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奈米科技奈米科技(nanotechnology)主要是探討在一奈米到一百奈米(1~100nm)尺度下所出現(xiàn)物理、化學(xué)等特性的科學(xué)技術(shù)。達(dá)到奈米尺度下(1~100奈米)對(duì)物質(zhì)的控制可由二個(gè)方向著手:一種稱(chēng)為「由上往下」(top-down)的方式如:半導(dǎo)體90奈米技術(shù);另一種稱(chēng)為「由下往上」(bottom-up)的方式如:自組裝(SelfAssembly)奈米結(jié)構(gòu)是由原子、分子、超分子等級(jí)的操控能力以產(chǎn)生具有新分子組織的較大結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)具有新穎地物理、化學(xué)和生物的特性和現(xiàn)象。奈米科技奈米科技(nanotechnology)主要是探討在1奈米結(jié)構(gòu)的大小奈米(nanometer)是一個(gè)長(zhǎng)度的單位。1奈米=十億分之1米(10-9meter),約為分子或DNA的大小,或是頭髮寬度的十萬(wàn)分之一。奈米結(jié)構(gòu)的大小約為1~100奈米,即介於分子和次微米之間。量子效應(yīng)(quantumeffect)已成為不可忽視的因素,再加上表面積所佔(zhàn)的比例大增,物質(zhì)會(huì)呈現(xiàn)迴異於巨觀尺度下的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)。奈米結(jié)構(gòu)的大小奈米(nanometer)是一個(gè)長(zhǎng)度的單位。2奈米的分子馬達(dá)從基礎(chǔ)科學(xué)橫跨至應(yīng)用科學(xué),包括物理、化學(xué)、材料、光電、生物及醫(yī)藥等。例如奈米科技專(zhuān)家利用一種一端呈輪狀的合成酵素來(lái)驅(qū)動(dòng)微型螺旋槳,製造出大小僅十幾奈米的分子馬達(dá),成為分子機(jī)械上的一大突破。奈米的分子馬達(dá)從基礎(chǔ)科學(xué)橫跨至應(yīng)用科學(xué),包括物理、化學(xué)、材料3蓮花效應(yīng)奈米科技已經(jīng)被公認(rèn)為21世紀(jì)最重要的產(chǎn)業(yè)之一。從民生消費(fèi)性產(chǎn)業(yè)到尖端的高科技領(lǐng)域,都能找到與奈米科技相關(guān)的應(yīng)用。例如有名的「蓮花效應(yīng)」(lotuseffect)是指荷葉由於表面的奈米結(jié)構(gòu),因而具有抗水防塵的自潔功能,這個(gè)特性能用來(lái)改善高科技的戰(zhàn)機(jī)雷達(dá)天線罩,也可以運(yùn)用來(lái)生產(chǎn)自潔玻璃及奈米馬桶等民生用品。蓮花效應(yīng)奈米科技已經(jīng)被公認(rèn)為21世紀(jì)最重要的產(chǎn)業(yè)之一。從民生4自然生物機(jī)具的效能物細(xì)胞內(nèi)有由酵素(聚合)組成的機(jī)具,以每秒500個(gè)核酸的作用速度,製造以及修補(bǔ)DNA分子,而且平均在10億個(gè)核酸中才有一個(gè)錯(cuò)誤。目前最好的DNA合成儀器,加長(zhǎng)一個(gè)核酸需要300秒。相較之下,自然生物機(jī)具的效能(產(chǎn)量除以錯(cuò)誤率)是人造機(jī)器的兆倍。在複製像細(xì)菌基因組這樣長(zhǎng)的DNA時(shí),生物體會(huì)有許多聚合同時(shí)作用,20分鐘內(nèi),就可以製造出含有500萬(wàn)個(gè)核酸的DNA。自然生物機(jī)具的效能物細(xì)胞內(nèi)有由酵素(聚合)組成的機(jī)具,以每秒5奈米技術(shù)應(yīng)用在食品加工奈米技術(shù)應(yīng)用在食品加工上,可以利用研磨技術(shù)發(fā)展出更具健康與活性的奈米食品。以提高在腸胃道的吸收率或讓營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有效得傳送至標(biāo)的細(xì)胞,以及可以回應(yīng)消費(fèi)者的個(gè)別身體需求的食物。藉由奈米膠囊的研發(fā),可將特定物質(zhì)包裹後再添加進(jìn)食品中,以具有保護(hù)及傳遞包覆物的功能。奈米技術(shù)應(yīng)用在食品加工奈米技術(shù)應(yīng)用在食品加工上,可以利用研磨6奈米膠囊包覆將鮪魚(yú)油以奈米膠囊包覆。當(dāng)奈米膠囊到達(dá)胃部時(shí),因?yàn)閜H降低,膠囊所包覆的鮪魚(yú)油才會(huì)釋放出。因此消費(fèi)者可避免在口中嚐到鮪魚(yú)油的魚(yú)腥味,而且又能吸收到鮪魚(yú)油富含的omega3脂肪酸。奈米膠囊包覆將鮪魚(yú)油以奈米膠囊包覆。當(dāng)奈米膠囊到達(dá)胃部時(shí),因7將營(yíng)養(yǎng)物傳送至細(xì)胞利用奈米大小的自我組裝液體結(jié)構(gòu)技術(shù),可將營(yíng)養(yǎng)物傳送至細(xì)胞。此技術(shù)可以包覆茄紅素、β-胡羅蔔素、黃體素、phytosterols、CoQ10和DHA/EPA。將營(yíng)養(yǎng)物傳送至細(xì)胞利用奈米大小的自我組裝液體結(jié)構(gòu)技術(shù),可將8增加生物利用度具有較小粒徑可有效率的將這些營(yíng)養(yǎng)物從消化道吸收後在攜帶進(jìn)入血液中,可增加被包覆營(yíng)養(yǎng)物的生物利用度(bio-availability)。將可人體對(duì)膽固醇吸收率降低14%因具有特殊的傳遞功能故也可應(yīng)用在製藥工業(yè)上。增加生物利用度具有較小粒徑可有效率的將這些營(yíng)養(yǎng)物從消化道吸收9延長(zhǎng)產(chǎn)品的保存期限能讓產(chǎn)品更容易被人體吸收及延長(zhǎng)產(chǎn)品的保存期限。奈米螯合物,其粒徑只有50nm,可以傳遞營(yíng)養(yǎng)物(例如維生素、茄紅素和omega脂肪酸)至細(xì)胞,但並不會(huì)影響到食品本身的顏色及味道。延長(zhǎng)產(chǎn)品的保存期限能讓產(chǎn)品更容易被人體吸收及延長(zhǎng)產(chǎn)品的保存10奈米感測(cè)器選擇食品應(yīng)用奈米技術(shù)生產(chǎn)具活性的食品(activefood),可依消費(fèi)者的喜好選擇食品的不同味道和顏色。產(chǎn)品可依奈米感測(cè)器所偵測(cè)到消費(fèi)者個(gè)人的生理狀況而適時(shí)的釋放出營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)給物。奈米感測(cè)器選擇食品應(yīng)用奈米技術(shù)生產(chǎn)具活性的食品(active11增加人體能量、消化吸收功能此營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)則是由奈米膠囊所包覆,可適時(shí)的釋放入人體中。主要是在增加人體能量、消化吸收功能、免疫力和抗老化等對(duì)人體有益的方向發(fā)展。增加人體能量、消化吸收功能此營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)則是由奈米膠囊所包覆,可12分子聚合物奈米技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用在化妝品工業(yè)上以生產(chǎn)透明的乳液,將奈米技術(shù)和營(yíng)養(yǎng)科學(xué)結(jié)合,為一種分子聚合物(colloidparticles),直徑小於5nm。這項(xiàng)產(chǎn)品具有清除自由基、保濕及平衡身體的pH值的功效。分子聚合物奈米技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用在化妝品工業(yè)上以生產(chǎn)透明的乳液,13FDA的管理為了確保藥品、藥品釋放系統(tǒng)、化妝品、生物醫(yī)療器材、疫苗與食品等產(chǎn)品,到達(dá)市場(chǎng)時(shí)是安全且有效果。FDA即確保人類(lèi)及動(dòng)物所使用之食品的安全性、藥物的安全及有效性與,針對(duì)消費(fèi)大眾的健康予做全方位的保護(hù)。FDA的管理為了確保藥品、藥品釋放系統(tǒng)、化妝品、生物醫(yī)療器材14食品

