推薦の言葉 　日本はこれからも、先進性を追及した「ものづくり」を軸に、知識産業を構築する方向に進むはずだ。20世紀型の効率を重視した大量生産ではなく、知識が集約したものづくりになるだろう。ものづくりの目的は社会価値を提供し、豊かな生活（QOL；Quality of Life）を実現することである。さらに言えば、望ましい機能を実現する「もの」を創造することが必要である。「もの」の機能は分子単体の機能ではなく、分子集合体の機能、つまりナノ構造から高次構造にいたる物質構造に基づいた機能である。 　ナノ材料の代表としてナノ粒子が挙げられる。ナノ粒子から構成される材料として、ナノコンポジットがある。ポリマーなどに分散させ、力学強度を増したり、屈折率などの光学物性を変化させたり、電気伝導度を良くしたりする。様々な目的に応じて、ナノ粒子とマトリックス材料の組合せは無限に存在する。ナノ粒子の表面はマトリックス材料と馴染ませるために、界面活性剤やグラフト重合などの表面修飾を施すことが多い。つまり、ナノ粒子の物質と、ナノ粒子表面の官能基や表面物質、さらにマトリックス材料から構成されることになる。 　現在多量に用いられているナノ粒子は、カーボンブラック（すす粒子）やシリカ粒子、チタニア粒子、有機顔料粒子、金属粒子などである。10年後にはカーボンナノチューブやフラーレンなどが多量に用いられると思われる。このような状況下で、これらナノ粒子の安全性や毒性について十分な知識を持っておく必要がある。特に重要なことは、個別の安全性試験が必要という認識を持っておくことだ。例えば、カーボンブラックの安全性は、製造する温度が低いとPAH（多環芳香族系炭化水素）が表面に吸着し問題となる。また、表面処理を施す場合に、その表面官能基は安全性に影響を与えるであろう。このように、カーボンブラック一つをとっても様々である。つまり、ナノ粒子の物質と形状やナノ粒子表面の物質や官能基、さらに使用量と濃度などが人体や環境に与える影響を知りつつナノ材料を開発する必要がある。 今後、ナノ粒子の用途開発が進むにつれ、様々な形態で生活に浸透していくことが予想される。研究開発と並行して、製造における安全性と使用時における安全性、さらに環境に暴露された後の安全性などを検討する必要がある。製造時と使用時の安全性検討は比較的実施しやすいが、環境影響は難しい。既に述べたように、個別の製品に対し安全性の試験を必ず行うべきであり、製造安全、製品安全、環境安全に関する標準化された試験方法を確立することが望まれる。以上の意味において、本書に収められた事例研究は精選されたものであり、ナノ材料の製品開発者にとって必読の書といえる。 我々も量子ドット（半導体ナノ粒子）を始め、磁性ナノ粒子、金属酸化物ナノ粒子、さらに単層カーボンナノチューブ（SWCNT）を実験室レベルで合成し、様々な機能化を試みている。この機能化においては、ナノ粒子の表面を目的に応じ表面改質と表面修飾を行う必要がある。本書は単にナノ粒子の「ナノ毒性」ではなく、ナノ粒子をいかにうまく使うかという示唆に富んでいる。フラーレンからカーボンナノチューブ、さらにドラッグデリバリーから量子ドットという話題性にあふれ、将来確実に利用されていくナノ材料が選ばれている。全てに共通するのは、ナノ粒子表面性状や大きさと形状の生体影響という視点だ。さらに、重要なポイントはナノ粒子の単体としての毒性と凝集体としての毒性が評価されていることである。カーボンナノチューブはナノコンポジットとして、現状のカーボンブラックと同様もしくはそれ以上に社会に出回ると想定される。その際、残留する金属触媒の生体影響の評価は極めて重要であることが述べられている。特に単層カーボンナノチューブは活性が高く、その高次の凝集構造形態の影響も考えて、大量合成技術を開発する必要性を感じた。つまり、安全性を先取りした技術開発を行う必要がある。もちろん、詳細な安全性評価は必要であるが、初期段階から本書に書かれている結果を考慮するだけでも技術開発の方向が異なることを痛感した。また、ナノ粒子を開発する研究者だけでなく、ナノ粒子を用いてナノ材料やデバイスを開発する研究者も、製造安全、製品安全、さらに環境安全の立場から安全性の知識を持つ必要がある。燃料電池や２次電池をはじめ様々な製品にナノ粒子が用いられる。一般的な安全性の評価知識を持ちつつ、多様なナノ粒子の個別性を常に意識して、リサイクルなどの設計も考慮する必要がある。 ナノ材料を研究開発する理由は、これまでのバルク材料にない可能性を秘めているからである。人類が直面する環境・エネルギー問題や、健康で安心・安全な社会を実現する材料である。ナノ材料の研究開発費用の１割くらいを目安に、安全評価に投資するのが望まれる。そして、ナノ材料の安全性評価に関するデータを世界で共有することが必要だ。その小さな一歩として、本書の役割を評価したい。 執筆者の小林剛教授は、ナノ粒子の安全性に関する精力的な研究を通じ、この分野を俯瞰して議論できる人物である。小林教授の情熱と努力に敬意を表しつつ、本書を強く推薦したい。 