納米毒理學(xué)

前言

在新興前沿領(lǐng)域的快速發(fā)展過程中，及時(shí)整理、歸納、出版前沿科學(xué)的系統(tǒng)性專著，一直是發(fā)達(dá)國(guó)家在國(guó)家層面上推動(dòng)科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的重要手段，是一個(gè)國(guó)家保持科學(xué)技術(shù)的領(lǐng)先權(quán)和引領(lǐng)作用的重要策略之一?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，離不開知識(shí)的傳播：我們從事科學(xué)研究，得到了“數(shù)據(jù)”（論文），這只是“信息”。將相關(guān)的大量信息進(jìn)行整理、分析、形成體系并實(shí)踐，才變成“知識(shí)”。信息和知識(shí)如果不能交流，就沒有用處，所以需要“傳播”（出版），這樣才能被更多的人“應(yīng)用”，被更有效地應(yīng)用，被更準(zhǔn)確地應(yīng)用，知識(shí)才能產(chǎn)生更大的社會(huì)效益，國(guó)家才能在越來越高的水平上發(fā)展。所以，數(shù)據(jù)-信息-知識(shí)-傳播-應(yīng)用-效益-發(fā)展，這是科學(xué)技術(shù)推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的基本流程。其中，知識(shí)的傳播，無(wú)疑具有橋梁的作用。整個(gè)20世紀(jì)，我國(guó)在及時(shí)地編輯、歸納、出版各個(gè)領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)前沿的系列專著方面，已經(jīng)大大地落后于科技發(fā)達(dá)國(guó)家，其中的原因有許多，我認(rèn)為更主要的是緣于科學(xué)文化的習(xí)慣不同：中國(guó)科學(xué)家不習(xí)慣去花時(shí)間整理和梳理自己所從事的研究領(lǐng)域的知識(shí)，將其變成具有系統(tǒng)性的知識(shí)結(jié)構(gòu)。所以，很多學(xué)科領(lǐng)域的第一本原創(chuàng)性“教科書”，大都來自歐美國(guó)家。當(dāng)然，真正優(yōu)秀的著作不僅需要花時(shí)間和精力，更重要的是要有自己的學(xué)術(shù)思想和對(duì)這個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的充分把握和高度概括的學(xué)術(shù)能力。納米科技已經(jīng)成為21世紀(jì)前沿科學(xué)技術(shù)的代表領(lǐng)域之一。其對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展所產(chǎn)生的潛在影響，已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）會(huì)刊在2006年12月評(píng)論：“現(xiàn)在的發(fā)達(dá)國(guó)家如果不發(fā)展納米科技，今后必將淪為第三世界發(fā)展中國(guó)家?！币虼?，世界各國(guó)，尤其是科技強(qiáng)國(guó)都將發(fā)展納米科技作為國(guó)家戰(zhàn)略。

內(nèi)容概要

　　本書圍繞納米材料對(duì)人體的影響、納米材料與生物體系的相互作用及納米材料的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等幾個(gè)方面闡述了所有關(guān)于納米技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)知識(shí)的空白領(lǐng)域，涵蓋了納米材料暴露風(fēng)險(xiǎn)涉及的主要方面，概述了各種人造納米結(jié)構(gòu)材料的毒理學(xué)效應(yīng)和生物學(xué)性質(zhì)（體內(nèi)或體外），其中包括金屬納米顆粒、金屬氧化物納米顆粒、樹狀大分子、量子點(diǎn)、納米簇、納米結(jié)晶、納米線、富勒烯、富勒烯衍生物、單壁和多壁碳納米管、功能性碳納米管、聚合物納米顆粒、炭黑、納米涂層、納米藥物等其它納米材料的毒理學(xué)效應(yīng)和生物學(xué)性質(zhì)，闡明納米顆粒穿越不同生物屏障的能力以及與納米特性的關(guān)系；揭示生物微環(huán)境與納米顆粒的相互作用規(guī)律；闡明進(jìn)入體內(nèi)的納米顆粒的遷移行為、蓄積靶器官及其對(duì)納米特性的依存性；揭示納米特性、劑量、暴露途徑等與其生物毒性的關(guān)系，揭示決定納米材料的安全暴露劑量、安全納米尺寸、安全暴露途徑的共性規(guī)律。此外，本書概括了各種納米材料在生產(chǎn)和應(yīng)用過程中對(duì)人類暴露的識(shí)別、辨認(rèn)和量化的危險(xiǎn)，簡(jiǎn)要描述了納米材料在臨床診斷、藥物傳輸、疾病治療等方面可能帶來的醫(yī)學(xué)和治療學(xué)的利益及其作用的藥理學(xué)和免疫學(xué)機(jī)制。

