《吸入毒理學(xué)》的目標(biāo)是為實(shí)踐者和有志學(xué)生提供一本實(shí)用的教材。它包括科學(xué)家在學(xué)術(shù)上的貢獻(xiàn)、商業(yè)/工業(yè)及政府部門在監(jiān)管方面的曝光和測(cè)試、測(cè)試設(shè)備和程序、呼吸道過(guò)敏和呼吸道的刺激、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、毒理學(xué)和毒理學(xué)理論建模以及具有毒性作用的一些特殊有毒物質(zhì)。內(nèi)容涵蓋了從空氣中顆粒物的收集和表征，到石棉纖維和納米顆粒吸入毒理學(xué)，到體內(nèi)反應(yīng)的肺芯片技術(shù)的發(fā)展等主題章節(jié)。為了加強(qiáng)它的教育用途，一些發(fā)人深省的問(wèn)題和答案已經(jīng)列在了每一章的結(jié)尾。
Harry Salem，理學(xué)學(xué)士、理學(xué)碩士、理學(xué)博士，現(xiàn)任馬里蘭州阿伯丁試驗(yàn)場(chǎng)美國(guó)陸軍埃奇伍德化學(xué)生物中心首席科學(xué)家。他曾擔(dān)任Drexel University、Rutgers University、Temple University和the University of Pennsylvania的訪問(wèn)教授，并在制藥行業(yè)和商業(yè)毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任多種職務(wù)。他也曾擔(dān)任the Journal of Applied Toxicology的主編。他于2001年當(dāng)選為the Society of Toxicology國(guó)會(huì)成員，也是the New York Academy of Sciences、the American College of Clinical Pharmacology、the American College of Toxicology和the Academy of Toxicological Sciences的成員。
Sidney A. Katz博士，新澤西州卡姆登羅格斯大學(xué)化學(xué)榮譽(yù)退休教授。在此期間，他被邀請(qǐng)到加拿大、英國(guó)、德國(guó)、匈牙利、斯洛文尼亞和南非擔(dān)任客座教授。他曾在美國(guó)陸軍埃奇伍德生化中心（Edgewood Chemical Biological Center）擔(dān)任研究員，在倫敦大學(xué)反應(yīng)堆中心（University of London Reactor Centre）擔(dān)任北約高級(jí)研究員。他還獲得了兩項(xiàng)NSF/AEC博士后獎(jiǎng)學(xué)金。在他的學(xué)術(shù)生涯之前，他曾在E.I. DuPont de Nemours and Company，Inc.和R.M. Hollingshead Corporation擔(dān)任技術(shù)職務(wù)。從1997年到2002年，他擔(dān)任新澤西州危險(xiǎn)廢物設(shè)施選址專員。他主要致力于環(huán)境生物分析化學(xué)的研究。
第1章 沉積顆粒物的收集和表征
1.1 引言 1
1.1.1 顆粒物沉積 1
1.1.2 科佩爾港 1
1.1.3 揚(yáng)塵排放 2
1.1.4 公眾健康影響 3
1.1.5 工作目的 3
1.2 材料與方法 4
1.2.1 采樣地點(diǎn)及采樣方法 4
1.2.2 重量分析 6
1.2.3 金屬測(cè)定法 7
1.2.4 伽馬射線光譜法 7
1.2.5 掃描電子顯微鏡-X射線熒光光譜法 7
1.2.6 質(zhì)譜分析 8
1.2.7 定向采樣 9
1.3 結(jié)果與討論 10
1.3.1 立法 10
1.3.2 重量分析 10
1.3.3 金屬的測(cè)定 20
1.3.4 γ射線的測(cè)定 21
1.3.5 電子顯微鏡 22
1.3.6 質(zhì)譜分析 24