:所有洲際間、國(guó)內(nèi)、進(jìn)口的產(chǎn)品,包含生魚(yú)類(lèi)、貝類(lèi)、蛋類(lèi)、奶類(lèi)(非肉類(lèi)或家禽類(lèi))¨

瓶裝水¨

酒精含量低於7%以下的葡萄酒嬰兒配方食品食品

:所有洲際間、國(guó)內(nèi)、進(jìn)口的產(chǎn)品,包含生魚(yú)類(lèi)、貝類(lèi)、蛋類(lèi)152.

食品添加物:著色劑包裝容器3.化妝品

4.

膳食補(bǔ)充品

5.

動(dòng)物飼料

6.

藥劑

¨

人¨

動(dòng)物¨

防爆包裝2.

食品添加物:著色劑包裝容器167.

生物醫(yī)學(xué)材料

8.

具有輻射放射性的電子產(chǎn)品9.

疫苗

10.

血清產(chǎn)品

11.

組織

12.

滅菌產(chǎn)品

7.

生物醫(yī)學(xué)材料

17FDA基於產(chǎn)品對(duì)產(chǎn)品(productbyproduct)管理方式三種基本原則做為範(fàn)疇:產(chǎn)品上市前的認(rèn)證、產(chǎn)品上市前的接受、與產(chǎn)品上市後的監(jiān)控FDA基於產(chǎn)品對(duì)產(chǎn)品(productbyproduct)181.上市前的認(rèn)證具有高危害性的生物醫(yī)學(xué)材料、食品添加物、著色劑、以及生物性材料皆需獲得FDA的認(rèn)證。產(chǎn)品的製造商或發(fā)起人必須要建立並且評(píng)估潛在於產(chǎn)品中的危害,並且說(shuō)明在產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)如何將每種危害降低至最小的程度且不危害人體或動(dòng)物體。1.上市前的認(rèn)證具有高危害性的生物醫(yī)學(xué)材料、食品添加物、著19認(rèn)證檢查FDA通常是透過(guò)顧問(wèn)委員會(huì)(AdvistoryCommittee)的協(xié)助,參議且審查製造商或發(fā)起人所提供的文件。對(duì)於此類(lèi)商品,F(xiàn)DA嚴(yán)格要求工廠在大量生產(chǎn)製造之前或產(chǎn)品的上市前,需做認(rèn)證檢查。認(rèn)證檢查FDA通常是透過(guò)顧問(wèn)委員會(huì)(AdvistoryCo20已認(rèn)證的詳細(xì)規(guī)格2.上市前的接受:在此範(fàn)疇之下,有數(shù)個(gè)相似的根據(jù),F(xiàn)DA接受並審查一些已被註記且已上市的相似產(chǎn)品。這些產(chǎn)品通常依照相似的產(chǎn)品來(lái)仿造而成,且這些相似的商品在先前已得到認(rèn)證,或是這些產(chǎn)品已經(jīng)遵照「已認(rèn)證的詳細(xì)規(guī)格」來(lái)製備。已認(rèn)證的詳細(xì)規(guī)格2.上市前的接受:在此範(fàn)疇之下,有數(shù)個(gè)相21生物醫(yī)療器材以510(k)例如:藥品已被先前的USPMonograph所管理,而生物醫(yī)療器材以510(k)上市公告做規(guī)範(fàn)。這些產(chǎn)品明顯比上市前的認(rèn)證更加迅速。生物醫(yī)療器材以510(k)例如:藥品已被先前的USPMo22上市後的監(jiān)控3.上市後的監(jiān)控(PostMarketSurveillance):在此範(fàn)疇下,F(xiàn)DA管理具危害的產(chǎn)品部分,像是食品、化妝品、具有輻射放射性的電子產(chǎn)品,及材料類(lèi)像是食品添加物、食品包裝材料等產(chǎn)品為「一般公認(rèn)安全物質(zhì)」上市後的監(jiān)控3.上市後的監(jiān)控(PostMarketSu23良好作業(yè)規(guī)範(fàn)(GenerallyRecognizedAsSafe,GRAS),對(duì)於這些產(chǎn)品通常應(yīng)用良好作業(yè)規(guī)範(fàn)(GoodManufacturingPractices,GMP)來(lái)加以管理。FDA監(jiān)控這些產(chǎn)品的作用情形,並且取得管理的行動(dòng),不當(dāng)時(shí)將足以危害社會(huì)大眾良好作業(yè)規(guī)範(fàn)(GenerallyRecognizedAs24主要作用模式FDA期望許多奈米科技產(chǎn)品在管理上能跨越介於藥品學(xué)、生醫(yī)材料及生物學(xué)等規(guī)章的範(fàn)圍,而管理這些被組合的產(chǎn)品的方法已被法令所規(guī)範(fàn)。