作者簡(jiǎn)介

趙宇亮，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員、納米生物效應(yīng)與安全性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。國(guó)家杰出青年基金獲得者，973項(xiàng)目首席科學(xué)家，兼任國(guó)家納米科學(xué)中心研究員。目前擔(dān)任SCI學(xué)術(shù)刊物Biomed Microdevices（USA），JNN（USA），PFT（UK）副主編。已在NatNanotechnol，NanoLett，PNAS，JACS,ToxicolLett，ToxicolSci，Environ Sci TechnoL等國(guó)際學(xué)術(shù)刊物發(fā)表論文140余篇；發(fā)表中文論文50余篇。2007年在美國(guó)出版納米毒理學(xué)領(lǐng)域的世界上第一本專著Nanotoxicology。研究方向：納米化學(xué)與納米生物效應(yīng)（納米毒理學(xué)，腫瘤納米技術(shù)）。柴之芳,中國(guó)科學(xué)院院士，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員。長(zhǎng)期致力于分析化學(xué)、放射化學(xué)與核分析技術(shù)應(yīng)用的研究。發(fā)表SCI論文300余篇，出版中文著作6部、英文著作2部。曾獲國(guó)際放射分析化學(xué)和核化學(xué)領(lǐng)域的最高獎(jiǎng)項(xiàng)Hevesy獎(jiǎng)、全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)、中國(guó)科學(xué)院自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)（第一完成人）等國(guó)際、國(guó)內(nèi)獎(jiǎng)8項(xiàng)。現(xiàn)為國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)領(lǐng)銜委員（TituIar Menmber），英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)會(huì)士，以及10余個(gè)國(guó)際學(xué)術(shù)組織或刊物的委員、顧問或編委。

