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出版者:Springer

作者:Webster, Thomas J. 编

出品人:

页数:251

译者:

出版时间:2008-12-02

价格:USD 139.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780387786070

丛书系列:

图书标签:

• 纳米颗粒
• 安全性
• 纳米毒理学
• 纳米材料
• 环境健康
• 生物医学工程
• 材料科学
• 风险评估
• 健康影响
• 纳米技术

《纳米颗粒的安全性》 引言 纳米技术的飞速发展，为材料科学、医学、环境科学等众多领域带来了革命性的突破。其中，纳米颗粒，以其独特的尺寸效应和表面特性，展现出前所未有的功能性，为解决人类面临的诸多挑战提供了新途径。然而，伴随其强大潜力的，是对其潜在安全性的深入探究。本书《纳米颗粒的安全性》正是基于这一重要考量，旨在为读者提供一个全面、深入且客观的视角，审视纳米颗粒在不同应用场景下的安全性问题。本书并非对某一具体纳米材料或其应用的详尽技术手册，而是聚焦于影响纳米颗粒安全性的普遍性原则、评估方法、潜在风险以及风险管理策略，为理解和驾驭这一新兴领域奠定坚实基础。 第一章：纳米颗粒的基本概念与特性 本章首先会介绍纳米颗粒的定义，明确其尺寸范围（通常在1-100纳米之间）以及与宏观材料相比所呈现出的显著差异。我们将深入探讨尺寸效应，即纳米颗粒的物理、化学和生物学性质如何随着其尺寸的减小而发生根本性改变。例如，表面积与体积比的急剧增加，导致其反应活性增强，易于与生物分子发生相互作用。此外，本章还将概述不同种类的纳米颗粒，包括但不限于金属纳米颗粒（如金、银）、氧化物纳米颗粒（如二氧化钛、氧化锌）、碳基纳米材料（如碳纳米管、石墨烯）以及聚合物纳米颗粒等，并简要提及它们各自的典型制备方法和潜在应用。理解这些基本概念是认识纳米颗粒安全性的前提，为后续章节的讨论构建起必要的知识框架。 第二章：纳米颗粒与生物体的相互作用 纳米颗粒一旦进入生物体，便会引发一系列复杂的相互作用。本章将详细阐述这些相互作用的机制。我们将从纳米颗粒的吸收、分布、代谢和排泄（ADME）过程入手，探讨不同纳米颗粒的体内行为如何受到其尺寸、形状、表面电荷、表面修饰以及生物分子涂层等因素的影响。例如，疏水性纳米颗粒可能更易在脂质膜中累积，而带有特定配体的纳米颗粒则可能靶向特定细胞或组织。 接着，本章将重点关注纳米颗粒与细胞的相互作用。我们将探讨纳米颗粒如何穿透细胞膜，进入细胞质或细胞核，以及它们可能引发的细胞毒性效应，包括氧化应激、DNA损伤、线粒体功能障碍、细胞凋亡和自噬等。我们还将讨论纳米颗粒在体内的免疫原性，即它们是否会触发免疫系统的激活，以及由此产生的炎症反应。 最后，本章会初步介绍纳米颗粒在不同器官和组织中的潜在累积和长期效应。例如，一些纳米颗粒可能会在肺部、肝脏、脾脏或大脑中累积，这可能对这些器官的功能产生潜在影响。我们将基于现有研究，勾勒出纳米颗粒在生物体内行为的普遍规律，为评估其安全性提供关键的生物学视角。 第三章：纳米颗粒的环境归趋与生态毒性 纳米颗粒的应用无疑会带来其进入环境的风险。本章将专注于纳米颗粒在环境中的行为及其对生态系统的潜在影响。我们首先会探讨纳米颗粒在不同环境介质（水、土壤、空气）中的迁移、转化和降解过程。例如，纳米颗粒在水体中的沉降速度、吸附到土壤颗粒上的能力、以及在大气中的扩散和沉积情况。 接着，本章将深入探讨纳米颗粒对环境生物的毒性效应，即生态毒性。我们将审视纳米颗粒对水生生物（如藻类、浮游生物、鱼类）、陆生生物（如植物、土壤微生物、蚯蚓）以及鸟类和哺乳动物的潜在危害。研究表明，纳米颗粒可能干扰生物体的生理功能，影响生长发育，破坏生殖能力，甚至导致死亡。我们还会讨论纳米颗粒在食物链中的潜在生物放大作用，即它们如何从低营养级生物传递到高营养级生物，对整个生态系统造成长期影响。 最后，本章将强调纳米颗粒的环境风险评估方法，以及如何通过合理的工程设计和废物管理来减少其对环境的负面影响。理解纳米颗粒的环境归趋和生态毒性，对于实现纳米技术的可持续发展至关重要。 