诞生于二十世纪八十年代的纳米技术，在二十一世纪初开始以惊人的速度发展，纳米材料在工农业生产及医药卫生领域中的应用也越来越广，因此纳米材料市场不断扩大，纳米粒子越来越多地进入人类赖以生存的空间。在纳米尺度下，由于量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应、量子隧道效应及库仑堵塞效应等，物质会出现既不同于其分子形式，也不同于其宏观形式的物理化学性质，因而在生物体内可表现出特殊的生物学作用，对生物体的功能发生各种各样的影响。纳米粒子对环境和人类健康的潜在影响，已引起世界各国的普遍关注。我们国家对此给予了高度重视。2004年我国第293次香山会议上，来自全国各界的科学家专门讨论了我国在应对纳米材料对环境与健康的影响的战略问题。会议提出“在发展纳米技术的同时，同步开展其安全性研究，使纳米技术成为人类第一个在其可能产生负面效应之前，就已经过认真研究，引起广泛重视，并最终能安全造福人类的新技术”。“十一五”期间，国家重点基础研究发展计划（973）和国家高技术研究发展计划（863）都设置有关于纳米材料生物安全性研究的课题，给予了强有力的资助。如今，我国在此方面已做出举世瞩目的成就。在此之际，在973项目资助下，由军事医学科学院毒物药物研究所，军事医学科学院纳米药理毒理学重点实验室，国家纳米科学中心协作实验室研究员、博士生导师张英鸽教授主编的《纳米毒理学》即将由中国协和医科大学出版社出版。中国科学院副院长白春礼院士为本书题词，解思深院士为本书作序。由于张英鸽教授请我对本书提出意见，因此有缘先读。
本书的第一个特点是系统性。不同于目前国际上已有的几本关于纳米毒理学的著作，本书是一本系统性阐述纳米毒理学的专著，全书二百万字，分为上中下三篇，二十六章。上篇从纳米毒理学与传统毒理学的关系及其发生与发展的历史谈起，介绍纳米毒理学的常用术语和概念，从描述纳米毒理学、机制纳米毒理学和
管理纳米毒理学三个方面阐述纳米毒理学的基本原理，分析纳米粒子与基本粒子、化学粒子、宏观粒子、天体粒子间的异同，全面地阐述“纳米毒理学”作为毒理学中相对独立的一个新的分支学科的鲜明的特征，并提供了与纳米粒子体内运动及发挥其生物效应的相关的纳米生物结构基础。中篇从纳米粒子的体内分布转运、细胞吞噬、免疫反应等方面探讨纳米粒子与生物体的相互作用出发，将纳米粒子对生物体的损伤作用概括为对凝血功能的影响、组织增生性反应、机械性损伤、化学性损伤、物理性损伤、容积性损伤、其他病理性反应等七个方面，其内容涉及纳米碳管及其他形体炭纳米材料、腾氟龙、铝等其他各种材料的纳米粒子，内容翔实而丰富。下篇从纳米粒子与大气污染、具有纳米尺度的气溶胶粒子、自由基与颗粒物损伤、粉尘粒子及常见粉尘粒子、无机粉尘粒子及有机粉尘粒子等方面，介绍大气环境的纳米毒理学。浏览本书的目录，就会感觉到，纳米毒理学已经成为一个完整的科学体系，然而它是整个毒理学的一个有机部分。简单地说，纳米毒理学就是关于纳米材料或纳米粒子的毒理学，传统的毒理学方法在纳米毒理学中依然有用，但伴随纳米粒子的特殊性质，使其研究方法和评价指标又具有其本身鲜明的纳米尺度特点。
本书的第二个特点是其创新性。作者通过对物质粒子的比较分析，建立了科学的粒子观。这种科学的粒子观，在理论上赋予了纳米粒子作为一个相对独立的粒子层次的合理性。据本人所知，目前世界上尚未有人提出这样的观点。科学粒子观的基本内容是：从粒子的观点出发，自然界的物质从形态上由小到大，从功能上由低级到高级，可以分为五个层次。与这五个层次相对应，可以把自然科学分解为关于这五个层次的科学。物质粒子层次具有鲜明的功能特征。就目前人们认识水平而言，基本粒子的特征尺度为10—15米,功能活动形式有限，也比较简单，其结果也是有限种类的粒子的生成、捕获或湮灭等。由基本粒子组成的高一层次的化学性粒子，其特征尺度为10—10米,目前所知有110种，即110种化学原素的原子。这些粒子的功能活动即化学反应，种类繁多，过程复杂，其结果是各种分子形式的化学粒子的产生，构成丰富多彩的化学世界。由化学粒子依赖于各种分子间力，形成纳米粒子，其尺度范围为1—100nm。纳米粒子是化学粒子的聚合体，可以是原子的聚合体，也可以是分子的聚合体，可以由某一种化学粒子组成，也可以由不同的几种化学粒子组成。随着纳米技术的发展，纳米粒子的种类会越来越多，纳米层次的粒子世界将会像化学世界一样丰富多彩。粒子的功能活动在纳米层次上，与化学粒子的功能相比，又产生了新的飞跃，尤其是具有生物学功能的纳米粒子，如蛋白质、核糖核酸及具有纳米尺度的细胞器等，成为生命活动的基础。这一层次粒子的功能的特殊性，是其具有“制备”产品的功能，如酶蛋白等。可以这样说，生命活动出现于纳米尺度或纳米尺度是生命活动所需要的最小尺度。纳米粒子通过各种复杂的作用方式，可以组成更高层次的粒子，这就是宏观粒子。按照功能与粒子层次一致的需要，宏观粒子可简单定义为人类的眼睛能看得见或借助于简单显微工具（如放大镜或光学显微镜）能够看得见的物体。在这一尺度层次上，出现了生命个体，最小的生命个体如细菌、原虫等的尺度都在1到几个微米。在宏观尺度范围内的生物体，随着个体尺度的增加，其功能越来越复杂。人体是一典型的宏观粒子，其功能的复杂程度如此之高，以至于可制造其他复杂的宏观粒子，如机器、汽车、飞机及飞船等。由宏观粒子所组成的更高层次的粒子，即天体粒子。目前人类对天体粒子的功能还所知甚少，但其功能之强大可通过这样的事实来想象：在太阳系里，地球依赖于太阳的能量，孕育了人类。随着人类的视野在微观世界和宏观世界的扩大，有可能发现更低或更高的粒子层次。