2007年3月吉日 東京大学大学院工学系研究科 化学システム工学専攻　教授 山口由岐夫 Foreword The rapid growth in research and development involving materials of nanoscale size has propelled nanotechnology to the forefront of science and engineering. Nanomaterials are defined as materials composed of particles that are 100 nanometers in diameter or smaller. Of the materials associated with the inception and progression of nanotechnology, fullerenes and carbon nanotubes (CNTs) are the two most important. It is the potential applications of these two nanomaterials, especially CNTs, that helped trigger the nanotechnology rush. Japan and its scientists have made great contributions to nanotechnology. Sumio Iijima discovered rolled-up balls of carbon that he called “spherical graphite” while studying different types of carbon with the high-resolution electron microscope at Arizona State University (USA) in 1980; unfortunately, his published results generated little notice. Five years later, Harold Kroto, Richard Smalley, and Robert Curl discovered that the spherical carbon molecules consist of 60 atoms each; the team named the cage-like molecule “buckminsterfullerene.” The discovery and synthesis, together with their further work, won these scientists the Nobel Prize in chemistry in 1996. Sumio Iijima returned to Japan to join NEC Laboratories, where he revisited his previous experiments and not only confirmed his observation of fullerenes, but also discovered CNTs in 1991. Shortly after, Iijima’s group succeeded in synthesizing both forms of CNTs, single-walled (SWCNTs) and multi-walled (MWCNTs). CNTs, which are light and strong, possess unique electrical, mechanical, and thermal properties, and have potential wide applications in the electronics, computer, aerospace, and other industries. The great promise of the new carbon allotrope nanomaterials has also triggered interest in other manufactured nanomaterials, such as quantum dots. Tremendous research efforts have been focused on nanotechnology and nanomaterials development and applications. Japan is the second most active country in pursuing nanotechnology; for fiscal 2005, its nanotechnology budget was 81 billion yen, according to Japan’s Council for Science and Technology Policy. The U.S. National Science Foundation has estimated that nanotechnology will have a one-trillion-dollar impact on the global economy in the next decade. It is inevitable that increases in production of nanomaterials, like any chemicals, will increase human health risk and environmental impact. Concerns about the impact of these new manufactured nanomaterials with unusual chemical properties and unknown toxicity have led some organizations, such as Canada-based ETC, to call for a moratorium on production of these materials. The concerns also have triggered