在這類(lèi)的使用奈米科技的案例,F(xiàn)DA將會(huì)對(duì)於產(chǎn)品的「主要作用模式」予以檢測(cè)。主要作用模式FDA期望許多奈米科技產(chǎn)品在管理上能跨越介於藥品25FDA依照慣例來(lái)管理這些決策將會(huì)檢測(cè)產(chǎn)品的管理體制,諸如藥品、生醫(yī)材料或是生物性產(chǎn)品,這些產(chǎn)品的應(yīng)用將會(huì)被專(zhuān)屬的FDA中心與其他的會(huì)議諮詢(xún)中心所管理,其中與舊有制度相關(guān)的部分,F(xiàn)DA依照慣例來(lái)管理。FDA依照慣例來(lái)管理這些決策將會(huì)檢測(cè)產(chǎn)品的管理體制,諸如藥品26安全性測(cè)試的評(píng)估FDA認(rèn)為顆粒的大小並不是問(wèn)題的所在,即使在奈米範(fàn)圍大小的顆粒,在使用相同材料的前提下,仍沿用傳統(tǒng)的方式加以管理,但是若為新的物質(zhì)或是以新的組成方式產(chǎn)生之物質(zhì)則需要新的毒理危機(jī)條件以做安全性測(cè)試的評(píng)估。安全性測(cè)試的評(píng)估FDA認(rèn)為顆粒的大小並不是問(wèn)題的所在,即使在27毒性試驗(yàn)以確立是否有危害將物質(zhì)變小,可能產(chǎn)生全新及有用的性質(zhì),但也所以IFST建議將奈米顆粒當(dāng)作新的且可能具有傷害性的物質(zhì),並將這些奈米顆粒做完整的毒性試驗(yàn)以確立是否有危害。毒性試驗(yàn)以確立是否有危害將物質(zhì)變小,可能產(chǎn)生全新及有用的性質(zhì)28奈米顆粒的性質(zhì)瞭解過(guò)少目前對(duì)於奈米顆粒的性質(zhì)瞭解過(guò)少,以致目前對(duì)物質(zhì)變小所造成的性質(zhì)變化並非完全瞭解,而且對(duì)於粒徑變小之後將如何影響毒性並不瞭解。奈米顆粒的性質(zhì)瞭解過(guò)少目前對(duì)於奈米顆粒的性質(zhì)瞭解過(guò)少,以致目29奈米顆粒做完整的毒性試驗(yàn)所以IFST建議將奈米顆粒當(dāng)作新的且可能具有傷害性的物質(zhì),並將這些奈米顆粒做完整的毒性試驗(yàn)以確立是否有危害。奈米顆粒做完整的毒性試驗(yàn)所以IFST建議將奈米顆粒當(dāng)作新的且30小於粒徑5μm以下的顆粒限制使用針對(duì)食品奈米化的規(guī)範(fàn)案例為纖維素的微結(jié)晶顆粒,當(dāng)使用其做為食品添加物時(shí),因?yàn)槟壳皩?duì)於纖維素的微結(jié)晶顆粒安全性的相關(guān)資訊仍不充分,故小於粒徑5μm以下的顆粒限制使用小於粒徑5μm以下的顆粒限制使用針對(duì)食品奈米化的規(guī)範(fàn)案例為31二氧化鈦食品包裝上,二氧化鈦主要是添加於紙類(lèi)或是塑膠材料中,因其具抗UV輻射的作用。奈米顆粒的二氧化鈦為透明無(wú)色,但仍保有抗輻射的功能,因此二氧化鈦顆粒已備應(yīng)用於製備透明的防曬乳或是保養(yǎng)品。二氧化鈦食品包裝上,二氧化鈦主要是添加於紙類(lèi)或是塑膠材料中,32奈米科學(xué)報(bào)告題目為「奈米科學(xué)與奈米科技的機(jī)會(huì)與不確定性」,目前奈米顆粒的二氧化鈦已被數(shù)家公司所販?zhǔn)郏姨岢珜⑵涫褂迷谑称钒b及容器上。奈米科學(xué)報(bào)告題目為「奈米科學(xué)與奈米科技的機(jī)會(huì)與不確定性」,目33二氧化鈦?zhàn)鳛閁V輻射的過(guò)濾劑,仍有顧慮化妝品與非食品科學(xué)委員會(huì)則認(rèn)為使用二氧化鈦可作為UV輻射的過(guò)濾劑並且宣稱(chēng)在任何顆粒大小下皆為安全的實(shí)際上超過(guò)了安全性方面的數(shù)據(jù),使委員們服從並顧及到商業(yè)上的敏感性,仍有顧慮。二氧化鈦?zhàn)鳛閁V輻射的過(guò)濾劑,仍有顧慮化妝品與非食品科學(xué)委員34透明薄膜的過(guò)濾顆粒具有透明度的奈米顆粒可允許應(yīng)用於像是透明薄膜的過(guò)濾顆粒以及塑膠容器方面。這些材料被用來(lái)說(shuō)明的獲得認(rèn)可的食品,雖然大多數(shù)被引證的安全性數(shù)據(jù)的日期早於此色素在奈米形式上的結(jié)果。透明薄膜的過(guò)濾顆粒具有透明度的奈米顆粒可允許應(yīng)用於像是透明薄35二氧化鈦中可能仍具有潛在的毒性但無(wú)論是在有效的或可利用的添加量數(shù)據(jù)仍是不甚清楚的,特定的技術(shù)在於

