金屬納米材料生物效應與安全應用

前言

　　在新興前沿領域的快速發(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發(fā)展的重要手段，是一個國家保持科學技術的領先權和引領作用的重要策略之一?！　】茖W技術的發(fā)展和應用，離不開知識的傳播：我們從事科學研究，得到了“數據”（論文），這只是“信息”。將相關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“應用”，被更有效地應用，被更準確地應用，知識才能產生更大的社會效益，國家才能在越來越高的水平上發(fā)展。所以，數據→信息→知識→傳播→應用→效益→發(fā)展，這是科學技術推動社會發(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、出版各個領域的科學技術前沿的系列專著方面，已經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域的知識，將其變成具有系統(tǒng)性的知識結構。所以，很多學科領域的第一本原創(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思想和對這個學科領域的充分把握和高度概括的學術能力。　　納米科技已經成為21世紀前沿科學技術的代表領域之一。其對經濟和社會發(fā)展所產生的潛在影響，已經成為全球關注的焦點。國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）會刊在2006年12月評論：“現在的發(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域的教材、專著以及科普讀物。在我國，納米科技領域尚沒有一套能夠系統(tǒng)、科學地展現納米科學技術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《納米科學技術大系》，力求體現本領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前沿、基礎和應用。

內容概要

本書分為4章，分別介紹納米銀、納米銅、納米鋅、水溶性量子點共4種納米材料的毒理學效應和安全性評價。內容涵蓋這4種納米材料的表征、應用和生物學效應研究。重點闡述了金屬納米材料與生物體間的相互作用，包括在體動物毒性、離體細胞毒性，對機體代謝及生態(tài)環(huán)境的影響，并通過對比不同粒徑和表面性質的金屬納米顆粒的毒理學效應，闡述了尺寸效應和表面效應在金屬納米毒理學中所扮演的重要角色。    本書可供金屬材料、生物、醫(yī)學等領域相關專業(yè)的本科生、研究生和教學科研人員參考和閱讀。

作者簡介

陳真
　　工程師，2003年獲北京大學醫(yī)學部藥學專業(yè)學士學位，2008年獲中國科學院高能物理研究所生物無機化學專業(yè)理學博士學位，2008年至今在云南白藥集團股份有限公司從事基于納米材料的創(chuàng)作修復與組織再生用新藥及醫(yī)療器械的研發(fā)工作。在納米材料的安全性評價領域有較深厚的積累，在國內外期刊發(fā)表研究論文十余篇，參與美國科學出版社出版的Nanotoxicology一書。