U.S. agencies to conduct or to fund toxicity and environmental studies on these novel materials. The results of many of these important studies have been published in English. Seeing the importance of making the Japanese scientific community aware of the essence of these studies, Dr. Takeshi Kobayashi, a former professor at the University of California who now resides in Japan, has dedicated tremendous effort to translating these important reports into Japanese. Dr. Kobayashi selectively compiled the most important articles published before 2006 into a monumental publication entitled Risk Assessment of Nanomaterials ? A Comprehensive Compilation of Health Effects Studies. The continued rapid rate of publication of papers about nanomaterials has led Dr. Kobayashi to publish his second monumental compendium, entitled Nanotoxicological Sciences-Safety Assessment of Nanoproducts. Certainly, manufactured nanomaterials have captured world-wide attention; however, naturally-occurring nanomaterials that are not generated in laboratories or factories are ubiquitous in our environment and have been subjected to toxicological investigation. In the past and even now, these nanoparticles have been referred to as ultrafine particulates. The most notorious of these particles in our environment are the combustion products generated from burning fossil fuels. Studies have shown that ultrafine particulates have a strong association with cardiopulmonary diseases induced by air pollution, and that they increase mortality in humans. Professor Kobayashi himself has published extensively in this subject. Several of his articles, together with articles by other experts in environmental health, were included in his first book. Recently, Lawrence Murr and his group at the University of El Paso (Texas, USA) have determined that MWCNTs are produced by natural gas combustion. Besides finding them indoors, Murr et al. also found that MWCNTs are ubiquitous in the outdoor environment. Because manufactured CNTs have been found to be rather toxic and produced cardiopulmonary lesions in animals, we have postulated that MWCNTs found in environmental ultrafine particulate matter may play an important role in inducing cardiopulmonary diseases. This hypothesis, included in a review on CNT toxicity, has been published as the first chapter of Professor Kobayashi’s new book. This second book, like the first containing many noteworthy reports, will be an excellent reference