奈米顆粒的二氧化鈦中可能仍具有潛在的毒性問(wèn)題二氧化鈦中可能仍具有潛在的毒性但無(wú)論是在有效的或可利用的添加36生物可利用性的影響改變粒徑大小可能必須要考慮到其對(duì)於生物可利用性的影響。大量被攝取之奈米顆粒二氧化鈦藉由擴(kuò)散作用進(jìn)入生物體組織及細(xì)胞中,是比現(xiàn)今所使用的較大粒徑的顆粒更具有可能性,這些化合物可能具有沉積與貯存之影響,並且此危害將與毒性結(jié)合作用。生物可利用性的影響改變粒徑大小可能必須要考慮到其對(duì)於生物可利37奈米物質(zhì)進(jìn)入生物體近年許多探討奈米微粒是否具健康危害的相關(guān)文獻(xiàn)皆指出:奈米物質(zhì)在進(jìn)入生物體之後,將會(huì)發(fā)生吸收(uptake)與轉(zhuǎn)移(translocation)現(xiàn)象奈米物質(zhì)進(jìn)入生物體近年許多探討奈米微粒是否具健康危害的相關(guān)文38奈米對(duì)腸胃道危害生物體暴露於毒性奈米物質(zhì)之主要途徑為皮膚(媒介為空氣、水及衣服的接觸)、呼吸道(媒介為空氣)與腸胃道(媒介為食物或水),尤以腸胃道之途徑與食品安全關(guān)係較為密切,經(jīng)人體食入後產(chǎn)生之毒性與危害。奈米對(duì)腸胃道危害生物體暴露於毒性奈米物質(zhì)之主要途徑為皮膚(媒39奈米微粒累積

奈米微粒累積於有機(jī)體中,為活細(xì)胞所吸收。若細(xì)菌可吸收此奈米微粒,則該物質(zhì)會(huì)隨之進(jìn)入食物鏈中。奈米微粒累積

奈米微粒累積於有機(jī)體中,為活細(xì)胞所吸收。40蛋白質(zhì)形狀功能改變

奈米微粒若存於血液中,血液中之蛋白質(zhì)會(huì)附著於其微粒表面上,並試圖將其包覆,以致蛋白質(zhì)的形狀與功能很可能因此而改變。蛋白質(zhì)形狀功能改變

奈米微粒若存於血液中,血液中之蛋白質(zhì)會(huì)附41奈米碳管

奈米碳管在自然環(huán)境中傾向於成群結(jié)塊而非單獨(dú)成纖維狀。若其解離成單獨(dú)的纖維狀,很可能與石棉一樣引起嚴(yán)重的呼吸系統(tǒng)問(wèn)題。奈米碳管

