氧化鐵納米材料生物效應(yīng)與安全應(yīng)用

前言

氧化鐵納米材料由于其獨(dú)特的超順磁性質(zhì)，成為目前生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的一類納米材料，在磁共振成像和腫瘤治療方面有著很大的優(yōu)勢。由于氧化鐵納米材料在人體內(nèi)的使用，其毒性和毒理學(xué)參數(shù)及相應(yīng)的生物效應(yīng)和安全性等一系列問題就成了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。英國愛丁堡大學(xué)的Ken Donaldson教授說：“納米技術(shù)給工程、電子、醫(yī)學(xué)和信息學(xué)帶來了巨大的極好的機(jī)會，但是對于納米顆粒的廣泛使用給人類健康帶來的潛在威脅有必要進(jìn)行仔細(xì)的研究。”本書由中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所、上海市疾病預(yù)防控制中心、華東理工大學(xué)以及東南大學(xué)的二十多位老師和同學(xué)共同編寫完成。本書除了匯集國內(nèi)外氧化鐵納米材料毒理學(xué)、安全性及生物效應(yīng)的相關(guān)研究結(jié)果外，主要是將我們973課題組近幾年在氧化鐵納米材料毒理學(xué)研究方面所做的工作奉獻(xiàn)給大家。目前，關(guān)于氧化鐵納米材料的安全性問題，全世界報(bào)道得并不多。我們將收集到的結(jié)果在書中一一加以介紹，希望這些數(shù)據(jù)能夠?yàn)閺氖卵趸F納米材料研究方面的科研院所、大專院校的專家學(xué)者、研究生、相關(guān)企業(yè)和消費(fèi)者在其研究、安全生產(chǎn)和使用方面提供有價(jià)值的信息。《氧化鐵納米材料生物效應(yīng)與安全應(yīng)用》一書共分8章。第1章介紹了氧化鐵納米材料在磁共振成像檢測、基因工程、腫瘤熱療、涂料等領(lǐng)域的應(yīng)用情況；第2章介紹了氧化鐵納米材料的物理、生物以及化學(xué)等制備方法；第3章介紹了氧化鐵納米材料的電磁性能、力學(xué)性能、熱學(xué)性能、光學(xué)性能以及XRI）表征、透射電鏡及光譜分析、掃描電鏡分析、團(tuán)簇的掃描探針顯微術(shù)、光譜學(xué)和磁共振表征；第4章介紹了不同途徑（經(jīng)消化道、經(jīng)呼吸道、經(jīng)腹腔、經(jīng)靜脈等）氧化鐵納米材料的毒性，包括急性毒性和亞急（慢）性毒性；第5章介紹了氧化鐵納米材料的致突變試驗(yàn)以及毒物代謝動力學(xué)研究的結(jié)果；第6章介紹了國內(nèi)外氧化鐵納米材料的生物相容性標(biāo)準(zhǔn)以及離體細(xì)胞的毒性研究結(jié)果；第7章為氧化鐵納米材料毒性解決方案，主要介紹了幾種不同修飾方法降低納米材料毒性的可能性；第8章主要對氧化鐵納米材料的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，并探討了今后尚需進(jìn)一步研究的內(nèi)容和方向。

內(nèi)容概要

氧化鐵納米材料是醫(yī)學(xué)上應(yīng)用最為廣泛的納米材料。它以獨(dú)特的超順磁性在磁共振成像造影和腫瘤的磁靶向熱療方面得到了良好的應(yīng)用，受到醫(yī)學(xué)專家的青睞。本書以大量的圖表、翔實(shí)的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)地介紹了氧化鐵納米材料的生物效應(yīng)、毒理學(xué)及安全性解決方案的國內(nèi)外最新研究成果。主要包括氧化鐵納米材料的應(yīng)用領(lǐng)域、制造方法、特性與表征、一般毒性、致突變性、代謝動力學(xué)、生物相容性、細(xì)胞毒理學(xué)、安全性解決方案、總結(jié)與展望等方面的內(nèi)容。    本書可作為相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生、研究生和教學(xué)科研人員的參考書，也可供生物醫(yī)學(xué)工程、磁共振成像、腫瘤治療、分析檢測、納米生產(chǎn)企業(yè)、政府管理部門、安全評估部門和預(yù)防醫(yī)學(xué)技術(shù)人員閱讀和參考。

作者簡介

唐萌，博士、教授，現(xiàn)任東南大學(xué)毒理研究所所長，《東南大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)》主編。曾任東南大學(xué)毒理教研室主任、勞動與環(huán)境衛(wèi)生學(xué)系主任、公共衛(wèi)生學(xué)院副院長等職。兼任中國毒理學(xué)會免疫毒理專業(yè)委員會委員。2002-2004年在德國及美國做訪問學(xué)者。近五年來在國內(nèi)外核心期刊發(fā)表