1.3.7 顆粒物沉積與礦石和煤炭運(yùn)動(dòng)的相關(guān)性 26
1.3.8 定向采樣 27
1.4 總結(jié)和結(jié)論 33
習(xí)題 33
致謝 34
參考文獻(xiàn) 34
第2章 僅鼻氣溶膠暴露系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、操作和性能
2.1 引言 37
2.2 僅鼻暴露 38
2.3 歷史 39
2.4 減少動(dòng)物應(yīng)激 40
2.5 呼吸數(shù)據(jù)的獲取 40
2.6 可吸入性 41
2.7 氣溶膠沉積 43
2.7.1 氣溶膠沉積測(cè)量 43
2.7.2 氣溶膠沉積實(shí)驗(yàn) 43
2.7.3 氣溶膠沉積預(yù)測(cè) 44
2.7.4 實(shí)驗(yàn)與預(yù)測(cè)的氣溶膠沉積 44
2.8 僅鼻吸入系統(tǒng)的其他應(yīng)用 45
2.9 小結(jié)與討論 45
習(xí)題 46
致謝 47
參考文獻(xiàn) 47
第3章 芯片肺
3.1 引言 51
3.2 為何建立芯片肺？ 51
3.3 常用的微加工技術(shù) 52
3.3.1 光刻法 52
3.3.2 軟光刻 53
3.4 小氣道的微流體模型 54
3.4.1 平行板模型 54
3.4.2 微通道模型 55
3.5 肺泡的微流體模型 57
3.5.1 微通道模型 57
3.5.2 微流控末端囊模型 58
3.6 小結(jié) 59
習(xí)題 60
參考文獻(xiàn) 61
第4章 吸入性物質(zhì)的人體健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
4.1 基本原則和定義 62
4.1.1 風(fēng)險(xiǎn)和危害評(píng)估范例 62
4.1.2 支持風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估范式的基本假設(shè) 62
4.1.3 基本定義 63
4.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程 65
4.2.1 規(guī)劃和范圍界定 65
4.2.2 危害識(shí)別 66
4.2.3 劑量反應(yīng)評(píng)估 77
4.2.4 暴露評(píng)估 88
4.2.5 風(fēng)險(xiǎn)表征 89
習(xí)題 89
參考文獻(xiàn) 91
第5章 吸入毒理學(xué)概念在風(fēng)險(xiǎn)和后果評(píng)估中的應(yīng)用
5.1 吸入毒理學(xué)在職業(yè)衛(wèi)生中的應(yīng)用 93
5.2 吸入毒理學(xué)的應(yīng)急響應(yīng) 94
5.3 吸入毒理學(xué)在風(fēng)險(xiǎn)和后果評(píng)估中的應(yīng)用 95
5.3.1 確定適當(dāng)?shù)膿p傷終點(diǎn) 95
5.3.2 劑量-概率的數(shù)學(xué)解釋 96
5.3.3 包含統(tǒng)計(jì)不確定性 101
5.4 小結(jié) 103
習(xí)題 103
參考文獻(xiàn) 105
第6章 劑量和反應(yīng)時(shí)間的時(shí)間標(biāo)度—毒性負(fù)荷指數(shù)
6.1 引言 106
6.2 時(shí)間標(biāo)度要求的背景 107
6.3 毒理學(xué)結(jié)果的時(shí)間依賴性 109
6.4 Haber法則和毒性負(fù)荷指數(shù) 113
6.4.1 Haber法則、刺激和影響劑量測(cè)定的變量 114
6.4.2 Haber法則、暴露方案和物種差異 116
6.5 危險(xiǎn)識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的含義 117
6.6 小結(jié) 117
習(xí)題 118
參考文獻(xiàn) 119
第7章 不當(dāng)使用哈伯法則會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)模型錯(cuò)誤地估計(jì)死亡率