第四章：纳米颗粒的暴露途径与风险评估 本章将聚焦于人类暴露于纳米颗粒的不同途径，以及进行科学风险评估的必要性和方法。我们将分析生活中可能遇到的纳米颗粒暴露情景，包括职业暴露（如纳米材料的生产、加工和使用人员）、消费者暴露（如含有纳米颗粒的化妆品、食品包装、纺织品等）以及环境暴露（如通过呼吸、饮食或皮肤接触）。 随后，本章将详细介绍纳米颗粒风险评估的框架和关键要素。风险评估通常包括危害识别、剂量-效应评估、暴露评估和风险特征描述等步骤。我们将探讨如何利用体外实验、体内实验和计算毒理学方法来识别纳米颗粒的潜在危害。同时，我们将深入研究剂量-效应关系，即不同暴露剂量下可能产生的健康效应。 暴露评估是风险评估中的关键环节，我们将讨论如何量化人类暴露于特定纳米颗粒的剂量，并在此基础上，通过整合危害信息和暴露水平，对纳米颗粒的潜在风险进行定性或定量的描述。本章还将强调当前纳米颗粒风险评估中存在的挑战，例如缺乏标准化的评估方法、数据碎片化以及对长期低剂量暴露效应认识不足等，并展望未来研究的方向。 第五章：纳米颗粒的安全性测试方法与标准 为了科学、客观地评估纳米颗粒的安全性，一套完善的测试方法和标准是必不可少的。本章将系统介绍当前用于评估纳米颗粒安全性的各种测试方法，并探讨相关标准的制定现状和发展趋势。 我们将从体外测试方法开始，介绍细胞毒性测试（如MTT、LDH释放）、基因毒性测试、氧化应激检测、炎症标志物检测等。这些方法能够快速、高效地筛选出具有潜在风险的纳米颗粒。 接着，我们将深入探讨体内测试方法，包括动物模型中的急性毒性、亚慢性毒性、慢性毒性、生殖发育毒性以及致癌性研究。本章还将介绍用于评估纳米颗粒在体内行为的先进技术，如成像技术和生物标记物检测。 此外，我们还将讨论纳米颗粒的表征方法，例如粒径分布、形貌、表面化学性质、表面电荷以及在生物或环境介质中的聚集行为等，强调这些表征对于准确解读毒性数据的重要性。 最后，本章将关注国际上关于纳米颗粒安全性的标准制定进展，包括OECD、ISO等相关组织的努力，以及不同国家和地区在监管政策上的差异。我们将分析现有标准的局限性，并探讨未来标准化研究需要关注的重点，如开发更具代表性和预测性的测试模型，以及建立统一的纳米颗粒分类和命名体系。 第六章：纳米颗粒的风险管理与监管策略 认识到纳米颗粒的潜在风险之后，有效的风险管理和监管策略就显得尤为重要。本章将探讨如何采取多层面的措施来降低纳米颗粒带来的风险，并确保其负责任的应用。 我们首先会讨论工程控制措施，包括在纳米材料生产和使用过程中采取封闭式操作、局部排风系统以及个人防护装备等，以最大限度地减少职业暴露。 在产品设计阶段，本章将强调“安全设计”（Safety by Design）的理念，即在纳米颗粒及其相关产品的早期研发阶段就将安全性纳入考量，例如通过优化纳米颗粒的尺寸、形状、表面性质，或选择毒性较低的材料。 接着，我们将审视监管策略。这包括政府部门如何制定和执行与纳米颗粒相关的法规，例如要求生产商进行纳米颗粒的注册、申报和风险评估；如何建立纳米颗粒的暴露限值；以及如何对含有纳米颗粒的产品进行标识和信息披露。 本章还将讨论产业界的责任，包括企业如何建立内部的风险管理体系，进行自我评估和监控，以及如何与监管机构和公众进行透明的沟通。 最后，我们将展望未来，探讨在纳米技术持续发展的情况下，如何不断完善风险管理和监管框架，以应对新兴的风险挑战，并促进纳米技术的健康、可持续发展。 结论 《纳米颗粒的安全性》一书旨在为科学家、工程师、监管者、政策制定者以及任何对纳米技术感兴趣的读者提供一个全面、深入的理解框架。本书并非简单地罗列纳米颗粒的危险性，而是以科学的视角，系统地分析了纳米颗粒的特性、与生物体及环境的相互作用、潜在风险、评估方法以及管理策略。通过对各个章节内容的整合，读者将能够形成对纳米颗粒安全性的整体认知，理解其带来的挑战，并认识到通过科学研究、负责任的工程设计和有效的监管，可以最大程度地发挥纳米技术的益处，同时规避其潜在风险，最终实现科技进步与人类福祉的和谐统一。本书的撰写，力求严谨、客观，避免片面，为读者提供一个理性思考和决策的坚实基础。

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