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第1章　纳米毒理学概述1

1.1　纳米毒理学与研究现状1

1.1.1　什么是纳米毒理学？1

1.1.2　纳米技术：从科学预言到市场产品1

1.1.3　纳米科技发展必然出现的分支领域：纳米毒理学5

1.1.4　纳米毒理学研究现状分析：国家、研究机构、实验室6

1.1.5 纳米毒理学研究现状思考10

1.2　纳米毒理学的溯源12

1.2.1　病毒学（病毒是典型的活着的纳米颗粒）13

1.2.2　工业烟雾颗粒14

1.2.3　大气颗粒物15

1.2.4　人造纳米颗粒15

1.3　纳米毒理学的特征17

1.3.1 新的剂量单位在纳米毒理学中的重要性18

1.3.2　表面吸附在纳米毒理学中的重要性18

1.3.3 医学应用广泛19

1.4　纳米毒理学：迫切需要体内研究21

1.5　纳米毒理学：阶段与问题24

1.6　纳米毒理学：重要目标26

1.7　纳米毒理学：利益与风险之间平衡的桥梁28

1.8　纳米毒理学：展望30

参考文献32

第2章　纳米材料的生物吸收、分布、代谢、排泄与急性毒性41

2.1　纳米颗粒的体内吸收44

2.1.1 纳米颗粒在肺部的沉积和吸收44

2.1.2　纳米颗粒在皮肤的渗透和吸收47

2.1.3　纳米颗粒在胃肠道的沉积和吸收48

2.2　纳米颗粒在体内的迁移和分布50

2.2.1　吸入暴露的迁移和分布50

2.2.2 口服暴露的迁移和分布57

2.2.3　其他暴露途径的迁移和分布61

2.2.4　迁移和分布的影响因素62

2.3　纳米颗粒的代谢和排泄63

2.4　纳米颗粒的急性毒性65

2.4.1 心血管系统对纳米颗粒的急性毒性反应65

2.4.2　呼吸系统对纳米颗粒的急性毒性反应67

2.4.3　肝脏对纳米颗粒的急性毒性反应72

2.4.4 肾脏对纳米颗粒的急性毒性反应73

2.4.5　神经系统对纳米颗粒的急性毒性反应75

2.4.6　皮肤对纳米颗粒的急性毒性反应76

2.4.7 系统急性毒性反应：氧化应激损伤77

参考文献78

第3章　细胞纳米毒理学：纳米颗粒与细胞的相互作用86

3.1　纳米颗粒的细胞摄入86

3.1.1 细胞摄入的纳米表面结构效应以及表面修饰效应87

3.1.2　细胞摄入的纳米尺寸效应89

3.2　纳米颗粒对肺泡巨噬细胞的影响89

3.2.1　细胞吞噬能力和趋化性89

3.2.2　细胞膜和细胞骨架91

3.2.3　细胞坏死和凋亡93

3.3　纳米颗粒对其他肺细胞的影响95

3.4　纳米颗粒对皮肤细胞的影响96

3.5　纳米颗粒对肝细胞的影响97

3.6　纳米颗粒的细胞生物学效应98

参考文献101

第4章　分子纳米毒性学：纳米材料与生物分子的相互作用107

4.1　纳米颗粒与蛋白质的相互作用107

4.1.1 结构特性和化学效应108

4.1.2 纳米颗粒与蛋白质的尺寸效应108

4.1.3 弱相互（非共价键）作用109

4.1.4　靶蛋白作用的选择性及其医学应用109

4.1.5 细胞信号通道调节111

4.1.6　纳米毒性的生物标志物111

4.2　纳米颗粒的抗原性112

4.2.1　人造纳米材料的免疫学性质112

4.2.2　纳米颗粒与补体的相互作用113

4.2.3　生物体系对纳米体系的识别作用113

4.3　纳米颗粒与核酸的相互作用116

4.3.1 尺寸效应116

4.3.2　协同效应116

4.3.3　DNA切割117

4.3.4　诱导基因突变117

4.3.5　基因转运载体118

参考文献120

第5章　纳米颗粒进脑的能力及神经生物学效应123

5.1　纳米颗粒进脑的能力与途径123

5.1.1 纳米颗粒跨越血脑屏障进脑123

5.1.2　纳米颗粒通过嗅觉神经转运进脑124

5.1.3　感觉神经末梢摄入纳米颗粒再转运进脑126

5.2　纳米颗粒在脑中的迁移、输运与代谢127

5.2.1　纳米颗粒在脑中迁移、输运与尺寸效应127

5.2.2　纳米颗粒在脑中的化学种态128

5.3　纳米颗粒的中枢神经毒理学效应128

5.3.1 大气纳米颗粒物暴露与神经系统炎症反应128

5.3.2　人造纳米颗粒暴露与神经系统损伤129

