《纳米科学技术大系》序 1
《纳米安全性丛书》序 1
前言 1
第1章 纳米碳管的制备方法 1
1.1 纳米碳管及其他碳材料概述 1
1.2 纳米碳管的结构特点 5
1.3 纳米碳管的制备方法 6
1.3.1 直流电弧法制备纳米碳管 6
1.3.2 激光烧蚀法制备纳米碳管 7
1.3.3 化学气相沉积法制备纳米碳管 8
1.3.4 其他热合成法 11
1.3.5 双壁纳米碳管的制备 11
1.3.6 纳米碳管的可控制备 12
1.4 纳米碳管的生长机理 15
参考文献 18
第2章 纳米碳管的物理性质与表征方法 25
2.1 纳米碳管的物理性质 25
2.1.1 纳米碳管的机械性质 25
2.1.2 纳米碳管的电学性质 26
2.1.3 纳米碳管的磁学性质 27
2.1.4 纳米碳管的表面性质与孔结构 28
2.1.5 纳米碳管的其他性质 32
2.1.6 双壁纳米碳管的性质 33
2.2 纳米碳管的表征方法 33
2.2.1 纳米碳管的分析表征方法概述 33
2.2.2 纳米碳管的形貌表征 34
2.2.3 纳米碳管中金属杂质的表征方法——中子活化法与电感耦合等离子质谱法 36
2.2.4 纳米碳管的拉曼光谱表征 37
2.2.5 纳米碳管的吸收光谱表征——近红外、红外与紫外可见吸收光谱 41
2.2.6 纳米碳管的核磁表征 43
2.2.7 纳米碳管的热重分析表征 44
2.2.8 X射线光电子能谱的表征 44
2.2.9 ζ电位表征纳米碳管的悬浮体系 46
2.2.10 生物医学用纳米碳管的主要表征方法 48
参考文献 48
第3章 纳米碳管的化学和功能化修饰 58
3.1 纳米碳管的结构和化学性质 59
3.2 纳米碳管的化学修饰 61
3.2.1 羧基的衍生反应 61
3.2.2 环加成反应 65
3.2.3 其他加成反应 67
3.2.4 氢化、臭氧和氟化反应 69
3.3 纳米碳管的非共价修饰 71
3.3.1 表面活性剂 72
3.3.2 天然化合物 72
3.3.3 聚合物 73
3.3.4 芳香环化合物 73
3.3.5 环糊精 74
3.3.6 生物大分子 75
3.4 纳米碳管化学修饰中的特殊技术和方法 76
3.4.1 机械方法 76
3.4.2 微波技术 77
3.4.3 紫外线辐照 77
3.4.4 γ射线辐照 78
3.4.5 高温处理 79
3.5 纳米碳管的填充 80
3.5.1 常用的纳米碳管填充方法 80
3.5.2 填充物在管内的物理化学性质 83
3.5.3 管内填充物的稳定性及其释放 86
3.6 用于生物学效应检测的纳米碳管化学处理 87
3.6.1 纳米碳管的纯化 88
3.6.2 纳米碳管的切割 91
3.6.3 纳米碳管的筛选 92
3.6.4 纳米碳管生物安全性检测中的若干化学问题 94
参考文献 95
第4章 纳米碳管在生物医学领域的应用 114
4.1 纳米碳管作为传感器的应用 114
4.1.1 概述 114
4.1.2 纳米碳管作为物理和化学传感器 115
4.1.3 纳米碳管作为生物传感器 116
4.2 纳米碳管作为药物载体的应用 122
4.2.1 作为药物载体的纳米碳管基本性质 122
4.2.2 小分子药物 124
4.2.3 基因药物 126
4.2.4 生物大分子药物 127
4.3 纳米碳管的光、电、磁学性质在医药领域中的应用 132
4.3.1 纳米碳管的自发荧光成像 132
4.3.2 纳米碳管的核磁共振成像 134
4.3.3 纳米碳管光热转换在肿瘤治疗中的应用 135
4.3.4 纳米碳管电磁性质在肿瘤治疗中的应用 136
4.4 生物医用材料 138
4.4.1 纳米碳管/无机复合材料 138
4.4.2 纳米碳管/聚合物复合材料 140
4.4.3 其他生物医学材料 145
4.5 纳米碳管在环境领域的应用 150
参考文献 153
第5章 纳米碳管对实验动物的整体毒性 169
5.1 纳米碳管的生物分布研究进展 170
5.1.1 静脉注射的生物分布情况 170
5.1.2 呼吸道暴露的生物分布情况 175
5.1.3 胃肠道暴露的生物分布情况 177
