吸入毒理学(原著第3版)(精)

《吸入毒理学》的目标是为实践者和有志学生提供一本实用的教材。它包括科学家在学术上的贡献、商业/工业及政府部门在监管方面的曝光和测试、测试设备和程序、呼吸道过敏和呼吸道的刺激、风险评估、毒理学和毒理学理论建模以及具有毒性作用的一些特殊有毒物质。内容涵盖了从空气中颗粒物的收集和表征，到石棉纤维和纳米颗粒吸入毒理学，到体内反应的肺芯片技术的发展等主题章节。为了加强它的教育用途，一些发人深省的问题和答案已经列在了每一章的结尾。

Harry Salem，理学学士、理学硕士、理学博士，现任马里兰州阿伯丁试验场美国陆军埃奇伍德化学生物中心首席科学家。他曾担任Drexel University、Rutgers University、Temple University和the University of Pennsylvania的访问教授，并在制药行业和商业毒理学实验室担任多种职务。他也曾担任the Journal of Applied Toxicology的主编。他于2001年当选为the Society of Toxicology国会成员，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的成员。 Sidney A. Katz博士，新泽西州卡姆登罗格斯大学化学荣誉退休教授。在此期间，他被邀请到加拿大、英国、德国、匈牙利、斯洛文尼亚和南非担任客座教授。他曾在美国陆军埃奇伍德生化中心（Edgewood Chemical Biological Center）担任研究员，在伦敦大学反应堆中心（University of London Reactor Centre）担任北约高级研究员。他还获得了两项NSF/AEC博士后奖学金。在他的学术生涯之前，他曾在E.I. DuPont de Nemours and Company，Inc.和R.M. Hollingshead Corporation担任技术职务。从1997年到2002年，他担任新泽西州危险废物设施选址专员。他主要致力于环境生物分析化学的研究。

第1章 沉积颗粒物的收集和表征 1.1 引言 1 1.1.1 颗粒物沉积 1 1.1.2 科佩尔港 1 1.1.3 扬尘排放 2 1.1.4 公众健康影响 3 1.1.5 工作目的 3 1.2 材料与方法 4 1.2.1 采样地点及采样方法 4 1.2.2 重量分析 6 1.2.3 金属测定法 7 1.2.4 伽马射线光谱法 7 1.2.5 扫描电子显微镜-X射线荧光光谱法 7 1.2.6 质谱分析 8 1.2.7 定向采样 9 1.3 结果与讨论 10 1.3.1 立法 10 1.3.2 重量分析 10 1.3.3 金属的测定 20 1.3.4 γ射线的测定 21 1.3.5 电子显微镜 22 1.3.6 质谱分析 24 1.3.7 颗粒物沉积与矿石和煤炭运动的相关性 26 1.3.8 定向采样 27 1.4 总结和结论 33 习题 33 致谢 34 参考文献 34 第2章 仅鼻气溶胶暴露系统的设计、操作和性能 2.1 引言 37 2.2 仅鼻暴露 38 2.3 历史 39 2.4 减少动物应激 40 2.5 呼吸数据的获取 40 2.6 可吸入性 41 2.7 气溶胶沉积 43 2.7.1 气溶胶沉积测量 43 2.7.2 气溶胶沉积实验 43 2.7.3 气溶胶沉积预测 44 2.7.4 实验与预测的气溶胶沉积 44 2.8 仅鼻吸入系统的其他应用 45 2.9 小结与讨论 45 习题 46 致谢 47 参考文献 47 第3章 芯片肺 3.1 引言 51 3.2 为何建立芯片肺？ 51 3.3 常用的微加工技术 52 3.3.1 光刻法 52 3.3.2 软光刻 53 3.4 小气道的微流体模型 54 3.4.1 平行板模型 54 3.4.2 微通道模型 55 3.5 肺泡的微流体模型 57 3.5.1 微通道模型 57 3.5.2 微流控末端囊模型 58 3.6 小结 59 习题 60 参考文献 61 第4章 吸入性物质的人体健康风险评估 4.1 基本原则和定义 62 4.1.1 风险和危害评估范例 62 4.1.2 支持风险评估范式的基本假设 62 4.1.3 基本定义 63 4.2 风险评估流程 65 4.2.1 规划和范围界定 65 4.2.2 