書籍目錄

《納米科學(xué)技術(shù)大系》序《納米安全性叢書》序前言第1章 納米毒理學(xué)概述1.1 納米毒理學(xué)與研究現(xiàn)狀1.1.1 什么是納米毒理學(xué)?1.1.2 納米技術(shù)：從科學(xué)預(yù)言到市場(chǎng)產(chǎn)品1.1.3 納米科技發(fā)展必然出現(xiàn)的分支領(lǐng)域：納米毒理學(xué)1.1.4 納米毒理學(xué)研究現(xiàn)狀分析：國(guó)家、研究機(jī)構(gòu)、實(shí)驗(yàn)室1.1.5 納米毒理學(xué)研究現(xiàn)狀思考1.2 納米毒理學(xué)的溯源1.2.1 病毒學(xué)(病毒是典型的活著的納米顆粒)1.2.2 工業(yè)煙霧顆粒1.2.3 大氣顆粒物1.2.4 人造納米顆粒1.3 納米毒理學(xué)的特征1.3.1 新的劑量單位在納米毒理學(xué)中的重要性1.3.2 表面吸附在納米毒理學(xué)中的重要性1.3.3 醫(yī)學(xué)應(yīng)用廣泛1.4 納米毒理學(xué)：迫切需要體內(nèi)研究1.5 納米毒理學(xué)：階段與問題1.6 納米毒理學(xué)：重要目標(biāo)1.7 納米毒理學(xué)：利益與風(fēng)險(xiǎn)之間平衡的橋梁1.8 納米毒理學(xué)：展望參考文獻(xiàn)第2章 納米材料的生物吸收、分布、代謝、排泄與急性毒性2.1 納米顆粒的體內(nèi)吸收2.1.1 納米顆粒在肺部的沉積和吸收2.1.2 納米顆粒在皮膚的滲透和吸收2.1.3 納米顆粒在胃腸道的沉積和吸收2.2 納米顆粒在體內(nèi)的遷移和分布2.2.1 吸入暴露的遷移和分布2.2.2 口服暴露的遷移和分布2.2.3 其他暴露途徑的遷移和分布2.2.4 遷移和分布的影響因素2.3 納米顆粒的代謝和排泄2.4 納米顆粒的急性毒性2.4.1 心血管系統(tǒng)對(duì)納米顆粒的急性毒性反應(yīng)2.4.2 呼吸系統(tǒng)對(duì)納米顆粒的急性毒性反應(yīng)2.4.3 肝臟對(duì)納米顆粒的急性毒性反應(yīng)2.4.4 腎臟對(duì)納米顆粒的急性毒性反應(yīng)2.4.5 神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)納米顆粒的急性毒性反應(yīng)2.4.6 皮膚對(duì)納米顆粒的急性毒性反應(yīng)2.4.7 系統(tǒng)急性毒性反應(yīng)：氧化應(yīng)激損傷參考文獻(xiàn)第3章 細(xì)胞納米毒理學(xué)：納米顆粒與細(xì)胞的相互作用3.1 納米顆粒的細(xì)胞攝入3.1.1 細(xì)胞攝入的納米表面結(jié)構(gòu)效應(yīng)以及表面修飾效應(yīng)3.1.2 細(xì)胞攝入的納米尺寸效應(yīng)3.2 納米顆粒對(duì)肺泡巨噬細(xì)胞的影響3.2.1 細(xì)胞吞噬能力和趨化性3.2.2 細(xì)胞膜和細(xì)胞骨架3.2.3 細(xì)胞壞死和凋亡3.3 納米顆粒對(duì)其他肺細(xì)胞的影響3.4 納米顆粒對(duì)皮膚細(xì)胞的影響3.5 納米顆粒對(duì)肝細(xì)胞的影響3.6 納米顆粒的細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)參考文獻(xiàn)第4章 分子納米毒性學(xué)：納米材料與生物分子的相互作用4.1 納米顆粒與蛋白質(zhì)的相互作用4.1.1 結(jié)構(gòu)特性和化學(xué)效應(yīng)4.1.2 納米顆粒與蛋白質(zhì)的尺寸效應(yīng)4.1.3 弱相互(非共價(jià)鍵)作用4.1.4 靶蛋白作用的選擇性及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用4.1.5 細(xì)胞信號(hào)通道調(diào)節(jié)4.1.6 納米毒性的生物標(biāo)志物4.2 納米顆粒的抗原性4.2.1 人造納米材料的免疫學(xué)性質(zhì)4.2.2 納米顆粒與補(bǔ)體的相互作用4.2.3 生物體系對(duì)納米體系的識(shí)別作用4.3 納米顆粒與核酸的相互作用4.3.1 尺寸效應(yīng)4.3.2 協(xié)同效應(yīng)4.3.3 DNA切割4.3.4 誘導(dǎo)基因突變4.3.5 基因轉(zhuǎn)運(yùn)載體參考文獻(xiàn)第5章 納米顆粒進(jìn)腦的能力及神經(jīng)生物學(xué)效應(yīng)5.1 納米顆粒進(jìn)腦的能力與途徑5.1.1 納米顆粒跨越血腦屏障進(jìn)腦5.1.2 納米顆粒通過嗅覺神經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)腦5.1.3 感覺神經(jīng)末梢攝入納米顆粒再轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)腦5.2 納米顆粒在腦中的遷移、輸運(yùn)與代謝5.2.1 納米顆粒在腦中遷移、輸運(yùn)與尺寸效應(yīng)5.2.2 納米顆粒在腦中的化學(xué)種態(tài)5.3 納米顆粒的中樞神經(jīng)毒理學(xué)效應(yīng)5.3.1 大氣納米顆粒物暴露與神經(jīng)系統(tǒng)炎癥反應(yīng)5.3.2 人造納米顆粒暴露與神經(jīng)系統(tǒng)損傷5.3.3 神經(jīng)細(xì)胞對(duì)納米顆粒的攝入作用5.4 納米顆粒的神經(jīng)細(xì)胞生物學(xué)效應(yīng)5.5 納米顆粒的神經(jīng)分子生物學(xué)效應(yīng)——對(duì)神經(jīng)生化標(biāo)志物與神經(jīng)遞質(zhì)的影響5.6 納米顆粒的其他神經(jīng)生物學(xué)效應(yīng)5.7 納米顆粒神經(jīng)毒性的機(jī)制參考文獻(xiàn)第6章 呼吸暴露納米顆粒對(duì)心肺系統(tǒng)的毒理學(xué)效應(yīng)6.1 呼吸暴露納米顆粒對(duì)呼吸系統(tǒng)的影響6.1.1 納米顆粒的體內(nèi)分布及代謝6.1.2 納米顆粒穿越肺泡一毛細(xì)血管屏障的能力6.1.3 納米顆粒的肺外轉(zhuǎn)運(yùn)及代謝動(dòng)力學(xué)6.1.4 低劑量長(zhǎng)期暴露納米顆粒的肺部毒性6.2 呼吸暴露納米顆粒對(duì)肺部損傷的年齡差異6.2.1 納米顆粒引起肺功能生化指標(biāo)變化的年齡差異6.2.2 納米顆粒引起肺組織病理學(xué)變化的年齡差異6.2.3 納米顆粒引起肺部損傷的敏感性的年齡差異6.2.4 不同年齡段需要不同的毒性評(píng)價(jià)指標(biāo)6.3 呼吸暴露納米顆粒對(duì)心血管系統(tǒng)損傷的年齡差異6.3.1 納米顆粒引起血清中組胺含量變化的年齡差異6.3.2 納米顆粒引起心肌缺氧的年齡差異6.3.3 納米顆粒引起心肌細(xì)胞損傷的年齡差異6.3.4 納米顆粒引起房室傳導(dǎo)阻滯的年齡差異6.3.5 納米顆粒引起血液流變學(xué)變化的年齡差異6.4 呼吸暴露納米顆粒對(duì)凝血系統(tǒng)的影響6.4.1 吸入納米顆粒導(dǎo)致的氧化應(yīng)激反應(yīng)6.4.2 吸入納米顆粒對(duì)凝血系統(tǒng)的影響6.4.3 納米顆粒暴露對(duì)血管內(nèi)皮系統(tǒng)的影響參考文獻(xiàn)第7章 胃腸道攝入納米材料的毒理學(xué)效應(yīng)7.1 胃腸道攝入納米顆粒的急性毒性7.2 胃腸道攝入納米顆粒引起的離子超載7.3 胃腸道攝人納米顆粒引起的堿中毒7.4 納米顆粒超高化學(xué)反應(yīng)活性決定其生物毒性7.5 胃腸道攝入納米顆粒的毒性與尺寸效應(yīng)7.6 胃腸道攝入納米顆粒的毒理學(xué)效應(yīng)的異常與復(fù)雜性參考文獻(xiàn)第8章 納米特性與生物效應(yīng)的相關(guān)性8.1 納米尺寸對(duì)納米毒性的影響8.1.1 急性毒性中的納米尺寸效應(yīng)8.1.2 觀測(cè)對(duì)象器官選擇影響納米尺寸效應(yīng)8.1.3 毒性級(jí)別的判定與納米尺寸效應(yīng)8.1.4 呼吸系統(tǒng)毒性的納米尺寸效應(yīng)第9章 納米毒理學(xué)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)與研究方法附錄 參考文獻(xiàn)分類索引