奈米碳管在自然環(huán)境中傾向於成群結(jié)塊而非單獨(dú)成纖維42影響免疫反應(yīng)純碳的奈米產(chǎn)品(奈米碳管或微粒)進(jìn)入細(xì)胞時(shí),細(xì)胞不會(huì)產(chǎn)生免疫反應(yīng)(即不會(huì)釋放出二氧化碳)。影響免疫反應(yīng)純碳的奈米產(chǎn)品(奈米碳管或微粒)進(jìn)入細(xì)胞時(shí),細(xì)胞43空氣中成為塵埃奈米粉末由於粒子小,會(huì)飛揚(yáng)於空氣中成為塵埃的一部份,可能具有潛在性的危害奈米粒子如存在於液體中成為懸浮液,也許不會(huì)造成危險(xiǎn)性,但仍須確實(shí)瞭解奈米生物材料的安全性與生理供應(yīng)性(bio-availability)。空氣中成為塵埃奈米粉末由於粒子小,會(huì)飛揚(yáng)於空氣中成為塵埃的一44奈米食品未有規(guī)範(fàn)目前國(guó)內(nèi)的食品衛(wèi)生法規(guī),並無(wú)對(duì)奈米食品有所規(guī)範(fàn),僅有經(jīng)濟(jì)部工業(yè)局所推出的奈米標(biāo)章。對(duì)於奈米產(chǎn)品的疑慮是於分子的尺寸變小其生物安全性,對(duì)人體是否有害,但是目前並無(wú)實(shí)證指出奈米產(chǎn)品會(huì)對(duì)人體有害。奈米食品未有規(guī)範(fàn)目前國(guó)內(nèi)的食品衛(wèi)生法規(guī),並無(wú)對(duì)奈米食品有所規(guī)45奈米科技應(yīng)用在食品的成長(zhǎng)在2004年的報(bào)告,奈米科技應(yīng)用在食品和食品加工上,全球奈米食品市場(chǎng)在2010年將會(huì)達(dá)到2400萬(wàn)美元,會(huì)有超過(guò)135項(xiàng)的奈米技術(shù)應(yīng)用在食品工業(yè)上,全球超過(guò)200家的公司致力於研究奈米技術(shù)及發(fā)展和食品的相關(guān)性,可見(jiàn)奈米技術(shù)應(yīng)用於食品仍是樂(lè)觀的。奈米科技應(yīng)用在食品的成長(zhǎng)在2004年的報(bào)告,奈米科技應(yīng)用在食46奈米科技奈米科技(nanotechnology)主要是探討在一奈米到一百奈米(1~100nm)尺度下所出現(xiàn)物理、化學(xué)等特性的科學(xué)技術(shù)。達(dá)到奈米尺度下(1~100奈米)對(duì)物質(zhì)的控制可由二個(gè)方向著手:一種稱(chēng)為「由上往下」(top-down)的方式如:半導(dǎo)體90奈米技術(shù);另一種稱(chēng)為「由下往上」(bottom-up)的方式如:自組裝(SelfAssembly)奈米結(jié)構(gòu)是由原子、分子、超分子等級(jí)的操控能力以產(chǎn)生具有新分子組織的較大結(jié)構(gòu),這些結(jié)構(gòu)具有新穎地物理、化學(xué)和生物的特性和現(xiàn)象。奈米科技奈米科技(nanotechnology)主要是探討在47奈米結(jié)構(gòu)的大小奈米(nanometer)是一個(gè)長(zhǎng)度的單位。1奈米=十億分之1米(10-9meter),約為分子或DNA的大小,或是頭髮寬度的十萬(wàn)分之一。奈米結(jié)構(gòu)的大小約為1~100奈米,即介於分子和次微米之間。量子效應(yīng)(quantumeffect)已成為不可忽視的因素,再加上表面積所佔(zhàn)的比例大增,物質(zhì)會(huì)呈現(xiàn)迴異於巨觀尺度下的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)。奈米結(jié)構(gòu)的大小奈米(nanometer)是一個(gè)長(zhǎng)度的單位。48奈米的分子馬達(dá)從基礎(chǔ)科學(xué)橫跨至應(yīng)用科學(xué),包括物理、化學(xué)、材料、光電、生物及醫(yī)藥等。例如奈米科技專(zhuān)家利用一種一端呈輪狀的合成酵素來(lái)驅(qū)動(dòng)微型螺旋槳,製造出大小僅十幾奈米的分子馬達(dá),成為分子機(jī)械上的一大突破。奈米的分子馬達(dá)從基礎(chǔ)科學(xué)橫跨至應(yīng)用科學(xué),包括物理、化學(xué)、材料49蓮花效應(yīng)奈米科技已經(jīng)被公認(rèn)為21世紀(jì)最重要的產(chǎn)業(yè)之一。從民生消費(fèi)性產(chǎn)業(yè)到尖端的高科技領(lǐng)域,都能找到與奈米科技相關(guān)的應(yīng)用。例如有名的「蓮花效應(yīng)」(lotuseffect)是指荷葉由於表面的奈米結(jié)構(gòu),因而具有抗水防塵的自潔功能,這個(gè)特性能用來(lái)改善高科技的戰(zhàn)機(jī)雷達(dá)天線罩,也可以運(yùn)用來(lái)生產(chǎn)自潔玻璃及奈米馬桶等民生用品。蓮花效應(yīng)奈米科技已經(jīng)被公認(rèn)為21世紀(jì)最重要的產(chǎn)業(yè)之一。從民生50自然生物機(jī)具的效能物細(xì)胞內(nèi)有由酵素(聚合)組成的機(jī)具,以每秒500個(gè)核酸的作用速度,製造以及修補(bǔ)DNA分子,而且平均在10億個(gè)核酸中才有一個(gè)錯(cuò)誤。