与粒子的五个层次相对应，科学研究也具有明显的层次特征。例如，在关于基本粒子的科学领域中，人们很少考虑物质的化学性质。在关于化学粒子的科学，也即化学领域中，人们很少关心物质基本粒子的性质，也可以不考虑物质的纳米粒子的性质。在关于纳米粒子的科学领域中，虽然物质的化学性质是纳米粒子的各种性质的基础，但在许多情况下，人们关心更多的是纳米粒子的性质，也即物质在纳米尺度时的特殊性质。这些特殊性质，是物质与环境物质相互作用的更为直接的基础。在这种情况下，物质原有的化学性质就显得不像在化学领域中那么重要了。在关于宏观粒子的科学领域中，虽然也试图通过研究其组成结构的化学成分及纳米粒子的性质对其功能活动的影响，但人们更注重于粒子的运动及功能活动的原理，更注重于怎样制备功能更强大的宏观粒子及怎样使已有的宏观粒子具有更长的寿命，也即能维持其在尽可能长的时间内不解体或能够维持其正常的功能活动，如医生的诊疗活动和工人维修和制造机器的活动中，可以较少或完全不考虑物质的化学性质或纳米性质如何。关于天体粒子的科学，也即天文学及与其相关的学科，它们的层次特征则十分明显。在对天体进行研究时，几乎可以完全不顾物质的低层次形式的性质。当然，科学粒子观像任何一种自然科学学说一样，它在最初被提出时可能会是不完整的或不完善的，有些地方还有可能是不正确的，但它毕竟提出了一种新的思维方法。这种思维方法有助于改变那些认为纳米技术不过是在纳米尺度上的物理、化学或生物技术的观念。
本书的第三个特点是其实用性。纳米毒理学对于那些从事毒理科学、药物科学及环境科学领域中的科研实践都具有重要的启发和指导意义。书中所提供的纳米水平上的人体解剖结构，对于那些关于纳米粒子与人体纳米结构的相互作用的研究，是必不可少的基础知识。目前，人类处于一个知识爆炸的时代。如果一个研究者想从浩如烟海的文献库中查找这些纳米结构资料，有时会有大海捞针之感。读者将会发现，从生物大分子、细胞器、细胞间质、细胞间隙等生物组织的纳米结构，都可能自《纳米毒理学》一书中查出。这无疑对于相关领域的科研工作者是一种莫大的帮助。书中分析了纳米粒子与生物体的相互作用，提出了纳米粒子对生物体的损伤作用是物理因素、化学因素、表面因素、大小因素、形态因素及吸附因素等多种因素的函数。这对于评估一种纳米粒子的负面效应提供了一项可以依据的全面性标准。根据纳米粒子的“粒子性”特点，书中总结了纳米粒子对生物体损伤作用的特点：即持久性、局灶性和隐袭性。持久性指纳米粒子在体内不易被代谢，可长时间地或永久性地存在于生物体；局灶性指粒子在体内的分布局限于个别的细胞、个别的细胞器或结合于某个生物大分子，因此引起的病灶就具有局灶性；隐袭性是指由纳米粒子所造成的生物组织的损伤，可能不像化学性粒子所引起的中毒那样引起全身症状，而是潜在地存在和发展。这些特点提醒人们对于纳米粒子的生物安全性问题要永远保持高度的警惕性。纳米毒理学如同药物毒理学一样，是纳米药物的开发研究中的一个重要组成部分。正像作者在本书绪论中所指出的那样，在药物开发过程中，纳米毒理研究的目标是弄清纳米粒子所造成生物体损伤的强度及其与其正面效应之间的相对强弱，以判断一个纳米
制剂的药用价值。对于所有的纳米粒子，纳米毒理学的任务是要阐明其负面效应的强弱和及其产生的机制，为纳米粒子负面效应的预防和处理方案的制定提供理论依据。
本书的第四个特点是始终以客观辩证的观点对待纳米粒子的负面效应。书中明确指出，纳米粒子如同其他各层次粒子一样，都具有正反两方面的作用，其关键是人们怎样利用这些作用。人们对纳米粒子的负面效应的处理有几种情况：其一是将其负面效应与其正面效应进行比较，在其负面效应远小于其正面效应的情况下，这种纳米粒子就具有应用价值；其二是利用其剂量效应关系，将其剂量控制于低于其产生负面效应的剂量之下，因而有效地避免其不良效应；其三是利用其某一负面效应为人类疾病的治疗服务，如具有细胞毒的纳米粒子对正常细胞具有损伤作用，但如果将其导向到
肿瘤部位，就能实现肿瘤的靶向治疗；其四是采用相应的医疗措施以对抗、减弱或消除纳米粒子的负面效应。总的来讲，人们具有各种各样的措施来正确处理纳米粒子的负面效应，但一切正确处理的前提是阐明这些负面效应产生的条件、机制及量效关系等。这些问题的阐明，就是纳米毒理学的任务。
（军事医学科学院毒物药物研究所研究员、科技处处长 毛军文）
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