二氧化鈦納米材料生物效應(yīng)與安全應(yīng)用

前言

我國(guó)科學(xué)家的高水平研究成果，大部分發(fā)表在國(guó)外的高影響力學(xué)術(shù)刊物上。長(zhǎng)期以來(lái)，最新的知識(shí)總是在精通英語(yǔ)的發(fā)達(dá)國(guó)家首先傳播，被他們的企業(yè)優(yōu)先應(yīng)用，率先開(kāi)發(fā)出新性能、更安全的新產(chǎn)品，迅速占領(lǐng)發(fā)展中國(guó)家（如我國(guó)）的市場(chǎng)。我們之所以總是不得不跟蹤別人的技術(shù)，自己缺乏技術(shù)創(chuàng)新能力，這是最重要的原因之一。在全球化的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中，這種局面不改變，中國(guó)的產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界將永遠(yuǎn)處于劣勢(shì)地位。如何改變這種現(xiàn)狀，是我們這個(gè)被叫做“科學(xué)家”的群體，應(yīng)該承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任。由于我們的母語(yǔ)不是英語(yǔ)，要求中國(guó)的企業(yè)家、負(fù)責(zé)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和技術(shù)開(kāi)發(fā)的研究人員以及科技管理部門(mén)和政策制定部門(mén)的政府工作人員，及時(shí)跟蹤閱讀國(guó)際學(xué)術(shù)刊物的相關(guān)英語(yǔ)論文，不是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的解決方案。因此，如果各個(gè)領(lǐng)域都有人組織專(zhuān)家，及時(shí)收集整理、歸納分析該領(lǐng)域的最新研究成果，不斷編寫(xiě)出版成體系的中文書(shū)籍，把最新的知識(shí)提供給國(guó)內(nèi)的需求者，如教育工作者，在學(xué)的研究生、大學(xué)生、中學(xué)生，產(chǎn)業(yè)界的新產(chǎn)品研發(fā)者，政府管理人員、政策制定和執(zhí)行人員，科學(xué)普及者，基礎(chǔ)科研人員，技術(shù)研發(fā)人員等，就會(huì)大大縮短有效利用最新科學(xué)研究成果來(lái)發(fā)展先進(jìn)技術(shù)的周期，有助于我們搶占先機(jī)，在全球化的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中，占據(jù)有利地位。這套《納米安全性叢書(shū)》就是基于這個(gè)想法的一次嘗試。從國(guó)家利益來(lái)講，基礎(chǔ)研究不僅需要在國(guó)際公認(rèn)的高水平學(xué)術(shù)刊物發(fā)表高質(zhì)量研究論文，也應(yīng)該為國(guó)內(nèi)納稅人及時(shí)提供系統(tǒng)的知識(shí)財(cái)富，尤其是便于那些國(guó)際化程度還不很高的大量的中國(guó)企業(yè)盡早使用。因此，我們?cè)谕瓿蓢?guó)家“973”項(xiàng)目研究的同時(shí)，組織全國(guó)十余個(gè)研究機(jī)構(gòu)的一線科研人員收集整理國(guó)內(nèi)外陸續(xù)發(fā)表的與納米安全性相關(guān)的最新資料，近百人參與了這套（10本）納米安全系列中文書(shū)籍的編寫(xiě)工作。我們希望這套叢書(shū)能夠?yàn)樽x者提供最為廣泛的納米材料的毒理學(xué)知識(shí)和安全性應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí)，其內(nèi)容涵蓋在我國(guó)大規(guī)模生產(chǎn)和使用的納米材料、生產(chǎn)規(guī)模還不大但是安全性爭(zhēng)議很大的納米材料、自然界沒(méi)有而是完全人造的納米材料等。納米產(chǎn)品和納米技術(shù)的安全性問(wèn)題正在成為發(fā)達(dá)國(guó)家限制“市場(chǎng)準(zhǔn)入”的策略。中國(guó)能否搶先制定、提出各種納米材料和產(chǎn)品的安全指標(biāo)，事關(guān)巨大國(guó)家利益。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，就必須率先獲取充分的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)，培養(yǎng)和建立我國(guó)在納米安全領(lǐng)域的高水平專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍。

