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第1章 纳米材料的表征1

1.1 纳米材料的粒度分析1

1.1.1 电镜观察法3

1.1.2 离心沉降法4

1.1.3 激光粒度分析法6

1.1.4 电超声粒度分析法7

1.1.5 比表面积法8

1.1.6 X射线衍射线宽法9

1.1.7 X射线小角散射法10

1.1.8 拉曼散射法12

1.1.9 质谱法12

1.1.10 电泳法12

1.1.11 颗粒测量新技术及其发展13

1.2 纳米材料的形貌分析13

1.2.1 扫描电子显微镜14

1.2.2 扫描探针显微镜14

1.3 纳米材料的化学组成分析17

1.3.1 原子光谱18

1.3.2 X射线荧光光谱20

1.3.3 电感耦合等离子体质谱20

1.3.4 中子活化分析21

1.3.5 微区化学组成分析22

1.3.6 表面化学组成分析25

1.4 纳米材料的结构和晶形分析26

1.4.1 X射线衍射物相结构分析26

1.4.2 激光拉曼物相分析28

1.4.3 X射线吸收精细结构谱30

1.5 纳米材料表面化学形态分析32

1.5.1 俄歇电子能谱32

1.5.2 X射线光电子能谱33

1.5.3 紫外光电子能谱35

参考文献35

第2章 纳米材料的前处理方法38

2.1 碳纳米材料的表面修饰与分散38

2.1.1 富勒烯的表面修饰与分散38

2.1.2 碳纳米管的表面修饰与分散43

2.1.3 石墨烯的功能化及分散49

2.2 量子点的表面修饰与生物毒性54

2.2.1 量子点的表面修饰55

2.2.2 量子点的生物毒性56

2.3 纳米金属和金属氧化物的分散与离子释放57

2.3.1 纳米金属和金属氧化物的分散57

2.3.2 金属离子释放及对纳米金属和金属氧化物生物效应的影响61

参考文献63

第3章 生物样品中纳米材料的检测技术70

3.1 放射性同位素示踪技术70

3.1.1 碳纳米材料的放射性标记72

3.1.2 金属和金属氧化物纳米颗粒的放射性标记77

3.2 无机元素分析方法84

3.2.1 电感耦合等离子体质谱法84

3.2.2 同步辐射X射线荧光分析87

3.3 其他分析方法90

3.4 基于同步辐射技术的纳米材料转化分析方法91

3.4.1 X射线吸收精细结构谱91

3.4.2 微束X射线荧光光谱93

3.4.3 扫描透射软X射线显微成像94

参考文献96

第4章 动物实验研究方法101

4.1 急性毒性实验104

4.1.1 经呼吸道染毒105

4.1.2 经口染毒117

4.1.3 经皮肤染毒125

4.1.4 经注射染毒129

4.2 长期毒性实验130

4.2.1 呼吸系统毒性132

4.2.2 心血管系统毒性135

4.2.3 神经系统毒性136

4.2.4 生殖／发育毒性与致畸效应140

4.2.5 致癌效应143

4.3 检测指标145

4.3.1 基本指标145

4.3.2 血液指标145

4.3.3 尿液指标147

4.3.4 肺部毒性指标147

4.3.5 心血管系统毒性指标147

4.3.6 肝脏毒性指标148

4.3.7 肾脏毒性指标148

4.3.8 神经毒性指标148

4.3.9 生殖／发育毒性指标148

4.3.10 致癌性指标149

参考文献149

第5章 细胞毒理学研究方法157

5.1 细胞毒性的检测158

5.1.1 细胞形态学观察158

5.1.2 细胞生长状态观察170

5.1.3 细胞存活率的测定171

5.1.4 细胞增殖能力的测定175

5.1.5 细胞代谢活力的测定177

5.2 细胞凋亡的检测180

5.2.1 形态学观察181

5.2.2 生化指标的检测183

5.2.3 细胞凋亡时线粒体膜电位改变的测定188

5.2.4 Caspase活性的检测189

5.2.5 流式细胞术191

5.3 细胞氧化应激的测定193

5.3.1 ROS的测定193

5.3.2 抗氧化生物标志物的检测195

5.3.3 其他氧化应激生物标志物的检测198

5.4 炎症细胞因子的测定200

5.5 纳米材料的细胞内摄分析203

5.5.1 电子显微镜检测203

5.5.2 元素含量分析204

5.5.3 荧光谱学分析204

5.5.4 纳米颗粒细胞内摄分析新技术205

5.6 纳米材料生物效应的高通量筛选方法206

5.7 纳米颗粒的物理化学特性对体外细胞实验的影响207

5.7.1 吸附能力207

5.7.2 光学特性208

5.7.3 催化活性208

5.7.4 磁性208

5.7.5 溶解性208

5.7.6 纳米颗粒的团聚209

参考文献209

第6章 分子毒理学研究方法222

6.1 DNA损伤检测222

6.1.1 DNA链断裂的检测222

6.1.2 DNA加合物的检测229

6.2 基因突变的检测230

6.2.1 Ames实验231

6.2.2 hprt基因正向突变实验232

6.3 染色体畸变分析234

6.3.1 G显带分析234

6.3.2 荧光原位杂交技术235

6.3.3 微核实验237

6.3.4 姐妹染色单体交换240

6.4 基因表达调控的研究方法241

6.4.1 基因芯片技术241

6.4.2 反转录-聚合酶链式反应243

6.4.3 Northern印迹杂交244

6.5 蛋白质组学研究方法245

6.5.1 双向电泳技术246

6.5.2 质谱技术247

6.5.3 蛋白质芯片技术248

6.6 代谢组学研究251

参考文献252

第7章 纳米材料与生物大分子的相互作用265

7.1 纳米材料与蛋白质的相互作用266

7.1.1 蛋白冠的形成266

7.1.2 纳米材料性质对蛋白冠组成的影响268

7.1.3 蛋白质与纳米材料结合时的构象改变274

7.1.4 冠状物的分析评价方法275

7.2 纳米材料与其他生物大分子的相互作用283

7.2.1 纳米材料与核酸的相互作用283

7.2.2 纳米材料与脂类的相互作用284

7.2.3 纳米材料与糖类的相互作用285

7.3 纳米材料生物体系相互作用的计算机模拟研究286

7.3.1 纳米颗粒与生物分子相互作用的模拟结果287

7.3.2 纳米颗粒的自组装289

7.3.3 生物体系中的纳米颗粒290

参考文献290

第8章 定量构效关系研究方法299

8.1 定量构效关系299

8.1.1 概述299

8.1.2 QSAR模型研究的基本内容300

8.2 纳米定量构效关系模型300

8.2.1 纳米定量构效关系简介300

8.2.2 纳米定量构效关系模型的特点301

8.2.3 纳米定量构效关系研究进展301

8.2.4 纳米定量构效关系模型应用展望303

参考文献303

第9章 纳米材料的环境行为与毒理305

9.1 环境中纳米材料的分离技术306

9.1.1 膜分离306

9.1.2 离心分离308

9.1.3 色谱分离308

9.2 纳米材料的环境行为312

9.2.1 人造材料颗粒在大气中的行为312

9.2.2 人造纳米颗粒在土壤中的行为313

9.2.3 人造纳米材料在水体中的行为315

9.3 纳米材料的环境毒理效应316

9.3.1 大气中的纳米污染物毒理效应316

9.3.2 土壤中的纳米污染物毒理效应317

9.3.3 水体中的纳米污染物毒理效应324

9.4 问题与展望328

参考文献329

索引337