7.1 引言 121
7.2 方法 123
7.3 結(jié)果 125
7.4 討論 127
習(xí)題 128
致謝 128
參考文獻(xiàn) 128
第8章 基于生理學(xué)的吸入動(dòng)力學(xué)建模
8.1 引言 130
8.2 吸入PBPK模型的發(fā)展史 131
8.3 揮發(fā)性化合物的PBPK建模 133
8.4 CFD建模 134
8.5 CFD-PBPK混合模型 136
8.6 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用 137
8.7 PBPK建模示例：氯乙烯 137
8.8 CFD建模示例：丙烯醛 142
8.9 結(jié)語(yǔ) 147
習(xí)題 147
參考文獻(xiàn) 148
第9章 基于納米技術(shù)的消費(fèi)產(chǎn)品的納米材料吸入暴露
9.1 引言 155
9.1.1 納米技術(shù)及其在研究中的獨(dú)特地位 155
9.1.2 消費(fèi)品中納米材料的生產(chǎn)和使用 156
9.1.3 納米材料暴露的潛在影響 156
9.2 消費(fèi)品中的納米材料 158
9.3 基于納米技術(shù)的消費(fèi)產(chǎn)品中納米材料暴露的可能性 161
9.3.1 基于納米技術(shù)的消費(fèi)品的研究 161
9.3.2 基于納米技術(shù)消費(fèi)品的分析技術(shù)概述 164
9.3.3 調(diào)查基于納米技術(shù)的消費(fèi)品的潛在暴露時(shí)面臨的挑戰(zhàn) 165
9.4 消費(fèi)品定量吸入暴露評(píng)估 167
9.5 小結(jié) 171
習(xí)題 173
參考文獻(xiàn) 173
第10章 理化性質(zhì)對(duì)碳納米管/納米纖維和金屬氧化物納米顆粒生物活性的影響
10.1 引言 180
10.2 碳納米管和碳納米纖維 180
10.2.1 SWCNT的分散狀態(tài) 181
10.2.2 金屬污染物和氧化應(yīng)激 181
10.2.3 SWCNT與CNF和石棉 182
10.2.4 MWCNT長(zhǎng)度 183
10.2.5 與纖維厚度相關(guān)的多壁碳納米管的團(tuán)聚狀態(tài) 183
10.2.6 多壁碳納米管功能化的影響 183
10.2.7 單壁碳納米管與多壁碳納米管 185
10.3 金屬氧化物 186
10.3.1 分散狀態(tài) 186
10.3.2 活性氧生成 186
10.3.3 溶解度 186
10.3.4 金屬氧化物納米顆粒形狀和功能化的作用 187
10.3.5 表面涂層 187
10.4 小結(jié) 188
習(xí)題 188
參考文獻(xiàn) 189
第11章 控暴劑毒理學(xué)
11.1 引言 192
11.1.1 控暴劑 193
11.1.2 控暴劑歷史 193
11.2 控暴劑的化學(xué)性質(zhì) 194
11.2.1 CN：氯苯乙酮（MACE） 194
11.2.2 CS：鄰氯苯亞甲基丙二腈 194
11.2.3 CR：二苯并氧氮雜? 196
11.2.4 OC 196
11.2.5 DM（AdAmSITE） 198
11.2.6 芬太尼 198
11.3 CS 199
11.3.1 毒理學(xué)效應(yīng) 199
11.3.2 代謝 200
11.3.3 不同條件下的人體暴露 201
11.3.4 臨床癥狀和體征 202
11.3.5 人體暴露實(shí)例 203
11.4 CR 205
11.4.1 毒理學(xué)效應(yīng) 205
11.4.2 人體毒理學(xué) 207
11.5 OC 208
11.5.1 毒理學(xué)效應(yīng) 208
11.6 DM 209
11.6.1 毒理學(xué)效應(yīng) 209
11.6.2 人體暴露 210
11.7 芬太尼 211
11.7.1 毒理學(xué)效應(yīng) 211
11.7.2 人體暴露 212