書籍目錄

《納米科學(xué)技術(shù)大系》序《納米安全性叢書》序前言第1章　氧化鐵納米材料的應(yīng)用領(lǐng)域　1.1　在磁共振成像檢測和生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用　　1.1.1　新一代氧化鐵微粒磁共振成像造影劑　　1.1.2　檢測超順磁氧化鐵微粒的磁共振成像方法　　1.1.3　以超順磁氧化鐵微粒為探針的磁共振細(xì)胞影像　　1.1.4　以超順磁氧化鐵微粒為探針的磁共振分子影像　　1.1.5　小結(jié)　1.2　在基因工程中的作用　　1.2.1　基因工程的概念　　1.2.2　基因載體的性質(zhì)　　1.2.3　磁性氧化鐵納米粒的特點(diǎn)　　1.2.4　在基因工程中應(yīng)用的基礎(chǔ)研究　　1.2.5　在基因工程中的應(yīng)用前景　1.3　在腫瘤熱療中的應(yīng)用　　1.3.1　腫瘤磁靶向熱療的概念及原理　　1.3.2　應(yīng)用于腫瘤磁靶向熱療的磁性納米粒種類　　1.3.3　在腫瘤熱療中的應(yīng)用　　1.3.4　問題與展望　1.4　在涂料中的應(yīng)用　　1.4.1　在油漆中的應(yīng)用　　1.4.2　在新型涂料中的應(yīng)用　1.5　在其他方面的應(yīng)用　　1.5.1　在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用　　1.5.2　在催化領(lǐng)域的應(yīng)用　參考文獻(xiàn)第2章　氧化鐵納米材料的制備方法　2.1　物理制備方法　　2.1.1　高能機(jī)械球磨法　　2.1.2　超聲沉淀法　　2.1.3　噴霧熱解法　　2.1.4　冷凍干燥法　　2.1.5　物理氣相沉積法　　2.1.6　惰性氣體冷凝法　2.2　生物合成方法　2.3　化學(xué)制備方法　　2.3.1　化學(xué)沉淀法　　2.3.2　模板法　　2.3.3　水熱法　　2.3.4　高溫分解法　　2.3.5　溶膠-凝膠法　　2.3.6　多元醇法　　2.3.7　氣相法　　2.3.8　超聲波分解　　2.3.9　流動注射合成　　2.3.10　電化學(xué)方法　參考文獻(xiàn)第3章　氧化鐵納米材料的特性與表征　3.1　氧化鐵納米材料的特性　　3.1.1　電磁性能　　3.1.2　力學(xué)性能　　3.1.3　熱學(xué)性能　　3.1.4　光學(xué)性能　3.2　氧化鐵納米材料的表征　　3.2.1　氧化鐵納米材料的x射線衍射表征　　3.2.2　氧化鐵納米材料的透射電鏡及光譜分析　　3.2.3　氧化鐵納米材料的掃描電鏡分析　　3.2.4　氧化鐵納米材料的掃描探針顯微術(shù)　　3.2.5　氧化鐵納米材料的光譜學(xué)和磁共振表征　參考文獻(xiàn)第4章　氧化鐵納米材料的一般毒性　4.1　急性毒性　　4.1.1　經(jīng)消化道急性毒性　　……第5章　氧化鐵納米材料的致突變試驗(yàn)和代謝動力學(xué)研究第6章　氧化鐵納米材料的生物相容性及細(xì)胞毒理學(xué)研究第7章　氧化鐵綱米材料毒性解決方案第8章　總結(jié)與展望

章節(jié)摘錄

插圖：1.1.2 檢測超順磁氧化鐵微粒的磁共振成像方法當(dāng)存在外加磁場時(shí)，超順磁氧化鐵微粒會產(chǎn)生巨大的磁矩，導(dǎo)致其周圍局部磁場的不均勻性，并且它還會與周圍的水質(zhì)子發(fā)生偶極相互作用，這些效應(yīng)縮短了周圍水質(zhì)子的縱向弛豫時(shí)間（T1）和橫向弛豫時(shí)間（T2），有關(guān)這方面的理論分析在很多文獻(xiàn)中都有深入的討論。由于超順磁氧化鐵微粒改變了其周圍水質(zhì)子的弛豫時(shí)間，其所在位置的磁共振信號強(qiáng)度就會發(fā)生變化，因此可通過磁共振成像的方法檢測到它們在生物組織中所處的位置。不過，磁共振圖像上所觀測到的超順磁氧化鐵微粒對磁共振信號強(qiáng)度的影響還與成像參數(shù)的選擇有關(guān)。采用不同的成像方法，超順磁氧化鐵微粒所在區(qū)域在圖像上的信號強(qiáng)度變化不同。如采用長回波時(shí)間（TE）的成像序列（即T2或T2加權(quán)），超順磁氧化鐵微粒所在區(qū)域的信號強(qiáng)度降低，呈暗信號；如采用短TE（回波時(shí)間）、短TR（恢復(fù)時(shí)間）的成像序列（即T1加權(quán)），超順磁氧化鐵微粒所處區(qū)域的信號強(qiáng)度增強(qiáng)，呈亮信號。超順磁氧化鐵微粒造影劑對組織的T1、T2的影響還取決于顆粒大小。隨著粒徑的增加，造影劑的T2弛豫率逐漸增大，T1弛豫率逐漸減小。因此，對于T2弛豫效果明顯的SPK）造影劑來說，一般采用T2／T2+加權(quán)像來檢測；而對于尺寸小的、單分散性好的LISPIO造影劑，則一般采用T1加權(quán)成像，但有時(shí)也用T2／T加權(quán)像來檢測。

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