納米碳管生物效應(yīng)與安全應(yīng)用

前言

　　在新興前沿領(lǐng)域的快速發(fā)展過程中，及時整理、歸納、出版前沿科學的系統(tǒng)性專著，一直是發(fā)達國家在國家層面上推動科學與技術(shù)發(fā)展的重要手段，是一個國家保持科學技術(shù)的領(lǐng)先權(quán)和引領(lǐng)作用的重要策略之一?！　】茖W技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，離不開知識的傳播：我們從事科學研究，得到了“數(shù)據(jù)”（論文），這只是“信息”。將相關(guān)的大量信息進行整理、分析、形成體系并實踐，才變成“知識”。信息和知識如果不能交流，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，被更準確地應(yīng)用，知識才能產(chǎn)生更大的社會效益，國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-傳播-應(yīng)用-效益-發(fā)展，這是科學技術(shù)推動社會發(fā)展的基本流程。其中，知識的傳播，無疑具有橋梁的作用?！　≌麄€20世紀，我國在及時地編輯、歸納、出版各個領(lǐng)域的科學技術(shù)前沿的系列專著方面，已經(jīng)大大地落后于科技發(fā)達國家，其中的原因有許多，我認為更主要的是緣于科學文化的習慣不同：中國科學家不習慣去花時間整理和梳理自己所從事的研究領(lǐng)域的知識，將其變成具有系統(tǒng)性的知識結(jié)構(gòu)。所以，很多學科領(lǐng)域的第一本原創(chuàng)性“教科書”，大都來自歐美國家。當然，真正優(yōu)秀的著作不僅需要花時間和精力，更重要的是要有自己的學術(shù)思想和對這個學科領(lǐng)域的充分把握和高度概括的學術(shù)能力?！　〖{米科技已經(jīng)成為21世紀前沿科學技術(shù)的代表領(lǐng)域之一。其對經(jīng)濟和社會發(fā)展所產(chǎn)生的潛在影響，已經(jīng)成為全球關(guān)注的焦點。國際純粹與應(yīng)用化學聯(lián)合會（IUPAC）會刊在2006年12月評論：“現(xiàn)在的發(fā)達國家如果不發(fā)展納米科技，今后必將淪為第三世界發(fā)展中國家?！币虼?，世界各國，尤其是科技強國都將發(fā)展納米科技作為國家戰(zhàn)略?！　∨d起于20世紀后期的納米科技，給我國提供了與科技發(fā)達國家同步發(fā)展的良好機遇。目前，各國政府都在加大力度出版納米科技領(lǐng)域的教材、專著以及科普讀物。在我國，納米科技領(lǐng)域尚沒有一套能夠系統(tǒng)、科學地展現(xiàn)納米科學技術(shù)各個方面前沿進展的系統(tǒng)性專著。因此，國家納米科學中心與科學出版社共同發(fā)起并組織出版《納米科學技術(shù)大系》，力求體現(xiàn)本領(lǐng)域出版讀物的科學性、準確性和系統(tǒng)性，全面科學地闡述納米科學技術(shù)前沿、基礎(chǔ)和應(yīng)用。

內(nèi)容概要

　　本書涉及多學科交叉的研究領(lǐng)域，介紹了納米碳管的性質(zhì)、制備方法、表征方法、化學和功能化修飾，在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用，對實驗動物的整體毒性、細胞毒性、分子毒性，環(huán)境和生態(tài)毒理學，納米材料的職業(yè)健康防護等內(nèi)容，介紹了納米碳管從合成到應(yīng)用及可能對人體健康和生態(tài)環(huán)境帶來的潛在危害、控制策略等比較全面且最新的進展。　　本書可供納米科學與技術(shù)、醫(yī)學與藥學、公共衛(wèi)生學、納米技術(shù)標準化管理(納米安全標準)、環(huán)境生態(tài)保護等領(lǐng)域的讀者及政府部門和納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)中規(guī)章制度的制定者和決策者閱讀和參考。