內(nèi)容概要

本書(shū)對(duì)二氧化鈦納米材料的應(yīng)用領(lǐng)域、制造方法、性質(zhì)和表征等進(jìn)行了系統(tǒng)全面的論述。從流行病學(xué)調(diào)查和實(shí)驗(yàn)研究?jī)蓚€(gè)方面，綜述了二氧化鈦納米材料對(duì)生物體、細(xì)胞和生態(tài)系統(tǒng)的影響及其可能的產(chǎn)生機(jī)理。最后，介紹了二氧化鈦納米材料的修飾與安全應(yīng)用，并對(duì)增強(qiáng)材料的生物相容性的途徑進(jìn)行了探討。希望本書(shū)能為建立納米二氧化鈦的環(huán)境健康安全暴露評(píng)價(jià)體系(包括暴露途徑和安全暴露劑量等)，制定納米材料環(huán)境安全性評(píng)估方法和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)提供參考和依據(jù)，有助于指導(dǎo)納米二氧化鈦的安全生產(chǎn)和合理使用。    本書(shū)可供相關(guān)專(zhuān)業(yè)的研究生、本科生，與納米科技相關(guān)領(lǐng)域的科研人員和生產(chǎn)管理人員、企業(yè)以及政府監(jiān)督管理部門(mén)使用。

作者簡(jiǎn)介

陳春英，武漢人，1 991年畢業(yè)于原華中理工大學(xué)，1996年獲該校生物醫(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)博士學(xué)位。現(xiàn)任國(guó)家納米科學(xué)中心及中國(guó)科學(xué)院納米生物效應(yīng)與安全性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員，中國(guó)毒理學(xué)會(huì)及國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)會(huì)員， 《生態(tài)毒理學(xué)報(bào)》雜志編委。在NatMethods，NanoLetter，ACSNano，Biomaterials.Anal Chem，EHP等學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文80余篇，主編圖書(shū)NuclearAnalytica／Techniques forMetallomics andMetalloproteomics（英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)出版）。