目前最好的DNA合成儀器,加長(zhǎng)一個(gè)核酸需要300秒。相較之下,自然生物機(jī)具的效能(產(chǎn)量除以錯(cuò)誤率)是人造機(jī)器的兆倍。在複製像細(xì)菌基因組這樣長(zhǎng)的DNA時(shí),生物體會(huì)有許多聚合同時(shí)作用,20分鐘內(nèi),就可以製造出含有500萬(wàn)個(gè)核酸的DNA。自然生物機(jī)具的效能物細(xì)胞內(nèi)有由酵素(聚合)組成的機(jī)具,以每秒51奈米技術(shù)應(yīng)用在食品加工奈米技術(shù)應(yīng)用在食品加工上,可以利用研磨技術(shù)發(fā)展出更具健康與活性的奈米食品。以提高在腸胃道的吸收率或讓營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有效得傳送至標(biāo)的細(xì)胞,以及可以回應(yīng)消費(fèi)者的個(gè)別身體需求的食物。藉由奈米膠囊的研發(fā),可將特定物質(zhì)包裹後再添加進(jìn)食品中,以具有保護(hù)及傳遞包覆物的功能。奈米技術(shù)應(yīng)用在食品加工奈米技術(shù)應(yīng)用在食品加工上,可以利用研磨52奈米膠囊包覆將鮪魚(yú)油以奈米膠囊包覆。當(dāng)奈米膠囊到達(dá)胃部時(shí),因?yàn)閜H降低,膠囊所包覆的鮪魚(yú)油才會(huì)釋放出。因此消費(fèi)者可避免在口中嚐到鮪魚(yú)油的魚(yú)腥味,而且又能吸收到鮪魚(yú)油富含的omega3脂肪酸。奈米膠囊包覆將鮪魚(yú)油以奈米膠囊包覆。當(dāng)奈米膠囊到達(dá)胃部時(shí),因53將營(yíng)養(yǎng)物傳送至細(xì)胞利用奈米大小的自我組裝液體結(jié)構(gòu)技術(shù),可將營(yíng)養(yǎng)物傳送至細(xì)胞。此技術(shù)可以包覆茄紅素、β-胡羅蔔素、黃體素、phytosterols、CoQ10和DHA/EPA。將營(yíng)養(yǎng)物傳送至細(xì)胞利用奈米大小的自我組裝液體結(jié)構(gòu)技術(shù),可將54增加生物利用度具有較小粒徑可有效率的將這些營(yíng)養(yǎng)物從消化道吸收後在攜帶進(jìn)入血液中,可增加被包覆營(yíng)養(yǎng)物的生物利用度(bio-availability)。將可人體對(duì)膽固醇吸收率降低14%因具有特殊的傳遞功能故也可應(yīng)用在製藥工業(yè)上。增加生物利用度具有較小粒徑可有效率的將這些營(yíng)養(yǎng)物從消化道吸收55延長(zhǎng)產(chǎn)品的保存期限能讓產(chǎn)品更容易被人體吸收及延長(zhǎng)產(chǎn)品的保存期限。奈米螯合物,其粒徑只有50nm,可以傳遞營(yíng)養(yǎng)物(例如維生素、茄紅素和omega脂肪酸)至細(xì)胞,但並不會(huì)影響到食品本身的顏色及味道。延長(zhǎng)產(chǎn)品的保存期限能讓產(chǎn)品更容易被人體吸收及延長(zhǎng)產(chǎn)品的保存56奈米感測(cè)器選擇食品應(yīng)用奈米技術(shù)生產(chǎn)具活性的食品(activefood),可依消費(fèi)者的喜好選擇食品的不同味道和顏色。產(chǎn)品可依奈米感測(cè)器所偵測(cè)到消費(fèi)者個(gè)人的生理狀況而適時(shí)的釋放出營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)給物。奈米感測(cè)器選擇食品應(yīng)用奈米技術(shù)生產(chǎn)具活性的食品(active57增加人體能量、消化吸收功能此營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)則是由奈米膠囊所包覆,可適時(shí)的釋放入人體中。主要是在增加人體能量、消化吸收功能、免疫力和抗老化等對(duì)人體有益的方向發(fā)展。增加人體能量、消化吸收功能此營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)則是由奈米膠囊所包覆,可58分子聚合物奈米技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用在化妝品工業(yè)上以生產(chǎn)透明的乳液,將奈米技術(shù)和營(yíng)養(yǎng)科學(xué)結(jié)合,為一種分子聚合物(colloidparticles),直徑小於5nm。這項(xiàng)產(chǎn)品具有清除自由基、保濕及平衡身體的pH值的功效。分子聚合物奈米技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用在化妝品工業(yè)上以生產(chǎn)透明的乳液,59FDA的管理為了確保藥品、藥品釋放系統(tǒng)、化妝品、生物醫(yī)療器材、疫苗與食品等產(chǎn)品,到達(dá)市場(chǎng)時(shí)是安全且有效果。FDA即確保人類(lèi)及動(dòng)物所使用之食品的安全性、藥物的安全及有效性與,針對(duì)消費(fèi)大眾的健康予做全方位的保護(hù)。FDA的管理為了確保藥品、藥品釋放系統(tǒng)、化妝品、生物醫(yī)療器材60食品