5.3.3　神经细胞对纳米颗粒的摄入作用132

5.4　纳米颗粒的神经细胞生物学效应134

5.5 纳米颗粒的神经分子生物学效应——对神经生化标志物与神经递质的影响136

5.6　纳米颗粒的其他神经生物学效应142

5.7　纳米颗粒神经毒性的机制143

参考文献146

第6章　呼吸暴露纳米颗粒对心肺系统的毒理学效应151

6.1 呼吸暴露纳米颗粒对呼吸系统的影响151

6.1.1 纳米颗粒的体内分布及代谢151

6.1.2 纳米颗粒穿越肺泡-毛细血管屏障的能力152

6.1.3 纳米颗粒的肺外转运及代谢动力学153

6.1.4　低剂量长期暴露纳米颗粒的肺部毒性155

6.2　呼吸暴露纳米颗粒对肺部损伤的年龄差异161

6.2.1 纳米颗粒引起肺功能生化指标变化的年龄差异161

6.2.2　纳米颗粒引起肺组织病理学变化的年龄差异162

6.2.3　纳米颗粒引起肺部损伤的敏感性的年龄差异162

6.2.4 不同年龄段需要不同的毒性评价指标163

6.3　呼吸暴露纳米颗粒对心血管系统损伤的年龄差异164

6.3.1 纳米颗粒引起血清中组胺含量变化的年龄差异164

6.3.2　纳米颗粒引起心肌缺氧的年龄差异165

6.3.3 纳米颗粒引起心肌细胞损伤的年龄差异166

6.3.4　纳米颗粒引起房室传导阻滞的年龄差异167

6.3.5　纳米颗粒引起血液流变学变化的年龄差异168

6.4　呼吸暴露纳米颗粒对凝血系统的影响170

6.4.1　吸入纳米颗粒导致的氧化应激反应170

6.4.2　吸入纳米颗粒对凝血系统的影响171

6.4.3　纳米颗粒暴露对血管内皮系统的影响173

参考文献177

第7章 胃肠道摄入纳米材料的毒理学效应181

7.1 胃肠道摄入纳米颗粒的急性毒性182

7.2 胃肠道摄入纳米颗粒引起的离子超载183

7.3 胃肠道摄入纳米颗粒引起的碱中毒184

7.4　纳米颗粒超高化学反应活性决定其生物毒性185

7.5 胃肠道摄入纳米颗粒的毒性与尺寸效应188

7.6 胃肠道摄入纳米颗粒的毒理学效应的异常与复杂性191

参考文献194

第8章　纳米特性与生物效应的相关性198

8.1　纳米尺寸对纳米毒性的影响198

8.1.1 急性毒性中的纳米尺寸效应198

8.1.2　观测对象器官选择影响纳米尺寸效应201

8.1.3　毒性级别的判定与纳米尺寸效应202

8.1.4　呼吸系统毒性的纳米尺寸效应204

8.2　纳米结构化学效应206

8.3　纳米表面化学208

8.4　纳米表面化学：降低或消除纳米颗粒毒性的有效途径210

8.5　纳米颗粒的安全剂量217

参考文献220

第9章　纳米毒理学的实验技术与研究方法225

9.1　体外纳米颗粒的表征方法225

9.1.1 纳米颗粒实验样品的预处理方法225

9.1.2　纳米颗粒实验样品的表征方法230

9.2　纳米颗粒体外细胞摄入和定位的检测方法231

9.2.1　透射电镜法231

9.2.2　元素分析法232

9.2.3　荧光光谱法233

9.2.4　纳米颗粒细胞摄取研究的新方法236

9.3　纳米颗粒细胞毒性的研究方法237

9.3.1 纳米颗粒影响细胞繁殖能力的评估方法238

9.3.2　纳米颗粒引起细胞坏死的评估方法238

9.3.3 纳米颗粒引起细胞凋亡的评估方法239

9.3.4 纳米颗粒引起DNA损伤的评估方法240

9.3.5　纳米颗粒引起氧化应激的标志物与检测方法240

9.3.6　体外纳米毒理学新的研究技术243

9.4　纳米颗粒体内毒性的研究方法243

9.4.1 纳米颗粒生物分布和清除的检测方法244

9.4.2　血液学和血清生化指标检测技术250

9.4.3　组织学／组织病理学检测技术251

9.4.4　体内纳米毒理学新的研究技术254

9.4.5　新的纳米分析技术255

9.5　现有方法学的问题和挑战256

参考文献259

附录　参考文献分类索引271

炭黑纳米颗粒272

碳纳米管274

富勒烯279

量子点282

二氧化钛纳米颗粒285

氧化锌纳米颗粒289

铁氧化物纳米颗粒290

铜氧化物纳米颗粒293

铈氧化物纳米颗粒294

金纳米颗粒295

银纳米颗粒296

硅及氧化硅纳米颗粒297