危害识别 66 4.2.3 剂量反应评估 77 4.2.4 暴露评估 88 4.2.5 风险表征 89 习题 89 参考文献 91 第5章 吸入毒理学概念在风险和后果评估中的应用 5.1 吸入毒理学在职业卫生中的应用 93 5.2 吸入毒理学的应急响应 94 5.3 吸入毒理学在风险和后果评估中的应用 95 5.3.1 确定适当的损伤终点 95 5.3.2 剂量-概率的数学解释 96 5.3.3 包含统计不确定性 101 5.4 小结 103 习题 103 参考文献 105 第6章 剂量和反应时间的时间标度—毒性负荷指数 6.1 引言 106 6.2 时间标度要求的背景 107 6.3 毒理学结果的时间依赖性 109 6.4 Haber法则和毒性负荷指数 113 6.4.1 Haber法则、刺激和影响剂量测定的变量 114 6.4.2 Haber法则、暴露方案和物种差异 116 6.5 危险识别和风险评估的含义 117 6.6 小结 117 习题 118 参考文献 119 第7章 不当使用哈伯法则会导致预测模型错误地估计死亡率 7.1 引言 121 7.2 方法 123 7.3 结果 125 7.4 讨论 127 习题 128 致谢 128 参考文献 128 第8章 基于生理学的吸入动力学建模 8.1 引言 130 8.2 吸入PBPK模型的发展史 131 8.3 挥发性化合物的PBPK建模 133 8.4 CFD建模 134 8.5 CFD-PBPK混合模型 136 8.6 风险评估中的应用 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 结语 147 习题 147 参考文献 148 第9章 基于纳米技术的消费产品的纳米材料吸入暴露 9.1 引言 155 9.1.1 纳米技术及其在研究中的独特地位 155 9.1.2 消费品中纳米材料的生产和使用 156 9.1.3 纳米材料暴露的潜在影响 156 9.2 消费品中的纳米材料 158 9.3 基于纳米技术的消费产品中纳米材料暴露的可能性 161 9.3.1 基于纳米技术的消费品的研究 161 9.3.2 基于纳米技术消费品的分析技术概述 164 9.3.3 调查基于纳米技术的消费品的潜在暴露时面临的挑战 165 9.4 消费品定量吸入暴露评估 167 9.5 小结 171 习题 173 参考文献 173 第10章 理化性质对碳纳米管/纳米纤维和金属氧化物纳米颗粒生物活性的影响 10.1 引言 180 10.2 碳纳米管和碳纳米纤维 180 10.2.1 SWCNT的分散状态 181 10.2.2 金属污染物和氧化应激 181 10.2.3 SWCNT与CNF和石棉 182 10.2.4 MWCNT长度 183 10.2.5 与纤维厚度相关的多壁碳纳米管的团聚状态 183 10.2.6 多壁碳纳米管功能化的影响 183 10.2.7 单壁碳纳米管与多壁碳纳米管 185 10.3 金属氧化物 186 10.3.1 分散状态 186 10.3.2 活性氧生成 186 10.3.3 溶解度 186 10.3.4 金属氧化物纳米颗粒形状和功能化的作用 187 10.3.5 表面涂层 187 10.4 小结 188 习题 188 参考文献 189 第11章 控暴剂毒理学 11.1 引言 192 11.1.1 控暴剂 193 11.1.2 控暴剂历史 193 11.2 控暴剂的化学性质 194 11.2.1 CN：氯苯乙酮（MACE） 194 11.2.2 CS：邻氯苯亚甲基丙二腈 194 11.2.3 CR：二苯并氧氮杂? 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 毒理学效应 199 11.3.2 代谢 200 11.3.3 不同条件下的人体暴露 201 11.3.4 临床症状和体征 202 11.3.5 人体暴露实例 203 11.4 CR 205 11.4.1 毒理学效应 205 11.4.2 人体毒理学 207 11.5 OC 208 11.5.1 毒理学效应 208 11.6 DM 209 11.6.1 毒理学效应 209 11.6.2 人体暴露 210 11.7 芬太尼 211 11.7.1 毒理学效应 211 11.7.2 人体暴露 