作者簡介

賈光，1968年10月生，分別于1990年、1993年獲山東醫(yī)科大學(現(xiàn)山東大學)預(yù)防醫(yī)學學士、環(huán)境毒理學碩士學位，1996年子北京醫(yī)科大學(現(xiàn)北京大學醫(yī)學部)獲工業(yè)毒理學博士學位并留校任教至今，2006年晉升為教授，博士生導(dǎo)師。兼任中華預(yù)防醫(yī)學會勞動衛(wèi)生與職業(yè)病專業(yè)委員會常委。自由基預(yù)防醫(yī)學專業(yè)委員會常委兼秘書、《中華預(yù)防醫(yī)學雜志》編委等職。2000—2002年子日本國立環(huán)境研究所研修。主要從事職業(yè)與環(huán)境有害因素健康效應(yīng)研究，在國內(nèi)外重要刊物上發(fā)表論文70余篇。

書籍目錄

《納米科學技術(shù)大系》序 《納米安全性叢書》序 前言 第1章 納米碳管的制備方法 　1.1 納米碳管及其他碳材料概述 　1.2 納米碳管的結(jié)構(gòu)特點 　1.3 納米碳管的制備方法 　1.4 納米碳管的生長機理 　參考文獻 第2章 納米碳管的物理性質(zhì)與表征方法 　2.1 納米碳管的物理性質(zhì) 　2.2 納米碳管的表征方法 　參考文獻 第3章 納米碳管的化學和功能化修飾 　3.1 納米碳管的結(jié)構(gòu)和化學性質(zhì) 　3.2 納米碳管的化學修飾 　3.3 納米碳管的非共價修飾 　3.4 納米碳管化學修飾中的特殊技術(shù)和方法 　3.5 納米碳管的填充 　3.6 用于生物學效應(yīng)檢測的納米碳管化學處理 　參考文獻 第4章 納米碳管在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用 　4.1 納米碳管作為傳感器的應(yīng)用 　4.2 納米碳管作為藥物載體的應(yīng)用 　4.3 納米碳管的光、電、磁學性質(zhì)諞揭┝煊蛑械撓τ?　4.4 生物醫(yī)用材料 　4.5 納米碳管在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用 　參考文獻 第5章 納米碳管對實驗動物的整體毒性 　5.1 納米碳管的生物分布研究進展 　5.2 納米碳管的呼吸毒性和肺損傷 　5.3 納米碳管對實驗動物其他臟器的損傷 　5.4 納米碳管對皮膚的損傷 　5.5 納米碳管體內(nèi)實驗局限性及展望 　參考文獻 第6章 納米碳管的細胞毒性 　6.1 納米碳管與細胞相互作用概述 　6.2 納米碳管理化性質(zhì)與細胞毒性 　6.3 納米碳管毒性概述 　6.4 納米碳管細胞毒性研究中需注意的問題和展望 　參考文獻 第7章 納米碳管的分子毒性 　7.1 納米碳管對細胞內(nèi)生物大分子的影響 　7.2 納米碳管與細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 　7.3 納米碳管免疫效應(yīng) 　7.4 納米碳管與氧化應(yīng)激 　7.5 自由基和鈣離子相關(guān)信號的改變 　參考文獻 第8章 納米碳管的環(huán)境和生態(tài)毒理學 　8.1 環(huán)境中的納米碳管和生物暴露 　8.2 納米碳管的水環(huán)境毒理學研究 　8.3 納米碳管對環(huán)境生態(tài)的影響和評估 　8.4 納米碳管的特性對環(huán)境毒性檢測和評估的影響 　8.5 納米碳管環(huán)境毒性的降低和綜合治理” 　參考文獻 第9章 納米材料的職業(yè)健康防護 　9.1 納米材料危害管理的現(xiàn)狀 　9.2 危害和風險評估 　9.3 風險管理體系 　9.4 納米材料控制體制 　參考文獻