:所有洲際間、國(guó)內(nèi)、進(jìn)口的產(chǎn)品,包含生魚(yú)類(lèi)、貝類(lèi)、蛋類(lèi)、奶類(lèi)(非肉類(lèi)或家禽類(lèi))¨

瓶裝水¨

酒精含量低於7%以下的葡萄酒嬰兒配方食品食品

:所有洲際間、國(guó)內(nèi)、進(jìn)口的產(chǎn)品,包含生魚(yú)類(lèi)、貝類(lèi)、蛋類(lèi)612.

食品添加物:著色劑包裝容器3.化妝品

4.

膳食補(bǔ)充品

5.

動(dòng)物飼料

6.

藥劑

¨

人¨

動(dòng)物¨

防爆包裝2.

食品添加物:著色劑包裝容器627.

生物醫(yī)學(xué)材料

8.

具有輻射放射性的電子產(chǎn)品9.

疫苗

10.

血清產(chǎn)品

11.

組織

12.

滅菌產(chǎn)品

7.

生物醫(yī)學(xué)材料

63FDA基於產(chǎn)品對(duì)產(chǎn)品(productbyproduct)管理方式三種基本原則做為範(fàn)疇:產(chǎn)品上市前的認(rèn)證、產(chǎn)品上市前的接受、與產(chǎn)品上市後的監(jiān)控FDA基於產(chǎn)品對(duì)產(chǎn)品(productbyproduct)641.上市前的認(rèn)證具有高危害性的生物醫(yī)學(xué)材料、食品添加物、著色劑、以及生物性材料皆需獲得FDA的認(rèn)證。產(chǎn)品的製造商或發(fā)起人必須要建立並且評(píng)估潛在於產(chǎn)品中的危害,並且說(shuō)明在產(chǎn)品應(yīng)用時(shí)如何將每種危害降低至最小的程度且不危害人體或動(dòng)物體。1.上市前的認(rèn)證具有高危害性的生物醫(yī)學(xué)材料、食品添加物、著65認(rèn)證檢查FDA通常是透過(guò)顧問(wèn)委員會(huì)(AdvistoryCommittee)的協(xié)助,參議且審查製造商或發(fā)起人所提供的文件。對(duì)於此類(lèi)商品,F(xiàn)DA嚴(yán)格要求工廠在大量生產(chǎn)製造之前或產(chǎn)品的上市前,需做認(rèn)證檢查。認(rèn)證檢查FDA通常是透過(guò)顧問(wèn)委員會(huì)(AdvistoryCo66已認(rèn)證的詳細(xì)規(guī)格2.上市前的接受:在此範(fàn)疇之下,有數(shù)個(gè)相似的根據(jù),F(xiàn)DA接受並審查一些已被註記且已上市的相似產(chǎn)品。這些產(chǎn)品通常依照相似的產(chǎn)品來(lái)仿造而成,且這些相似的商品在先前已得到認(rèn)證,或是這些產(chǎn)品已經(jīng)遵照「已認(rèn)證的詳細(xì)規(guī)格」來(lái)製備。已認(rèn)證的詳細(xì)規(guī)格2.上市前的接受:在此範(fàn)疇之下,有數(shù)個(gè)相67生物醫(yī)療器材以510(k)例如:藥品已被先前的USPMonograph所管理,而生物醫(yī)療器材以510(k)上市公告做規(guī)範(fàn)。這些產(chǎn)品明顯比上市前的認(rèn)證更加迅速。生物醫(yī)療器材以510(k)例如:藥品已被先前的USPMo68上市後的監(jiān)控3.上市後的監(jiān)控(PostMarketSurveillance):在此範(fàn)疇下,F(xiàn)DA管理具危害的產(chǎn)品部分,像是食品、化妝品、具有輻射放射性的電子產(chǎn)品,及材料類(lèi)像是食品添加物、食品包裝材料等產(chǎn)品為「一般公認(rèn)安全物質(zhì)」上市後的監(jiān)控3.上市後的監(jiān)控(PostMarketSu69良好作業(yè)規(guī)範(fàn)(GenerallyRecognizedAsSafe,GRAS),對(duì)於這些產(chǎn)品通常應(yīng)用良好作業(yè)規(guī)範(fàn)(GoodManufacturingPractices,GMP)來(lái)加以管理。FDA監(jiān)控這些產(chǎn)品的作用情形,並且取得管理的行動(dòng),不當(dāng)時(shí)將足以危害社會(huì)大眾良好作業(yè)規(guī)範(fàn)(GenerallyRecognizedAs70主要作用模式FDA期望許多奈米科技產(chǎn)品在管理上能跨越介於藥品學(xué)、生醫(yī)材料及生物學(xué)等規(guī)章的範(fàn)圍,而管理這些被組合的產(chǎn)品的方法已被法令所規(guī)範(fàn)。在這類(lèi)的使用奈米科技的案例,F(xiàn)DA將會(huì)對(duì)於產(chǎn)品的「主要作用模式」予以檢測(cè)。