書(shū)籍目錄

《納米科學(xué)技術(shù)大系》序《納米安全性叢書(shū)》序前言第1章  二氧化鈦納米材料的應(yīng)用領(lǐng)域  1.1 鈦白工業(yè)的發(fā)展    1.1.1 鈦資源儲(chǔ)量    1.1.2 生產(chǎn)現(xiàn)狀  1.2 二氧化鈦納米材料光催化特性的應(yīng)用    1.2.1 二氧化鈦納米材料光催化機(jī)理    1.2.2 污水治理    1.2.3 氣體凈化    1.2.4 抗菌殺菌  1.3 二氧化鈦納米材料紫外吸收特性的應(yīng)用    1.3.1 二氧化鈦納米材料紫外吸收機(jī)理    1.3.2 化妝品    1.3.3 塑料    1.3.4 玻殼    1.3.5 耐候顏料  1.4 二氧化鈦納米材料親水性的應(yīng)用    1.4.1 親水性及疏水性機(jī)理    1.4.2 親水性和疏水性的應(yīng)用  1.5 二氧化鈦納米材料的其他應(yīng)用    1.5.1 國(guó)防領(lǐng)域    1.5.2 特殊顏料    1.5.3 染料敏化電池    參考文獻(xiàn)第2章  二氧化鈦納米材料的生產(chǎn)制備方法  2.1 二氧化鈦的生產(chǎn)現(xiàn)狀  2.2 二氧化鈦的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)    2.2.1 硫酸法    2.2.2 氯化法    2.2.3 鹽酸法  2.3 二氧化鈦納米材料的制備    2.3.1 氣相法    2.3.2 液相法    2.3.3 固相法    參考文獻(xiàn)第3章  二氧化鈦納米材料的特性與表征  3.1 二氧化鈦納米材料的特性    3.1.1 超微性    3.1.2 高效光催化活性    3.1.3 紫外吸收性    3.1.4 生物效應(yīng)  3.2 二氧化鈦納米材料的表征    3.2.1 X射線熒光分析與電感耦合等離子體質(zhì)譜分析    3.2.2 激光粒度分析法與小角X射線散射    3.2.3 電子顯微鏡    3.2.4 X射線衍射及電子衍射    3.2.5 掃描探針技術(shù)    3.2.6 電子能譜    3.2.7 振動(dòng)譜    3.2.8 紫外可見(jiàn)光譜    3.2.9 電子順磁共振    3.2.10 比表面積測(cè)定    3.2.11 電場(chǎng)誘導(dǎo)表面光電壓譜    3.2.12 熒光光譜    3.2.13 紅外光譜    3.2.14 光電流譜    3.2.15 表面羥基含量的測(cè)定    3.2.16 熱重一差熱分析    3.2.17 差示掃描量熱法    3.2.18 納米粒表面電性能檢測(cè)    3.2.19 潤(rùn)濕接觸角的測(cè)定    3.2.20 沉降性檢測(cè)    3.2.21 親油化度的測(cè)定    3.2.22 活化指數(shù)的測(cè)定    3.2.23 懸浮率的測(cè)定    參考文獻(xiàn)第4章  二氧化鈦納米材料的流行病學(xué)研究  4.1 流行病學(xué)簡(jiǎn)介    4.1.1 流行病學(xué)定義    4.1.2 流行病學(xué)原理及應(yīng)用    4.1.3 流行病學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系    4.1.4 職業(yè)流行病學(xué)研究方法  4.2 二氧化鈦生產(chǎn)現(xiàn)狀  4.3 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究  4.4 人群流行病學(xué)研究    4.4.1 二氧化鈦生產(chǎn)方法    4.4.2 暴露評(píng)價(jià)    4.4.3 歐美主要流行病學(xué)研究    4.4.4 國(guó)內(nèi)研究  4.5 工作場(chǎng)所對(duì)二氧化鈦粉塵的控制    4.5.1 法律措施    4.5.2 技術(shù)措施    4.5.3 衛(wèi)生保健措施  4.6 展望  參考文獻(xiàn)第5章  二氧化鈦納米材料的暴露途徑  5.1 人群的暴露模式    5.1.1 呼吸暴露    5.1.2 消化道暴露    5.1.3 皮膚暴露    5.1.4 呼吸暴露、消化道暴露和皮膚暴露之間的關(guān)系  5.2 動(dòng)物研究的暴露途徑    5.2.1 急性毒性試驗(yàn)    5.2.2 亞急性毒性試驗(yàn)    5.2.3 慢性毒性試驗(yàn)    5.2.4 專(zhuān)門(mén)毒性試驗(yàn)  5.3 生態(tài)系統(tǒng)的暴露    參考文獻(xiàn)第6章  二氧化鈦納米材料與生物體的相互作用及其與納米特性的相關(guān)性  6.1 二氧化鈦納米材料對(duì)肺部的作用    6.1.1 粒徑    6.1.2 表面積    6.1.3 顆粒形狀    6.1.4 表面化學(xué)特性    6.1.5 生物體的種屬差異  6.2 二氧化鈦納米材料對(duì)肝臟和腎臟的作用  6.3 二氧化鈦納米材料對(duì)心血管系統(tǒng)的影響  6.4 二氧化鈦納米材料對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)的影響    6.4.1 對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的作用    6.4.2 對(duì)生殖系統(tǒng)的作用  6.5 代謝組學(xué)方法研究二氧化鈦材料對(duì)生物體的作用  參考文獻(xiàn)第7章  二氧化鈦納米材料對(duì)皮膚的作用  7.1 二氧化鈦納米材料的皮膚滲透性  7.2 二氧化鈦納米材料對(duì)皮膚功能的影響  參考文獻(xiàn)第8章  二氧化鈦納米材料的細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)及其與納米特性的相關(guān)性  8.1 二氧化鈦納米材料跨膜機(jī)理以及在細(xì)胞內(nèi)的定位  8.2 光催化下二氧化鈦納米材料對(duì)細(xì)胞的損傷作用    8.2.1 二氧化鈦納米材料對(duì)原核細(xì)胞的損傷    8.2.2 二氧化鈦納米材料對(duì)真核細(xì)胞的損傷    8.2.3 二氧化鈦納米材料的類(lèi)型與其細(xì)胞毒性的關(guān)系  8.3 非光催化條件下二氧化鈦納米材料的典型細(xì)胞效應(yīng)    8.3.1 非光催化條件下二氧化鈦納米材料產(chǎn)生活性氧并引發(fā)細(xì)胞凋亡    8.3.2 非光催化條件下二氧化鈦納米材料可引發(fā)炎癥反應(yīng)  8.4 二氧化鈦納米材料對(duì)特定細(xì)胞的生物效應(yīng)    8.4.1 二氧化鈦納米材料與肺泡巨噬細(xì)胞的相互作用    8.4.2 二氧化鈦納米材料與中樞神經(jīng)系統(tǒng)小膠質(zhì)細(xì)胞的相互作用  參考文獻(xiàn)第9章  二氧化鈦納米材料的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)  9.1 二氧化鈦納米材料對(duì)水體的影響    9.1.1 對(duì)游泳生物的影響    9.1.2 對(duì)浮游動(dòng)物的影響    9.1.3 對(duì)浮游植物的影響  9.2 二氧化鈦納米材料對(duì)陸生植物的影響  9.3 二氧化鈦納米材料對(duì)土壤的影響  9.4 二氧化鈦納米材料在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和蓄積  參考文獻(xiàn)第10章  二氧化鈦納米材料的修飾與安全應(yīng)用  10.1 二氧化鈦納米材料的表面修飾    10.1.1 二氧化鈦的表面性質(zhì)    10.1.2 提高親水性和生物相容性    10.1.3 改善脂溶性    10.1.4 提高光催化活性    10.1.5 其他表面改性  10.2 體相修飾    10.2.1 金屬摻雜    10.2.2 金屬摻雜方法    10.2.3 非金屬摻雜  10.3 二氧化鈦納米材料修飾與應(yīng)用    10.3.1 提高生物相容性    10.3.2 增強(qiáng)細(xì)胞黏附性    10.3.3 抗腫瘤治療    10.3.4 生物電極    10.3.5 殺菌    10.3.6 污染治理    參考文獻(xiàn)彩色插圖

