为了因应人们对某些纳米材料毒性的越来越多的关注，美国科学家们设计了一个快速筛选工具，可帮助预测哪些纳米材料是有害的。这个新的筛选工具可帮助研究人员缩减需要进行动物试验的纳米材料清单，也能帮助研究人员在开发纳米材料的不同应用时，将工作精力放在具有较低风险的材料上。该研究成果发表在近日《美国国家科学院院刊》上。
从遮光剂到
化妆品，从油漆到汽车保险杠，数以百计的基于纳米技术的材料已被投放市场，更多的产品还在生产线上。不过，对这些纳米材料安全性的评估研究还非常有限。因此，科学家和决策者一直在呼吁就纳米材料对人体健康可能造成的危害进行更加系统的风险评估。
鉴于工程纳米材料巨大的多样性，其具有不同的化学成分、大小、形状和涂层，评估其毒性是一项巨大的挑战。在动物体上进行研究既费钱又耗时，虽然用细胞培养法测试纳米材料也能产生有用的信息，但不同类型的细胞对相同的纳米材料可作出不同的反应。美国伍德罗•威尔逊国际学者中心纳米技术首席顾问安德鲁•梅纳德表示，纳米材料的复杂性决定了，如果只对其进行一两项测试，并不能完全了解其毒性。更何况，由细胞实验得出的结果也往往和动物研究的结果不相符。
为应对这些挑战，美国马萨诸塞州总医院系统生物学中心化学生物学家斯坦利•肖，和哈佛大学和麻省理工大学的同僚一起，设计出一个高通量筛选方法。受到
癌症研究中科学家将不同类型的癌症基于基因表达模式进行分类的启发，肖和他的研究小组开发出一种工具，可筛选出大量不同的纳米材料，并根据它们的毒性进行分类。
作为概念验证，研究人员测试了50种主要用于医学成像的不同纳米粒子。这些粒子大部分为铁基粒子，还有一些为量子点类型。这些粒子均有不同的化学涂层。研究人员在测试每种纳米粒子时，使用了4种来自小鼠的不同类型的免疫细胞、2种人体血管细胞及人体肝脏细胞，而且使用了4种不同的剂量。为创造出不同的测试组合，一个机器人系统模拟药物筛选时在一个包含数百个分离孔的盘子中将纳米粒子装入小孔的情况。每个孔中含有一种细胞类型。筛选系统然后开始检测细胞代谢对纳米材料反应的变化。计算机软件分析数据并寻找不同粒子间的关系。
通过在不同背景下使用多种细胞类型，研究人员就能确定对细胞具有相似影响的粒子类别。研究小组在小鼠身上测试了3种这样的纳米粒子，结果显示，在小鼠身上产生的纳米粒子效应和在细胞中观察到的效应相匹配。
研究人员表示，虽然目前只测试了小范围的纳米材料，但该方法完全可以推及适用于其他类型的材料。一旦该技术能适用于真正不同的材料，如不同类型的碳纳米管和不同结构的纳米材料，它将具有巨大的威力。最近的研究表明，某些碳纳米管可表现出类似石棉的特性，因此能够观察到其他类型的碳纳米管是否具有较小的危害将是十分有意义的。
作者：
2008-7-5