主要作用模式FDA期望許多奈米科技產(chǎn)品在管理上能跨越介於藥品71FDA依照慣例來(lái)管理這些決策將會(huì)檢測(cè)產(chǎn)品的管理體制,諸如藥品、生醫(yī)材料或是生物性產(chǎn)品,這些產(chǎn)品的應(yīng)用將會(huì)被專(zhuān)屬的FDA中心與其他的會(huì)議諮詢(xún)中心所管理,其中與舊有制度相關(guān)的部分,F(xiàn)DA依照慣例來(lái)管理。FDA依照慣例來(lái)管理這些決策將會(huì)檢測(cè)產(chǎn)品的管理體制,諸如藥品72安全性測(cè)試的評(píng)估FDA認(rèn)為顆粒的大小並不是問(wèn)題的所在,即使在奈米範(fàn)圍大小的顆粒,在使用相同材料的前提下,仍沿用傳統(tǒng)的方式加以管理,但是若為新的物質(zhì)或是以新的組成方式產(chǎn)生之物質(zhì)則需要新的毒理危機(jī)條件以做安全性測(cè)試的評(píng)估。安全性測(cè)試的評(píng)估FDA認(rèn)為顆粒的大小並不是問(wèn)題的所在,即使在73毒性試驗(yàn)以確立是否有危害將物質(zhì)變小,可能產(chǎn)生全新及有用的性質(zhì),但也所以IFST建議將奈米顆粒當(dāng)作新的且可能具有傷害性的物質(zhì),並將這些奈米顆粒做完整的毒性試驗(yàn)以確立是否有危害。毒性試驗(yàn)以確立是否有危害將物質(zhì)變小,可能產(chǎn)生全新及有用的性質(zhì)74奈米顆粒的性質(zhì)瞭解過(guò)少目前對(duì)於奈米顆粒的性質(zhì)瞭解過(guò)少,以致目前對(duì)物質(zhì)變小所造成的性質(zhì)變化並非完全瞭解,而且對(duì)於粒徑變小之後將如何影響毒性並不瞭解。奈米顆粒的性質(zhì)瞭解過(guò)少目前對(duì)於奈米顆粒的性質(zhì)瞭解過(guò)少,以致目75奈米顆粒做完整的毒性試驗(yàn)所以IFST建議將奈米顆粒當(dāng)作新的且可能具有傷害性的物質(zhì),並將這些奈米顆粒做完整的毒性試驗(yàn)以確立是否有危害。奈米顆粒做完整的毒性試驗(yàn)所以IFST建議將奈米顆粒當(dāng)作新的且76小於粒徑5μm以下的顆粒限制使用針對(duì)食品奈米化的規(guī)範(fàn)案例為纖維素的微結(jié)晶顆粒,當(dāng)使用其做為食品添加物時(shí),因?yàn)槟壳皩?duì)於纖維素的微結(jié)晶顆粒安全性的相關(guān)資訊仍不充分,故小於粒徑5μm以下的顆粒限制使用小於粒徑5μm以下的顆粒限制使用針對(duì)食品奈米化的規(guī)範(fàn)案例為77二氧化鈦食品包裝上,二氧化鈦主要是添加於紙類(lèi)或是塑膠材料中,因其具抗UV輻射的作用。奈米顆粒的二氧化鈦為透明無(wú)色,但仍保有抗輻射的功能,因此二氧化鈦顆粒已備應(yīng)用於製備透明的防曬乳或是保養(yǎng)品。二氧化鈦食品包裝上,二氧化鈦主要是添加於紙類(lèi)或是塑膠材料中,78奈米科學(xué)報(bào)告題目為「奈米科學(xué)與奈米科技的機(jī)會(huì)與不確定性」,目前奈米顆粒的二氧化鈦已被數(shù)家公司所販?zhǔn)郏姨岢珜⑵涫褂迷谑称钒b及容器上。奈米科學(xué)報(bào)告題目為「奈米科學(xué)與奈米科技的機(jī)會(huì)與不確定性」,目79二氧化鈦?zhàn)鳛閁V輻射的過(guò)濾劑,仍有顧慮化妝品與非食品科學(xué)委員會(huì)則認(rèn)為使用二氧化鈦可作為UV輻射的過(guò)濾劑並且宣稱(chēng)在任何顆粒大小下皆為安全的實(shí)際上超過(guò)了安全性方面的數(shù)據(jù),使委員們服從並顧及到商業(yè)上的敏感性,仍有顧慮。二氧化鈦?zhàn)鳛閁V輻射的過(guò)濾劑,仍有顧慮化妝品與非食品科學(xué)委員80透明薄膜的過(guò)濾顆粒具有透明度的奈米顆粒可允許應(yīng)用於像是透明薄膜的過(guò)濾顆粒以及塑膠容器方面。這些材料被用來(lái)說(shuō)明的獲得認(rèn)可的食品,雖然大多數(shù)被引證的安全性數(shù)據(jù)的日期早於此色素在奈米形式上的結(jié)果。透明薄膜的過(guò)濾顆粒具有透明度的奈米顆粒可允許應(yīng)用於像是透明薄81二氧化鈦中可能仍具有潛在的毒性但無(wú)論是在有效的或可利用的添加量數(shù)據(jù)仍是不甚清楚的,特定的技術(shù)在於

奈米顆粒的二氧化鈦中可能仍具有潛在的毒性問(wèn)題二氧化鈦中可能仍具有潛在的毒性但無(wú)論

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