高我们从水果和植物中摄入营养的效率，因此 在解决营养不良和特定微量元素不足上极具前景 。

（纳米乳剂能够提高我们从水果和植物中摄入营养的效率 | Pixabay(

关于纳米颗粒促进营养的想法其实很简单，就是将研制的纳米乳剂广泛撒在食品上用于促进营养吸收。类似的纳米乳剂也可用于提高农作物和食品的抗菌活性研究，防止食物腐坏。

加州大学伯克利分校的物理学家，马基塔·德尔·卡皮奥·兰德里（Markita del Carpio Landry）表示：“纳米技术将会在未来的数十年内，普遍应用于各类产品中。”

科学家甚至已经开始研究利用纳米材料优化化肥和杀虫剂的播撒问题，并且利用纳米技术发明不会被贴上转基因标签的基因改造作物。索尼娅·特里古罗斯（Sonia Trigueros）是英国牛津大学的研究员，她认为纳米技术的应用是无限的。

兰德里的研究组正在探索利用碳纳米管来回避转基因标识问题。这种细长坚硬的碳管能够在不插入外源DNA前提下改变植物基因，因而能够培育出一种经过基因编辑，但却不算基因改造的作物。鉴于发展中国家仍 然存在对基因改造作物的大规模抵制情绪，碳纳米管技术或许能够以更加亲民的方式抵抗洪涝和干旱灾害。

(碳纳米管的工作原理 | 参考文献[1])

该研究近来已经发现，碳纳米管能穿透植物的细胞壁和细胞膜，将名为CRISPR/Cas9的基因编辑装置传递到细胞中。碳纳米管的这种能力，任何其他技术都难以望其项背。

通过引入CRISPR/Cas9，能够实现对特定基因的精准强化，培育能够抵抗农药、昆虫、疾病和干旱的农作物。人们不用再谈转色变。

兰德里指出，“碳纳米管技术比一些用于作物基因修饰的其他技术（如通过基因枪将DNA导入植物细胞，或者通过农杆菌实现细胞间的基因传递）造价都更低。”

她进一步说道：“我们分别计算了纳米颗粒、基因枪和农杆菌的技术成本。纳米颗粒的成本更低，可以大批量合成。另外，纳米颗粒不像农杆菌那样需要冷冻，也不用像基因枪那样需要高端实验室设备，所以 适用于那些资源匮乏的地区 。”

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健康和安全顾虑

虽然技术的发展势不可挡，但人们对纳米技术的顾虑仍然与日俱增，因为目前 针对纳米材料对人体健康和环境影响的长期研究仍然相当匮乏 。

马蒂尔德·德切弗里（Mathilde Detcheverry ）是非政府组织Avicenn的信息总监，该机构致力于对纳米技术的信息公开运动。马蒂尔德指出：“与纳米技术的风险相比，加工过程的透明度以及我们对技术的警惕性都还远远不够。我们仍处于黑暗之中。”

由于迄今为止所有的安全性研究都是在非现实化的实验室环境中完成，并且被试仅为细胞或者小白鼠，因此没人知道纳米技术是否安全，或者这种安全能够维持多久。特里古罗斯说：“我们并不能保证绝对的安全，关于安全性的研究必须持续开展。我们需要更好的实验室操作规范，来鉴别纳米微粒的毒性。”

扎哈·拉特雷（Zahra Rattray）是苏格兰斯特拉斯克莱德大学的研究员。他表示：“我参与过的一些项目表明纳米微粒是有害的。同时，我也审阅过一些目前尚未发表的研究，这其中有确凿的证据，说明了纳米微粒具有毒性作用。”

2017年，一份对食品中纳米微粒的安全性研究综述总结道：其中一些微粒具有“有害作用”，并且对这些微粒的影响的研究是“刻不容缓”的。

潜在的有害影响包括食品包装中纳米银颗粒的泄露。人一旦摄入这些被污染的食品，肠道内的有益细菌就会大量死亡。

另一个例子是在食品加工行业被称作E171的二氧化钛(TiO2)，常被用作食品漂白剂。实验表明这种微粒能够在大鼠的组织内积累，达到一定剂量后就会产生毒效应。但是，也有另一些研究认为它无毒，食品加工业因而也宣称这种添加剂是安全的。

