納米顆粒與管狀材料的生物安全性與毒性

序
前　言
第1章　緒論 ……………………………………………………1
1.1 納米材料的定義 ……………………………………………………1
1.2 納米材料的種類 ……………………………………………………2
1.2.1 納米顆粒 ……………………………………………………2
1.2.2 納米管狀材料 ……………………………………………………3
1.2.3 納米纖維材料 ……………………………………………………4
1.3 納米材料的特異效應(yīng) ……………………………………………………4
1.3.1 量子尺寸效應(yīng) ……………………………………………………5
1.3.2 小尺寸效應(yīng) ……………………………………………………5
1.3.3 表面效應(yīng) ……………………………………………………5
1.3.4 宏觀量子隧道效應(yīng) ……………………………………………………6
1.3.5 介電限域效應(yīng) ……………………………………………………6
1.4 納米材料的物理化學性能 ……………………………………………………6
1.4.1 化學性能 ……………………………………………………7
1.4.2 催化性能 ……………………………………………………7
1.4.3 光學性能 ……………………………………………………7
1.4.4 電磁性能 ……………………………………………………8
1.4.5 其他性能 ……………………………………………………8
1.5 納米材料的研究進展 ……………………………………………………9
1.6 納米材料在生物醫(yī)藥方面的應(yīng)用 ……………………………………………………10
1.6.1 納米材料在組織工程中的應(yīng)用 ……………………………………………………10
1.6.2 藥物載體 ……………………………………………………11
1.6.3 生物成像 ……………………………………………………11
1.6.4 腫瘤治療 ……………………………………………………12
1.6.5 生物傳感器 ……………………………………………………12
1.6.6 生物毒性 ……………………………………………………13
1.6.7 納米材料生物安全性 ……………………………………………………14
參考文獻 ……………………………………………………15
第2章　納米顆粒與納米管狀材料性質(zhì) ……………………………………………………17
2.1 納米顆粒及納米管簡介 ……………………………………………………17
2.2 納米顆粒及納米管的合成技術(shù)與設(shè)計工藝 ……………………………………………………18
2.2.1 碳納米管 ……………………………………………………20
2.2.2 二氧化鈦(TiO2) ……………………………………………………28
2.2.3 二氧化硅(SiO2) ……………………………………………………36
2.2.4 納米羥基磷灰石 ……………………………………………………40
2.2.5 磁性納米顆粒 ……………………………………………………43
2.2.6 氮化硼納米管 ……………………………………………………49
2.2.7其他納米顆粒與管狀材料 ……………………………………………………55
2.3 納米顆粒與細胞的相互作用 ……………………………………………………56
2.3.1 納米顆粒進入細胞的途徑 ……………………………………………………56
2.3.2 納米顆粒對細胞的作用影響 ……………………………………………………58
2.3.3 納米顆粒對核酸的作用 ……………………………………………………59
2.3.4 納米顆粒與蛋白質(zhì)間的相互作用 ……………………………………………………59
參考文獻 ……………………………………………………60
第3章　碳納米管和其他納米顆粒的生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用 ……………………………………………………67
3.1 碳納米管和其他納米顆粒在環(huán)境保護方面的應(yīng)用 ……………………………………………………67
3.1.1 污水處理方面的應(yīng)用 ……………………………………………………67
3.1.2 處理空氣污染方面的應(yīng)用 ……………………………………………………72
3.1.3 固體廢棄物處理方面的應(yīng)用 ……………………………………………………74
3.1.4 防止電磁輻射方面的應(yīng)用 ……………………………………………………75
3.1.5 監(jiān)測環(huán)境污染方面的應(yīng)用 ……………………………………………………75
3.2 碳納米管和其他納米顆粒在傳感器方面的應(yīng)用 ……………………………………………………75
3.2.1 碳納米管在傳感器方面的應(yīng)用 ……………………………………………………75
3.2.2 其他納米顆粒在傳感器中的應(yīng)用 ……………………………………………………86
3.3 碳納米管及其他納米顆粒在藥物載體中的應(yīng)用 ……………………………………………………87
3.3.1 碳納米管在藥物載體方面的應(yīng)用 ……………………………………………………88
3.3.2其他納米粒子在藥物載體中的應(yīng)用 ……………………………………………………92