11.8 小結(jié) 213
習(xí)題 214
免責(zé)聲明 215
參考文獻(xiàn) 215
第12章 失能劑
12.1 引言 224
12.1.1 ICA定義 225
12.2 BZ作為ICA 225
12.2.1 毒代動(dòng)力學(xué)和臨床效應(yīng) 226
12.2.2 吸入毒理學(xué) 226
12.2.3 臨床檢測(cè) 227
12.3 芬太尼作為ICA 227
12.3.1 毒代動(dòng)力學(xué)和臨床效應(yīng) 228
12.3.2 吸入毒理學(xué) 229
12.3.3 臨床檢測(cè) 229
12.4 小結(jié)和討論 229
習(xí)題 230
免責(zé)聲明 231
參考文獻(xiàn) 231
第13章 氨氣暴露的危害
13.1 引言 234
13.2 動(dòng)物毒性數(shù)據(jù) 234
13.2.1 氣味閾值 234
13.2.2 肺/感官刺激 237
13.2.3 急性致死性研究 238
13.2.4 非致死效應(yīng) 240
13.3 氨氣對(duì)人體的毒性 240
13.3.1 人體暴露：意外暴露的結(jié)果（按時(shí)間順序） 241
13.3.2 志愿者的毒性研究（按時(shí)間順序） 243
13.3.3 建模研究 248
13.4 基于人體數(shù)據(jù)的結(jié)論 250
13.5 來(lái)自動(dòng)物研究的急性疾病和刺激性補(bǔ)充數(shù)據(jù) 252
13.5.1 肺部刺激數(shù)據(jù) 252
13.5.2 急性致死率數(shù)據(jù) 252
13.6 基于動(dòng)物和人體暴露的結(jié)論 255
13.7 環(huán)境注意事項(xiàng) 260
13.7.1 北達(dá)科他州米諾特市的氨氣泄露事件 260
13.7.2 管道氨氣泄露 262
13.7.3 杰克兔項(xiàng)目氨氣釋放 263
習(xí)題 264
參考文獻(xiàn) 265
第14章 蛇紋石和角閃石石棉
14.1 引言 270
14.1.1 溫石棉特征 271
14.1.2 角閃石特征 274
14.2 影響纖維毒理學(xué)的因素 275
14.3 體外毒理學(xué) 276
14.4 體外生物耐久性 276
14.5 生物持久性 278
14.5.1 高溫石棉與溫石棉的清除機(jī)理 281
14.5.2 短纖維清除 281
14.6 慢性吸入毒理學(xué)研究 282
14.6.1 纖維長(zhǎng)度 288
14.6.2 樣品純度 289
14.7 流行病學(xué) 289
14.8 小結(jié) 292
習(xí)題 293
參考文獻(xiàn) 294
第15章 一種新型細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)共培養(yǎng)肺原代細(xì)胞，集成離散多細(xì)胞型共培養(yǎng)系統(tǒng)（IdMOC）：八種卷煙煙氣冷凝物和尼古丁的肺細(xì)胞毒性
15.1 引言 302
15.2 材料和方法 303
15.2.1 IdMOC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 303
15.2.2 卷煙煙氣冷凝物 304
15.2.3 煙堿 304
15.2.4 原代人體細(xì)胞 304
15.2.5 其他化學(xué)品 304
15.2.6 細(xì)胞培養(yǎng)和處理 304
15.2.7 活性測(cè)量 305
15.2.8 數(shù)據(jù)分析 305
15.3 結(jié)果 305
15.3.1 CSC的細(xì)胞毒性 305
15.3.2 煙堿 308
15.4 討論 308
習(xí)題 310
參考文獻(xiàn) 311
第16章 慢性阻塞性肺疾病動(dòng)物模型（COPD）
16.1 引言 315
16.2 吸煙在慢性阻塞性肺疾病動(dòng)物模型中的影響 317
16.3 慢性阻塞性肺疾病動(dòng)物模型概述 317
16.4 人和動(dòng)物肺的解剖對(duì)比分析 318