compendium for Japanese scientists and further arouse their interest in toxicological and environmental research on submicron particulates including manufactured nanosize materials and naturally-occurring ultrafine particulates. This book, along with Professor Kobayashi’s first book, will provide valuable information to the risk assessors of Japanese environmental protection agencies and health science institutes in their efforts to protect the well-being of the Japanese people. Chiu-wing Lam Johnson Space Center Toxicology Group Houston, USA 序文（和訳） 　ナノスケールサイズの素材を含む研究開発における急速な成長は、ナノテクノロジーを科学およびエンジニアリングの最先端に前進させました。ナノ素材は、粒径100ナノメートル以下の粒子から構成される物質と定義されています。ナノテクノロジーの発足と進展に関連する物質の中で、フラーレンとカーボンナノチューブ（CNTs）の二つが最も重要であります。これら二つの物質、特にCNTsの応用の可能性は、ナノテクノロジーラッシュを誘発させるに至りました。 　日本および日本人科学者の方々は、ナノテクノロジーに大きく貢献されました。スミオ・イイジマ氏は、1980年、アリゾナ州立大学（米国）において、高解像度電子顕微鏡による種々のタイプの炭素の研究中に、彼が「球状グラファイト」と呼んでいる炭素のロールアップ・ボールを発見しましたが、不運にも、彼の発表結果は殆ど注目されませんでした。その５年後、Harold Kroto、Richard Smalley、Robert Curlらは、60個の原子から構成される球状炭素分子を発見し、彼らのチームは、その籠状の分子を「バッキーボール」（C60フラーレン）と命名しました。この発見と合成法およびその後の研究に対して、これらの科学者らは、1996年ノーベル化学賞を獲得しました。スミオ・イイジマ氏はNEC研究所に入所のため、日本へ帰国し、彼は以前の実験を再現し、フラーレンの観察を確認したのみでなく、1991年にはカーボンナノチューブ（CNTs）を発見しました。その後まもなく、イイジマ氏のチームは、単層カーボンナノチューブ（SWCNTs）および多層カーボンナノチューブ（MWCNTs）の双方の合成に成功しました。 　CNTsは、軽くて強く、ユニークな電気的、機械的、温熱特性を有し、エレクトロニクス・コンピュータ・航空宇宙その他の産業に広範な用途の可能性を持っています。この新しい炭素同素体ナノ物質への大きな期待は、量子ドットのようなその他のナノ素材製品への関心を誘発させるに至りました。ナノテクノロジーおよびナノ物質の開発と応用に対しては膨大な研究努力が集中されてきました。日本は、ナノテクノロジーの研究においては、日本科学技術政策協議会によれば2005年のナノテクノロジー予算に810億円を投じ、世界で第２位の積極的な国であります。米国科学協議会は、今後10年間における世界経済への波及効果は１兆ドルと予測しております。 　ナノ物質の生産増加においては、他のすべての化学物質の場合と同様に、ヒトの健康リスクと環境インパクトの増大は不可避であります。異常な科学特性と未知の毒性を有するこれらのナノ素材の新製品の衝撃は、カナダのETCなどのような一部の組織により、これら素材の製造に対するモラトリアム（一時停止）の要求を誘発させました。また、この懸念は、米国政府機関が、これらの新しい物質について、毒性の発見および環境研究を実施する誘引となりました。これらの重要な研究結果の多くは英語で発表されております。日本の科学界に対するこれらの研究のエッセンスの重要性を踏まえて、元カリフォルニア大学教授の小林剛博士は、これらの重要報告を日本語に翻訳するために偉大な努力を払われました。小林博士は2006年以前に発表された最も重要な研究報告を、画期的な「ナノ物質のリスクアセスメント−健康影響研究の集大成」として2006年７月に出版されました。 　ナノ物質についての研究が矢継ぎ早に報告される事態に触発されて、小林博士は彼の第二のナノ関連資料として「ナノ毒性学−ナノ製品の安全性評価」の発刊を決意されました。ナノ素材製品に世界的な関心が持たれていることは確かでありますが、ラボラトリーや工場では発生しない自然界に存在するナノ物質は、我々の環境中に偏在し、毒性学的検討が行われてきました。過去において、また現在でも、これらのナノ粒子類は超微小粒子として研究の対象とされてきました。我々の環境中で最も悪名高いこれらの粒子類は、化石燃料の燃焼から発生する産物であります。これらの超微小粒子の研究結果は、大気汚染により誘発された心臓呼吸器系疾患との強い関連性を示し、ヒトの死亡率を増加させております。小林博士ご自身も、この問題について多くの研究を発表されました。彼の論文のいくつかは、他の環境保健専門家の報告と共に、彼のナノ物質についての最初の本に収録されております。最近、エルパソ大学（米国テキサス州）のLawrence Murrらは、MWCNTs類は天然ガスの燃焼により生成されることを確認しました。