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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