章節(jié)摘錄

插圖：納米毒理學(xué)是納米科學(xué)與生命科學(xué)交匯所產(chǎn)生的一個(gè)重要的分支學(xué)科（2005年納米毒理學(xué)專業(yè)學(xué)術(shù)刊物在英國(guó)創(chuàng)刊，標(biāo)志這個(gè)新領(lǐng)域的形成）。傳統(tǒng)的毒理學(xué)一般歸屬于大的生物醫(yī)學(xué)范疇，然而，納米毒理學(xué)很難如此歸屬。這是因?yàn)?，僅有生物學(xué)或醫(yī)學(xué)的方法和知識(shí)，幾乎無(wú)法研究和闡述納米毒理學(xué)。納米毒理學(xué)許多新的概念，與生物學(xué)或醫(yī)學(xué)關(guān)系甚少，反而與化學(xué)、物理的關(guān)系更加密切。比如，納米尺寸效應(yīng)、納米表面效應(yīng)、量子效應(yīng)、分散一團(tuán)聚效應(yīng)、比表面積效應(yīng)、高表面反應(yīng)活性、表面吸附、顆粒數(shù)濃度效應(yīng)、自組裝效應(yīng)等。這些在納米尺度下特有的量一效關(guān)系，大部分屬于前沿化學(xué)或物理學(xué)與生物醫(yī)學(xué)的交叉，因此，納米毒理學(xué)是一個(gè)典型的交叉學(xué)科。尤其需要化學(xué)、物理、納米技術(shù)，生物技術(shù)，醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的知識(shí)和研究手段，進(jìn)行真正的學(xué)科交叉（任何一個(gè)單獨(dú)的學(xué)科都難以勝任），因此，充滿了科學(xué)創(chuàng)新的機(jī)遇。納米毒理學(xué)，是研究納米尺度下，物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)尤其是新出現(xiàn)的納米特性對(duì)生命體系所產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)，尤其是毒理學(xué)效應(yīng)。納米毒理學(xué)的目的是以科學(xué)的方式描述納米物質(zhì)／顆粒在生物環(huán)境中的生物學(xué)行為，以及生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)。揭示納米材料進(jìn)入人類生存環(huán)境對(duì)人類健康可能的影響。加強(qiáng)我們對(duì)納米尺度下物質(zhì)的健康效應(yīng)的認(rèn)識(shí)和了解，不僅是納米科技發(fā)展產(chǎn)生的新的基礎(chǔ)科學(xué)的前沿領(lǐng)域，也是保障納米科技可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

編輯推薦

《納米毒理學(xué):納米材料安全應(yīng)用的基礎(chǔ)》是納米科學(xué)技術(shù)大系·納米安全性叢書之一。

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