5.1.4 其他暴露途径的情况 178
5.1.5 展望 179
5.2 纳米碳管的呼吸毒性和肺损伤 180
5.2.1 纳米碳管长度 180
5.2.2 纳米碳管直径 181
5.2.3 纳米碳管比表面积 182
5.2.4 纳米碳管团聚和分散 182
5.2.5 纳米碳管的杂质——金属及有机物的影响 183
5.2.6 纳米碳管的致病过程 183
5.3 纳米碳管对实验动物其他脏器的损伤 185
5.3.1 心血管系统 185
5.3.2 肝脏 186
5.3.3 神经系统 187
5.3.4 脾脏 187
5.3.5 其他器官 187
5.4 纳米碳管对皮肤的损伤 188
5.4.1 经皮吸收途径 188
5.4.2 皮肤的损伤 189
5.5 纳米碳管体内实验局限性及展望 190
5.5.1 体内实验方法比较 190
5.5.2 实验动物外推于人的局限性 192
参考文献 193
第6章 纳米碳管的细胞毒性 200
6.1 纳米碳管与细胞相互作用概述 200
6.2 纳米碳管理化性质与细胞毒性 201
6.2.1 纳米碳管的种类 202
6.2.2 纳米碳管所含杂质 202
6.2.3 纳米碳管的长度、直径和长径比 203
6.2.4 纳米碳管团聚和水溶性修饰 204
6.3 纳米碳管毒性概述 205
6.3.1 纳米碳管细胞毒性概述 205
6.3.2 细胞凋亡和细胞死亡 207
6.3.3 纳米碳管的遗传毒性 207
6.3.4 纳米碳管对线粒体的影响 209
6.4 纳米碳管细胞毒性研究中需注意的问题和展望 212
6.4.1 纳米碳管定性及定量表征 212
6.4.2 纳米碳管的高吸附活性和细胞跨膜能力对细胞毒性的影响 214
6.4.3 纳米碳管对常规细胞生物学效应检测方法的影响 215
6.4.4 纳米碳管对不同细胞系毒性结果差异 219
6.4.5 展望 220
参考文献 221
第7章 纳米碳管的分子毒性 226
7.1 纳米碳管对细胞内生物大分子的影响 226
7.2 纳米碳管与细胞信号转导 227
7.3 纳米碳管免疫效应 228
7.3.1 纳米碳管对免疫细胞的效应 228
7.3.2 纳米碳管对免疫功能的影响 232
7.3.3 纳米碳管引起免疫毒性的机制 236
7.3.4 纳米碳管免疫毒性研究的挑战 236
7.4 纳米碳管与氧化应激 236
7.4.1 氧化应激 236
7.4.2 纳米碳管氧化应激研究 237
7.4.3 影响纳米碳管氧化应激能力的因素 239
7.5 自由基和钙离子相关信号的改变 240
参考文献 241
第8章 纳米碳管的环境和生态毒理学 245
8.1 环境中的纳米碳管和生物暴露 245
8.2 纳米碳管的水环境毒理学研究 246
8.2.1 水生生物对纳米碳管的摄取 247
8.2.2 纳米碳管对水生生物的毒理效应 250
8.2.3 纳米碳管对水生生物可能的毒性机制 253
8.2.4 纳米碳管水环境毒理学研究的不足及展望 254
8.3 纳米碳管对环境生态的影响和评估 255
8.3.1 纳米碳管对环境生态的影响概述 255
8.3.2 纳米碳管对不同环境介质的影响 257
8.3.3 纳米碳管对环境生态影响的评估 258
8.4 纳米碳管的特性对环境毒性检测和评估的影响 259
8.5 纳米碳管环境毒性的降低和综合治理 261
8.5.1 无毒或低毒纳米碳管的合成 261
8.5.2 纳米碳管的物理预处理 261
8.5.3 纳米碳管的化学处理和修饰 262
8.5.4 改善生产环境，制定纳米碳管安全生产的标准和规范 263
8.5.5 环境的综合治理 264
参考文献 264
第9章 纳米材料的职业健康防护 267
9.1 纳米材料危害管理的现状 267
9.2 危害和风险评估 268
9.3 风险管理体系 269
9.4 纳米材料控制体制 269
9.4.1 上市前检测 269
9.4.2 终止使用和低毒替代 269
9.4.3 工艺控制 270
9.4.4 环境监测 270
9.4.5 个人防护装备 271
9.4.6 生物监测 271
9.4.7 医学筛查和健康监护 272
参考文献 272