3.4 碳納米管及其他納米顆粒在新型生物材料領(lǐng)域的應(yīng)用 ……………………………………………………102
3.4.1 碳納米管在新型生物材料領(lǐng)域的應(yīng)用 ……………………………………………………102
3.4.2 其他納米顆粒在新型生物材料領(lǐng)域的應(yīng)用 ……………………………………………………106
3.5 碳納米管及其他納米顆粒的
光學、電學、磁學性質(zhì)在醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用 ……………………………………………………107
3.5.1 碳納米管的光學、電學、磁學性質(zhì)在醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用 ……………………………………………………107
3.5.2 其他納米顆粒的光學、電學、磁學性質(zhì)在醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用 ……………………………………………………109
參考文獻 ……………………………………………………112
第4章　納米材料的生物安全性 ……………………………………………………123
4.1 什么是生物安全性 ……………………………………………………124
4.2 納米材料安全性評估的重要性 ……………………………………………………124
4.2.1 迅速增長的納米產(chǎn)品 ……………………………………………………124
4.2.2 生物安全性問題多方位暴露 ……………………………………………………125
4.2.3 健康影響 ……………………………………………………128
4.3 幾種納米顆粒和碳納米管的安全性分析 ……………………………………………………129
4.3.1 碳納米管的生物安全性 ……………………………………………………130
4.3.2 二氧化硅納米顆粒的生物安全性 ……………………………………………………133
4.3.3 納米二氧化鈦的生物安全性 ……………………………………………………139
4.3.4 磁性氧化鐵納米顆粒的生物安全性 ……………………………………………………141
4.4 納米材料安全性評估方法 ……………………………………………………148
4.4.1 納米材料生物安全性研究概述 ……………………………………………………148
4.4.2 納米材料的生物相容性 ……………………………………………………149
4.4.3 納米材料的毒性 ……………………………………………………158
4.4.4 納米材料毒性之外的安全性評價 ……………………………………………………161
4.4.5 國外納米材料安全性研究現(xiàn)狀 ……………………………………………………162
4.4.6 納米材料安全性評價的主要內(nèi)容 ……………………………………………………167
4.4.7 納米材料安全性的評估 ……………………………………………………168
4.4.8 納米材料安全性評價體系 ……………………………………………………171
參考文獻 ……………………………………………………173
第5章　納米材料的生物毒性 ……………………………………………………185
5.1 研究背景 ……………………………………………………185
5.1.1 人體健康和安全 ……………………………………………………185
5.1.2 納米材料毒性機理的研究背景 ……………………………………………………187
5.1.3 納米顆粒毒性研究的復雜性 ……………………………………………………187
5.1.4 影響納米材料毒性的因素 ……………………………………………………188
5.2 納米材料的毒性研究 ……………………………………………………195
5.2.1 納米毒理學研究 ……………………………………………………195
5.2.2 納米顆粒的氧化應(yīng)激 ……………………………………………………196
5.2.3 納米材料的細胞毒性 ……………………………………………………197
5.2.4 納米材料的神經(jīng)毒性研究 ……………………………………………………245
參考文獻 ……………………………………………………252
第6章　納米顆粒與管狀材料生物安全性研究展望 ……………………………………………………263
6.1 納米材料研究展望 ……………………………………………………263
6.1.1 工藝改進 ……………………………………………………263
6.1.2 功能化修飾 ……………………………………………………264
6.1.3 納米材料的合理使用 ……………………………………………………281
6.2 安全性評價 ……………………………………………………282
6.2.1 優(yōu)化評價結(jié)構(gòu) ……………………………………………………282
6.2.2 評價方法的可靠性 ……………………………………………………284
6.2.3 建立評估模型 ……………………………………………………284
6.3 納米毒理學研究 ……………………………………………………285
6.4 小結(jié) ……………………………………………………286
參考文獻 ……………………………………………………286
簡明索引 ……………………………………………………291