16.5 卷煙煙氣暴露 319
16.6 卷煙煙氣暴露的響應(yīng)評(píng)估 320
16.6.1 肺氣腫 320
16.6.2 小氣道重塑 321
16.6.3 肺動(dòng)脈高壓 322
16.6.4 炎癥 322
16.7 對(duì)卷煙煙氣反應(yīng)的品系差異 322
16.8 Nrf2和NF-κB在吸煙誘發(fā)肺癌中的影響 324
16.8.1 主要抗氧化轉(zhuǎn)錄因子Nrf2 324
16.8.2 主要促炎癥轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 325
16.9 小結(jié)及未來(lái)研究方向 326
習(xí)題 327
參考文獻(xiàn) 327
第17章 毒物吸入性損傷的處理及醫(yī)學(xué)治療
17.1 引言 335
17.2 毒物吸入性損傷：一般注意事項(xiàng) 336
17.2.1 問(wèn)題描述 336
17.2.2 毒性吸入性損傷的發(fā)病機(jī)制 337
17.2.3 毒物吸入性損傷和ALI/ARDS 338
17.2.4 管理原則和醫(yī)療處理 339
17.3 特定毒物的性質(zhì)和治療 357
17.3.1 氯 357
17.3.2 光氣 363
17.3.3 煙氣吸入傷害 371
17.4 小結(jié) 378
習(xí)題 379
參考文獻(xiàn) 380
第18章 結(jié)晶二氧化硅暴露的轉(zhuǎn)錄組學(xué)反應(yīng)
18.1 引言 400
18.1.1 結(jié)晶二氧化硅暴露 400
18.1.2 結(jié)晶二氧化硅暴露對(duì)健康的影響 400
18.1.3 轉(zhuǎn)錄組：一個(gè)靈敏且機(jī)制相關(guān)的毒性靶點(diǎn) 401
18.2 結(jié)晶二氧化硅暴露的轉(zhuǎn)錄組學(xué)反應(yīng) 401
18.2.1 結(jié)晶二氧化硅暴露的轉(zhuǎn)錄組反應(yīng)與二氧化硅誘導(dǎo)的毒性一致 401
18.2.2 結(jié)晶二氧化硅和氧化應(yīng)激 405
18.2.3 結(jié)晶二氧化硅和DNA損傷 406
18.2.4 結(jié)晶二氧化硅和細(xì)胞凋亡 413
18.2.5 結(jié)晶二氧化硅和炎癥 414
18.2.6 結(jié)晶二氧化硅和肺纖維化 416
18.2.7 結(jié)晶二氧化硅和癌癥 417
18.2.8 結(jié)晶二氧化硅致肺毒性的新機(jī)制 418
18.3 結(jié)晶二氧化硅暴露/毒性預(yù)測(cè) 419
18.3.1 血液轉(zhuǎn)錄組學(xué)和結(jié)晶二氧化硅的致肺毒性 419
18.3.2 大鼠血液轉(zhuǎn)錄組學(xué)變化反映結(jié)晶二氧化硅的致肺毒性 420
18.3.3 血液轉(zhuǎn)錄組的生物信息學(xué)分析揭示結(jié)晶二氧化硅致肺毒性的分子機(jī)制 421
18.3.4 血液基因表達(dá)標(biāo)記預(yù)測(cè)大鼠亞毒性濃度的結(jié)晶二氧化硅暴露 425
18.3.5 血液轉(zhuǎn)錄組學(xué)監(jiān)測(cè)人體結(jié)晶二氧化硅暴露 426
習(xí)題 426
參考文獻(xiàn) 427
第19章 光氣吸入毒性的機(jī)制
19.1 引言 436
19.2 光氣和光氣類物質(zhì) 437
19.2.1 理化性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)性 437
19.2.2 急性吸入致死毒性比較 438
19.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?439
19.3.1 急性吸入毒性和哈伯法則 439
19.3.2 急性吸入毒性和病理生理學(xué) 443
19.3.3 中性粒細(xì)胞的致病機(jī)理 449
19.3.4 肺部炎癥和一氧化氮 450
19.4 光氣誘導(dǎo)ALI的推測(cè)機(jī)理 451