章節(jié)摘錄

插圖：應(yīng)用于氣體凈化的過(guò)濾、吸附、負(fù)氧離子以及臭氧技術(shù)等均難以持續(xù)有效地實(shí)現(xiàn)凈化；而TiO2納米材料光催化氧化技術(shù)不僅可用于大氣環(huán)境中污染氣體的降解，如工業(yè)廢氣和汽車(chē)尾氣，還可用于室內(nèi)居住環(huán)境的改善，這對(duì)生活質(zhì)量的提高有著積極的作用。室內(nèi)有害氣體包括裝飾材料等釋放出的甲醛及生活環(huán)境中產(chǎn)生的甲硫醇、硫化氫、氨等，這些氣體在極低濃度時(shí)就使人產(chǎn)生不適感。研究表明，在居室、辦公室窗玻璃、陶瓷等建材表面涂敷Ti02納米材料光催化薄膜或在房間內(nèi)安放Tio2納米材料光催化設(shè)備均可有效地降解這些有機(jī)物，凈化室內(nèi)空氣。以下即以甲醛污染的控制為例進(jìn)行說(shuō)明。1.甲醛污染的控制甲醛又稱(chēng)蟻醛，是最簡(jiǎn)單的醛類(lèi)物質(zhì)，具有防腐、消毒的功能，主要用于塑料、橡膠、樹(shù)脂、膠合板以及黏合劑的生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于皮革、紡織、制藥等行業(yè)。然而甲醛也是一種毒性物質(zhì)，在我國(guó)有毒化學(xué)品優(yōu)先控制名單上高居第二位，并且已被世界衛(wèi)生組織確定為致癌和致畸物質(zhì)。長(zhǎng)期接觸低劑量甲醛可引起慢性呼吸道疾病、月經(jīng)紊亂、妊娠綜合征，引起新生兒體質(zhì)降低、染色體異常，導(dǎo)致鼻腔、口腔、咽喉、皮膚和消化道發(fā)生癌變。因此在室內(nèi)環(huán)境主要污染物中，甲醛是被重點(diǎn)監(jiān)測(cè)和控制的物質(zhì)。家庭裝修時(shí)使用的膠合板、細(xì)木工板、中密度纖維板和刨花板等人造板材是室內(nèi)甲醛的主要來(lái)源。這類(lèi)板材的生產(chǎn)多使用脲醛樹(shù)脂作為膠黏劑，脲醛樹(shù)脂由甲醛和尿素在一定條件下反應(yīng)制得，不合格板材中殘留的甲醛逐漸釋放到周?chē)h(huán)境就導(dǎo)致室內(nèi)甲醛濃度超標(biāo)。其次，多種裝飾材料都含有甲醛成分，例如墻布、墻紙、化纖地毯、泡沫塑料、油漆和涂料等。另外，香煙等一些有機(jī)材料的燃燒也會(huì)產(chǎn)生甲醛。傳統(tǒng)用于室內(nèi)甲醛凈化的方法主要有吸附技術(shù)、光催化技術(shù)、低溫等離子體技術(shù)以及催化氧化技術(shù)。吸附技術(shù)主要采用活性炭和分子篩等高比表面材料來(lái)吸附甲醛，但由于吸附能力有限，需定期再生或更換，易產(chǎn)生二次污染。

編輯推薦

《二氧化鈦納米材料生物效應(yīng)與安全應(yīng)用》編輯推薦：叢書(shū)組織全國(guó)10余個(gè)研究機(jī)構(gòu)的一線科研人員，近百人參與搜集、整理、編寫(xiě)工作。希望能夠?yàn)樽x者提供最為廣泛的納米材料的毒理學(xué)知識(shí)和安全性應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí)：包含在我國(guó)大規(guī)模生產(chǎn)和使用的納米材料，生產(chǎn)規(guī)模還不大但是安全性爭(zhēng)議很大的納米材料，自然界沒(méi)有而是完全人造的納米材料等。并希望能夠?yàn)楸Ｕ蠂?guó)家納米科技整體發(fā)展所需的安全性和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力做出貢獻(xiàn)。

圖書(shū)封面

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