また、MurrらはCNTsは、屋内のほか、屋外環境にも普遍的に存在することも発見しました。MWCNTs製品には、かなりの有害性が見出され、動物においては心臓呼吸器系損傷を発生させるため、我々は環境中の超微小粒子状物質に存在するMWCNTsは心臓呼吸器系疾患の誘発に重要な役割を果たす、と主張しております。この仮説は、小林博士の新しいナノ関連出版物の第１章として収載されております。彼の２冊目の本書には、前著と同様に、注目に値する多くの研究報告を含み、日本人科学者の方々にとって優れた参考資料として、ナノサイズ素材製品および自然界に存在する超微小粒子類を含むサブミクロンについての、毒性学および環境科学研究に対する関心を喚起するでありましょう。本書は、小林博士の最初のナノブックと共に、日本国民の健康を保護する日本の環境保護行政機関および保健科学研究機関のリスクアセッサーの方々のご努力において、貴重な情報をもたらすでありましょう。 Chiu‐Wing Lam 米国ヒューストン ジョンソン宇宙センター 毒性学グループ 「ナノ毒性学序文」　企画・訳註者のメッセージ 　このたび、昨年発刊の「ナノ物質のリスクアセスメント−健康影響研究の集大成−」に続いて、本書の出版が実現しましたことは、筆者の大きな喜びであります。前著におきましては、ナノ物質のオリジンから揺籃期までの毒性関連の基本的重要文献を網羅してお届けし、この領域では初の研究論文集として、おかげさまにて、読者各位のご好評を博しました。 　その後、ナノヘルスリスク問題は急速に拡大し、現在もさらに進展中のため、前著の読者の方々から「続編」のご希望が多く、このたびは、実際のすべての製品分野、すなわち、カーボンナノチューブ類、フラーレン類をはじめ、ドラッグデリバリー、量子ドットなどを取り上げました。選定した研究論文は、ごく最近までの最重要文献を厳選しており、必ずや読者諸氏のご期待に添えるものと確信しております。例えば、ハイライトともいえる「カーボンナノチューブの肺毒性」についての、Lam （米国航空宇宙局）、Shvedova( 米国国立労働安全衛生研究所）、Warheit （デュポン社）などの各博士の報告には瞠目させられましょう。 　筆者自身としましては、「ナノヘルスリスク問題の展望」として、�@ナノテクノロジーの特性　�A暗部の解明　�B英国政府のナノリスク哲学　�Cわが国のあり方　�D米国の近況と今後について、現状を総括しました。 　ナノテクノロジーの最先端技術としての有用性についてはいまさら申し上げるまでもありません。さらに、その大きな経済効果への期待も高まっております。また、実際、研究開発のスピードも一段と加速されているようです。 　しかし、それと連動して、ナノ製品のヒトの健康、環境、生態系などに対する有害影響についての研究ニーズは、ますます重要になっております。この安全性評価の問題は、研究経費や能力の面から、一国では対応に限界があるほか、最終的には国際的合意を必要とされる可能性が高いため、ＷＨＯなどで統合的な対策を進めることが得策ではないかと考えております。現代社会では、安全性への指向がますます強まる情勢にあり、新製品開発と安全性は密接不可分の関係にあると申せましょう。そのためには、製造工学と医学・生物学の各専門家の協力が不可欠ではないでしょうか。学際チームの活躍が切に望まれる所以であります。 　ナノテクノロジーの健康影響研究は、今後も拡大の一途を余儀なくされると予測されることから、世界的に著名な米国WILEY社では、先般より、「ナノテクノロジーとライフサイエンス」のシリーズ10巻を順次刊行中であります。筆者は、健康と出版社の受諾が得られれば、これをライフワークとして刊行したいとの「夢想」を抱いております。その手始めとして、現在、その中の「ナノ素材の毒性・健康・環境問題」を訳出中であります。 　ご参考までに、その魅力あふれるシリ−ズの概要は次の通りです。 �@ナノ物質の生物機能化（385頁、2005） �A生物学的薬理学的ナノ物質（400頁、2005） �Bライフサイエンスにおけるナノシステムの特性解明のツール（413頁、2006） �Cライフサイエンスのためのナノデバイス（約400頁、2006） �Dバイオメディカル適用指向のナノ加工（442頁、2005） �Eナノ素材の毒性・健康・環境問題（333頁、2006）［現在訳出中］ �Fバイオナノテクノロジー（338頁、2004） �Gナノバイオテクノロジー（491頁、2004） �H医学・ヘルスケアにおけるセンサー（444頁、2004） �I環境マネージメントとテクノロジー（818頁、2000） 　ナノテクノロジーとヒトの健康と環境の保全の両立に、今や人類の英知が試されているのではないでしょうか。 　謝　　辞 ☆本書をご選択頂いたの読者の方々の高いご見識に衷心より敬意を表します。 ☆本書への収載を許可して頂いた文献の著作権所有者およびオーサーの方々に深く御礼申し上げます。 ☆特に、フレンドリーな序文を頂いたほか、本書のトップアーティクルとして、卓越した「カーボンナノチューブの毒性レビューと環境ヘルスリスクアセスメント」の著作権を無償で提供して下さった NASA のシニアサイエンティスト／トキシコロジストのラム博士のご厚意には感激を禁じ得ません。また、わが国におけるナノテクノロジーの第一人者の東京大学の山口由岐夫教授のご懇篤なご序文に対し心より御礼申し上げます。 ☆さらに、本書出版元(株)エヌ・ティー・エスの吉田社長の学術書へのご理解と、カラー版作成でお骨折り頂いた編集担当のＢＫＣ社北村社長に深甚なる謝意を表明致します。 2007年立春 小林　剛　拝 Copyright　(C) 2007　NTS Inc. 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