212 11.8 小结 213 习题 214 免责声明 215 参考文献 215 第12章 失能剂 12.1 引言 224 12.1.1 ICA定义 225 12.2 BZ作为ICA 225 12.2.1 毒代动力学和临床效应 226 12.2.2 吸入毒理学 226 12.2.3 临床检测 227 12.3 芬太尼作为ICA 227 12.3.1 毒代动力学和临床效应 228 12.3.2 吸入毒理学 229 12.3.3 临床检测 229 12.4 小结和讨论 229 习题 230 免责声明 231 参考文献 231 第13章 氨气暴露的危害 13.1 引言 234 13.2 动物毒性数据 234 13.2.1 气味阈值 234 13.2.2 肺/感官刺激 237 13.2.3 急性致死性研究 238 13.2.4 非致死效应 240 13.3 氨气对人体的毒性 240 13.3.1 人体暴露：意外暴露的结果（按时间顺序） 241 13.3.2 志愿者的毒性研究（按时间顺序） 243 13.3.3 建模研究 248 13.4 基于人体数据的结论 250 13.5 来自动物研究的急性疾病和刺激性补充数据 252 13.5.1 肺部刺激数据 252 13.5.2 急性致死率数据 252 13.6 基于动物和人体暴露的结论 255 13.7 环境注意事项 260 13.7.1 北达科他州米诺特市的氨气泄露事件 260 13.7.2 管道氨气泄露 262 13.7.3 杰克兔项目氨气释放 263 习题 264 参考文献 265 第14章 蛇纹石和角闪石石棉 14.1 引言 270 14.1.1 温石棉特征 271 14.1.2 角闪石特征 274 14.2 影响纤维毒理学的因素 275 14.3 体外毒理学 276 14.4 体外生物耐久性 276 14.5 生物持久性 278 14.5.1 高温石棉与温石棉的清除机理 281 14.5.2 短纤维清除 281 14.6 慢性吸入毒理学研究 282 14.6.1 纤维长度 288 14.6.2 样品纯度 289 14.7 流行病学 289 14.8 小结 292 习题 293 参考文献 294 第15章 一种新型细胞培养系统共培养肺原代细胞，集成离散多细胞型共培养系统（IdMOC）：八种卷烟烟气冷凝物和尼古丁的肺细胞毒性 15.1 引言 302 15.2 材料和方法 303 15.2.1 IdMOC实验系统 303 15.2.2 卷烟烟气冷凝物 304 15.2.3 烟碱 304 15.2.4 原代人体细胞 304 15.2.5 其他化学品 304 15.2.6 细胞培养和处理 304 15.2.7 活性测量 305 15.2.8 数据分析 305 15.3 结果 305 15.3.1 CSC的细胞毒性 305 15.3.2 烟碱 308 15.4 讨论 308 习题 310 参考文献 311 第16章　慢性阻塞性肺疾病动物模型（COPD） 16.1 引言 315 16.2 吸烟在慢性阻塞性肺疾病动物模型中的影响 317 16.3 慢性阻塞性肺疾病动物模型概述 317 16.4 人和动物肺的解剖对比分析 318 16.5 卷烟烟气暴露 319 16.6 卷烟烟气暴露的响应评估 320 16.6.1 肺气肿 320 16.6.2 小气道重塑 321 16.6.3 肺动脉高压 322 16.6.4 炎症 322 16.7 对卷烟烟气反应的品系差异 322 16.8 Nrf2和NF-κB在吸烟诱发肺癌中的影响 324 16.8.1 主要抗氧化转录因子Nrf2 324 16.8.2 主要促炎症转录因子NF-κB 325 16.9 小结及未来研究方向 326 习题 327 参考文献 327 第17章 毒物吸入性损伤的处理及医学治疗 17.1 引言 335 17.2 毒物吸入性损伤：一般注意事项 336 17.2.1 问题描述 336 17.2.2 毒性吸入性损伤的发病机制 337 17.2.3 毒物吸入性损伤和ALI/ARDS 338 17.2.4 管理原则和医疗处理 339 17.3 特定毒物的性质和治疗 357 17.3.1 氯 357 17.3.2 光气 363 17.3.3 烟气吸入伤害 371 17.4 小结 378 习题 379 参考文献 380 第18章 