19.5 毒性及物種差異 453
19.6 對(duì)策及藥物干預(yù) 454
19.7 展望 456
習(xí)題 456
參考文獻(xiàn) 458
第20章 化學(xué)戰(zhàn)劑和核武器
20.1 引言 465
20.2 化學(xué)戰(zhàn)簡(jiǎn)史 465
20.3 化學(xué)戰(zhàn)劑分類 467
20.3.1 致命化學(xué)戰(zhàn)劑 471
20.3.2 非致命性化學(xué)戰(zhàn)劑 475
20.4 美國(guó)和俄羅斯聯(lián)邦的化學(xué)戰(zhàn)劑儲(chǔ)備 476
20.5 核武器 478
20.5.1 主要的核武器類型 478
20.5.2 核爆炸的能量分布 479
20.5.3 電離輻射的化學(xué)和生物學(xué)效應(yīng) 482
20.5.4 電離輻射暴露引起的急性放射綜合征和癌癥 482
20.5.5 輻射激效假說(shuō) 485
20.5.6 1950～2020年壽命研究和LNT模型 487
20.6 放射性擴(kuò)散裝置（RDD，臟彈）及放射性爆炸裝置 487
20.6.1 放射性爆炸造成的健康危害和污染 488
20.6.2 應(yīng)對(duì)放射性擴(kuò)散裝置襲擊的準(zhǔn)備工作 489
20.7 蓄意放射性中毒 489
20.7.1 1957年尼古拉·科赫洛夫中毒事件 490
20.7.2 2003年約瑞·舍科欽中毒事件 490
20.7.3 2004年羅曼·采波夫中毒事件 490
20.7.4 2006年亞歷山大·利特維年科中毒事件 491
20.8 小結(jié) 491
習(xí)題 491
參考文獻(xiàn) 492
第21章 應(yīng)急計(jì)劃指南
21.1 引言 498
21.1.1 社區(qū)保護(hù)的背景和需要 498
21.1.2 1986年是否有適用于應(yīng)急計(jì)劃的健康數(shù)據(jù)？ 499
21.2 制定應(yīng)急計(jì)劃指南 500
21.2.1 應(yīng)急計(jì)劃指南的誕生 500
21.2.2 組織資源顧問(wèn)的角色 500
21.2.3 美國(guó)工業(yè)衛(wèi)生協(xié)會(huì)的作用 500
21.2.4 關(guān)注的程度是什么？ 501
21.2.5 什么時(shí)段是合適的？ 502
21.2.6 這些數(shù)字是如何推導(dǎo)出的？ 503
21.2.7 化學(xué)品選擇和數(shù)據(jù)要求 503
21.2.8 評(píng)審過(guò)程 504
21.2.9 審查中的ERPG發(fā)表評(píng)論策略 504
21.3 ERPG在應(yīng)急響應(yīng)指南中的應(yīng)用 505
21.3.1 如何使用數(shù)據(jù)？ 505
21.3.2 使用ERPG數(shù)據(jù)的限制 506
21.3.3 未來(lái)會(huì)怎樣？ 506
習(xí)題 507
參考文獻(xiàn) 508
第22章 呼吸系統(tǒng)給藥途徑的安全性評(píng)價(jià)
22.1 引言 510
22.2 治療性吸入氣體和蒸氣的肺部給藥 512
22.3 吸入性氣溶膠的肺部給藥 512
22.4 吸入性氣溶膠的吸收和清除 514
22.5 吸入性氣溶膠、氣體和蒸氣的藥物毒性 514
22.6 鼻腔給藥治療 515
22.6.1 鼻—腦傳遞 518
22.6.2 配方的優(yōu)點(diǎn) 519
22.7 吸入療法的安全性評(píng)估方法 522
22.7.1 毒性評(píng)價(jià)參數(shù) 524
22.7.2 呼吸安全藥理學(xué) 529
22.8 治療性藥物的吸入暴露技術(shù) 536
22.9 監(jiān)管指南 539
22.10 毒性數(shù)據(jù)的作用 539
習(xí)題 540
術(shù)語(yǔ)解釋 540
參考文獻(xiàn) 541
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