章節(jié)摘錄

　　出必須有類似富勒烯結(jié)構(gòu)的碳的碎片才可以形成SWCNT。從上述實驗結(jié)果我們可以看出，SWCNT生長過程中固相的過程是很關(guān)鍵的，不過有些細節(jié)問題還沒有解決?！　《瘜W氣相沉積方法制備納米碳管的過程是一個氣固反應(yīng)過程，該過程涉及幾個步驟：反應(yīng)物種吸附到催化劑表面，發(fā)生表面反應(yīng)生成納米碳管和氣態(tài)副產(chǎn)物，氣態(tài)產(chǎn)物從基底表面脫附。前期研究催化熱解制備碳纖維的過程發(fā)現(xiàn)，其生長過程包括吸附在催化劑表面的碳源（如甲烷）被催化裂解成碳，碳在催化劑粒子中溶解擴散；當達到過飽和時，碳將以管的形式析出。如果催化劑粒子與基底表面的黏附力比較強，碳將會從粒子的上面析出，即底端生長模型；而催化劑粒子與表面的黏附力較弱時，碳將從粒子的下面析出，粒子會被不斷生長的碳管舉起，這樣催化劑顆粒就會處于碳管的上端，即頂端生長模型。納米碳管的生長過程也被認為遵循上述過程，因為在納米碳管的頂端或底端都可以找到催化劑顆粒。這為納米碳管生長動力學的研究提供了一些有趣的信息。Puretzky等通過測定He-Ne激光束從垂直定向生長的納米碳管管束上獲得的時間分辨的反射率，來直接觀察納米碳管生長的動力學過程。根據(jù)實驗結(jié)果他們提出了一個動力學模型，指出前驅(qū)體催化熱解的熱活化過程可以視為一個低溫行為。Einarsson等口發(fā)現(xiàn)納米碳管生長的速率在開始階段隨著前驅(qū)體氣壓的增加而成正比上升，但是在一個固定的壓力值就飽和了。如果生長溫度提高，這個飽和氣壓值也升高。雖然催化化學氣相沉積法機理研究可以借鑒碳纖維的生長機理，但是納米碳管生長中還有一個重要的問題沒有解決，就是催化劑顆粒為什么會失活或中毒。失活也許是一個外部因素造成的，如催化劑與基底的化學反應(yīng)，原料擴散受阻；但也可能是生長過程本身的一部分（如生成了促使失活的副產(chǎn)物），也就是“自失活”過程。由于失活問題直接關(guān)系到納米碳管連續(xù)生長的長度，因此成為目前CVD方法在機理研究中的一個重點，但是測定催化劑顆粒的壽命是實驗上的一個難點。Chiashi等。和Kaminska等。最先使用拉曼光譜來實時跟蹤納米碳管的生長，因為拉曼光譜不僅可以提供動力學數(shù)據(jù)，還可以提供碳管的結(jié)構(gòu)信息。Picher等。也報道了他們使用原位拉曼光譜研究SWCNT“自失活”過程的實驗結(jié)果。他們的研究揭示了生長速率和生長壽命是反向相關(guān)的，根據(jù)生長條件的不同存在兩種不同的規(guī)律。生長速率與壽命的表觀活化能類似于生長過程中的缺陷愈合所需的活化能。因此他們提出納米碳管生長過程中“自失活”是由于在催化劑顆粒與納米碳管開口的界面處結(jié)構(gòu)缺陷的增大，而這些邊緣缺陷的熱退火是延長生長壽命的一個重要方法?！　　?/pre>




編輯推薦
　　叢書組織全國10余個研究機構(gòu)的一線科研人員，近百人參與搜集、整理、編寫工作。希望能夠為讀者提供最為廣泛的納米材料的毒理學知識和安全性應(yīng)用的基礎(chǔ)知識：包含在我國大規(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議很大的納米材料，自然界沒有而是完全人造的納米材料等。并希望能夠為保障國家納米科技整體發(fā)展所需的安全性和國際競爭力做出貢獻。





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