書籍目錄

《納米科學技術大系》序《納米安全性叢書》序前言第1章  納米銀的毒理學效應  1.1  納米銀的制備    1.1.1  化學還原法    1.1.2  微生物合成法    1.1.3  勾米銀的穩(wěn)定化    1.1.4  其他制備技術    1.1.5  表面固定化納米銀的制備  1.2  納米銀的應用    1.2.1  納米銀的抗菌性能    1.2.2  勺米銀在醫(yī)療方面的應用    1.2.3  納米銀在生活方面的應用    1.2.4  借助納米銀的表面增強拉曼光譜    1.2.5  借助納米銀的金屬增強熒光  1.3  納米銀的生物毒性與安全性評價    1.3.1  概述    1.3.2  在體生物毒性  1.4  納米銀的細胞毒性與機理探索    1.4.1  細胞毒性評價方法    1.4.2  納米銀對多種細胞的毒性效應    1.4.3  勾米銀的分子生物學效應    1.4.4  毒性效應機制  1.5  納米銀的生態(tài)毒性    1.5.1  納米銀的環(huán)境劑量水平估算    1.5.2  勺米銀對環(huán)境中微生物的影響    1.5.3  納米銀對植物的影響    1.5.4  納米銀對土壤和水體中浮游生物和魚類的影響  參考文獻第2章  納米銅的毒理學效應  2.1  納米銅的表征與分散    2.1.1  尺寸表征    2.1.2  純度表征    2.1.3  比表面積表征    2.1.4  納米銅的分散  2.2  納米銅的口服毒理學效應    2.2.1  納米銅的急性經口毒性    2.2.2  肝損傷    2.2.3  腎損傷    2.2.4  脾損傷  2.3  納米銅的超高反應活性與其經口生物毒性的關系    2.3.1  納米銅的生物毒性與尺寸的關系    2.3.2  尺寸決定銅顆粒的化學反應活性    2.3.3  口服納米銅對體內電解質平衡的影響    2.3.4  納米銅在體內的代謝與清除    2.3.5  納米銅超高反應活性導致代謝性堿中毒和銅離子超載    2.3.6  納米銅毒性的解毒與預防    2.3.7  從離體到在體的外推  2.4  納米銅對代謝的影響    2.4.1  代謝組學與納米毒理學    2.4.2  納米銅對內源性代謝物的影響  2.5  納米銅的細胞毒理學效應    2.5.1  納米銅在培養(yǎng)基中的離子化反應    2.5.2  納米銅對人腎小管上皮細胞(HK-2)的毒理學效應    2.5.3  納米銅對人肝癌細胞系細胞的毒理學效應    2.5.4  納米銅對肺泡Ⅱ型上皮細胞A549的細胞毒性  參考文獻第3章  納米鋅的經口毒性  3.1  納米鋅的表征    3.1.l  粒徑表征    3.1.2  純度表征  3.2  納米鋅的急性經口毒性    3.2.1  急性經口毒性    3.2.2  對血液學的影響    3.2.3  不同尺寸鋅顆粒的經口毒性效應比較  參考文獻第4章  水溶性量子點納米顆粒的體內分布與代謝途徑  4.1  水溶性量子點的生物學應用與潛在毒性    4.1.1  量子點的生物學應用    4.1.2  水溶性量子點的潛在毒性  4.2  水溶性SiO2包殼量子點的表征    4.2.1  尺寸表征    4.2.2  熒光光譜表征    4.2.3  穩(wěn)定性表征    4.2.4  體內量子點含量與組織分布的表征  4.3  水溶性量子點在體內的生物學行為探索    4.3.1  水溶性SiO2包殼量子點的體內代謝行為    4.3.2  水溶性SiO2包殼量子點在體內的組織分布    4.3.3  水溶性SiO2包殼量子點在體內聚集狀態(tài)的改變    4.3.4  體內聚集狀態(tài)決定代謝途徑  參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第1章納米銀的毒理學效應　　在古代人們就知道，銀是一種有效的殺菌劑，可以應用稀釋的銀鹽清洗眼睛來預防性治療早期的眼部炎癥也可將其用于處理燒傷創(chuàng)面等。近幾十年來，銀的抗菌活性被進一步研究，銀鹽、可溶性銀化合物、含銀的離子交換劑、比表面積極大的膠態(tài)銀等均得到了廣泛應用。而到了21世紀，學科交叉、納米科技迅速發(fā)展，納米銀已經逐漸滲透到我們的日常生活中，如紡織品、洗滌和洗浴用品、容器餐具、嬰兒用品、除臭劑、加濕器、空調、冰箱、洗衣機以及水質凈化等。另外，隨著納米技術和納米材料在醫(yī)學領域的滲透，納米銀作為抗菌材料在醫(yī)用導管、手術器械、牙科抗菌材料、生殖健康、計劃生育用具以及創(chuàng)傷敷料等方面的應用也日趨廣泛。今后，人們在工作和生活中使用和接觸納米材料的機會將越來越多?！　≡谖磥淼氖昀?，納米銀科技產品的應用很有可能會進一步急劇增長。而在納米科技的優(yōu)點和潛在的巨大經濟市場被逐漸意識到的同時，科學家們開始意識到另外一個新的問題：納米技術是否會像工業(yè)革命一樣造成環(huán)境污染、生態(tài)破壞以及給人類帶來各種疾病。目前，與眾多對納米銀的正面生物效應研究相對的，是對納米銀對人體和環(huán)境潛在毒性的忽視，并且由于銀離子和納米銀粒子的毒性，其在有機體內的吸收、分布和相互作用等數據不足，此類產品的使用和處理沒有一定的安全規(guī)范。雖然到目前為止，公眾并未對日常使用的納米科技產品的安全生產生多少質疑，但是從健康和社會安全的角度考慮，在納米科技進一步深人人們的生產生活之前，對其對人類的健康和安全以及對人類以外的生物區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響做出一個綜合性評價，是十分有必要的。認識和解決這一問題，也是促進和保障納米科技健康和可持續(xù)發(fā)展的必要條件。

編輯推薦

　　叢書組織全國10余個研究機構的一線科研從員，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用的基礎知識：包含在我國大規(guī)模生產和使用的納米材料，生產規(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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