纳米微粒的安全性问题仍然悬而未决，这很大程度上在于，纳米颗粒的影响取决于大量复杂和相互作用的因素，包括它们的尺寸、结构、表层、剂量以及和它们一起摄入的其他食物。

作为加州大学默赛德分校的研究员，索米娅·普鲁索塔曼 （Sowmya Purushothaman）表示：“毫无疑问，应该有更多关于纳米微粒毒性的研究。”

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管理的真空

科学研究章程的缺失归根到底是政策制定人和管理者的问题。拉特雷说：“对于这方面的监管完全不存在。”

安全的不确定性和数据的不足预示着管理的困难。在政策制定方面， 对于是否要在目前食品安全管理相关法律的基础上，额外采取特殊的手段监管纳米微粒，这一点也仍然存疑 。就目前的食品安全管理法而言，在发达国家中相对严格，因此发展中国家更加容易受到有毒纳米微粒的侵害。

(我们需要对食品安全进行监管 | Pexels)

美国密苏里大学的基卢巴·克里希纳斯瓦米（Kiruba Krishnaswamy）表示：“遗憾的是，我们并没有恰当的标准来管理这些纳米微粒。目前对于纳米微粒的检测尚未有一个普遍通行的检测手段。因此，我们仍然缺乏一个对话的基础平台。”

专家们认为，这项议题应该站在全球视角来考虑，发展中国家也要包括在内。

克里希纳斯瓦米表示：“关于纳米技术所发生的一切，应该有一个国际化的协调机制，用于收集所有的数据，用来决定我们的现状以及未来的策略，用以确保未来20-30年的安全。”

除了食品添加剂的安全考虑外，目前还有对环境影响的担忧。

玛丽·西莫宁（Marie Simonin）是法国蒙特利尔发展研究机构的研究员。她指出在实验室检测中，一些金属纳米微粒最初被默认为是稳定且无毒的。但更加深入的研究表明，它们会慢慢被自然系统中的微生物降解，从而产生毒性。

西莫宁说：“我们真的需要做一些更加符合现实环境的测算，例如现实的人体环境和生态环境，那些从实验室环境中获得的结论在现实中并不一定是真实的。我们现在谈论的是成千上万纳米微粒已经流入市场，我们对它们带来的影响却几乎一无所知。”

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发展中国家的两难

西莫宁又补充道：“我认为 这是一个全球性问题，必须将发展中国家也纳入考虑范围 。”

如上文所述，如果纳米技术研发成功，它将能帮助克服农作物欠收、人口营养不良以及大众反感基因改造作物的问题。目前，这些问题都仍然严重地困扰着许多发展中国家。因此，一些发展中国家，例如中国和巴西，已经开始使用纳米杀虫剂，或者在这些新型农用化学品研发上注入高额投资。然而，这同时也给当地的生态带来危机。

西莫宁说：“因为纳米杀虫剂的大规模直接投放，它们最终会进入各类水源、空气和食品中，因而很可能大范围地影响人类的健康。在欧洲和美国，杀虫剂的注册管理是非常严格的，但在全球的其他国家并不一定如此。而纳米技术在食品生产中的发展，又恰恰在那些重农业国家中更为迅速。”

发展中国家们在关于纳米技术的讨论中仍然缺少话语权。在国家和国际范围内，我们都缺少一种更好的监管体制，以便在尽量降低纳米技术潜在危险的前提下，满足贫困群体的粮食需要。

(我们要在尽量降低纳米技术潜在危险的前提下，满足贫困群体的粮食需要 | Pixabay)

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无须危言耸听

尽管对纳米技术有种种顾虑，科学家同时也劝告我们无需危言耸听。

克里斯汀·奥格尔维·亨德伦（Christine Ogilvie Hendren）是美国杜克大学的研究员，她说：“好消息是，这些纳米微粒没有直接毒性，因此我们并不会因为而立即中毒。”

一些科学家指出，人们对纳米技术的风险意识正在渐渐提高，并开始呼吁政策制定者制定更加复杂和精准的管理办法。

特里古罗斯说：“事情在渐渐好转，这点我很有信心。当然，我们还有很多要做。纳米技术尚在成长期，我们对它的前景仍然要保持乐观。”

排版：Yao

题图来源：pixabay

参考文献：

[1] Gozde S. Demirer, Huan Zhang, Juliana L. Matos,etc.High aspect ratio nanomaterials enable delivery of functional genetic material without DNA integration in mature plants[J].Nature Nanotechnologyvolume,2019,14:456-464.

文章来源：

https://www.scidev.net/global/technology/feature/nanotechnology-a-blessing-or-a-curse-for-developing-nations.html（本文由storythings供稿）