结晶二氧化硅暴露的转录组学反应 18.1 引言 400 18.1.1 结晶二氧化硅暴露 400 18.1.2 结晶二氧化硅暴露对健康的影响 400 18.1.3 转录组：一个灵敏且机制相关的毒性靶点 401 18.2 结晶二氧化硅暴露的转录组学反应 401 18.2.1 结晶二氧化硅暴露的转录组反应与二氧化硅诱导的毒性一致 401 18.2.2 结晶二氧化硅和氧化应激 405 18.2.3 结晶二氧化硅和DNA损伤 406 18.2.4 结晶二氧化硅和细胞凋亡 413 18.2.5 结晶二氧化硅和炎症 414 18.2.6 结晶二氧化硅和肺纤维化 416 18.2.7 结晶二氧化硅和癌症 417 18.2.8 结晶二氧化硅致肺毒性的新机制 418 18.3 结晶二氧化硅暴露/毒性预测 419 18.3.1 血液转录组学和结晶二氧化硅的致肺毒性 419 18.3.2 大鼠血液转录组学变化反映结晶二氧化硅的致肺毒性 420 18.3.3 血液转录组的生物信息学分析揭示结晶二氧化硅致肺毒性的分子机制 421 18.3.4 血液基因表达标记预测大鼠亚毒性浓度的结晶二氧化硅暴露 425 18.3.5 血液转录组学监测人体结晶二氧化硅暴露 426 习题 426 参考文献 427 第19章 光气吸入毒性的机制 19.1 引言 436 19.2 光气和光气类物质 437 19.2.1 理化性质和化学反应性 437 19.2.2 急性吸入致死毒性比较 438 19.3 实验模型 439 19.3.1 急性吸入毒性和哈伯法则 439 19.3.2 急性吸入毒性和病理生理学 443 19.3.3 中性粒细胞的致病机理 449 19.3.4 肺部炎症和一氧化氮 450 19.4 光气诱导ALI的推测机理 451 19.5 毒性及物种差异 453 19.6 对策及药物干预 454 19.7 展望 456 习题 456 参考文献 458 第20章 化学战剂和核武器 20.1 引言 465 20.2 化学战简史 465 20.3 化学战剂分类 467 20.3.1 致命化学战剂 471 20.3.2 非致命性化学战剂 475 20.4 美国和俄罗斯联邦的化学战剂储备 476 20.5 核武器 478 20.5.1 主要的核武器类型 478 20.5.2 核爆炸的能量分布 479 20.5.3 电离辐射的化学和生物学效应 482 20.5.4 电离辐射暴露引起的急性放射综合征和癌症 482 20.5.5 辐射激效假说 485 20.5.6 1950～2020年寿命研究和LNT模型 487 20.6 放射性扩散装置（RDD，脏弹）及放射性爆炸装置 487 20.6.1 放射性爆炸造成的健康危害和污染 488 20.6.2 应对放射性扩散装置袭击的准备工作 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年约瑞·舍科钦中毒事件 490 20.7.3 2004年罗曼·采波夫中毒事件 490 20.7.4 2006年亚历山大·利特维年科中毒事件 491 20.8 小结 491 习题 491 参考文献 492 第21章 应急计划指南 21.1 引言 498 21.1.1 社区保护的背景和需要 498 21.1.2 1986年是否有适用于应急计划的健康数据？ 499 21.2 制定应急计划指南 500 21.2.1 应急计划指南的诞生 500 21.2.2 组织资源顾问的角色 500 21.2.3 美国工业卫生协会的作用 500 21.2.4 关注的程度是什么？ 501 21.2.5 什么时段是合适的？ 502 21.2.6 这些数字是如何推导出的？ 503 21.2.7 化学品选择和数据要求 503 21.2.8 评审过程 504 21.2.9 审查中的ERPG发表评论策略 504 21.3 ERPG在应急响应指南中的应用 505 21.3.1 如何使用数据？ 505 21.3.2 使用ERPG数据的限制 506 21.3.3 未来会怎样？ 506 习题 507 参考文献 508 第22章 呼吸系统给药途径的安全性评价 22.1 引言 510 22.2 治疗性吸入气体和蒸气的肺部给药 512 22.3 吸入性气溶胶的肺部给药 512 22.4 吸入性气溶胶的吸收和清除 514 22.5 吸入性气溶胶、气体和蒸气的药物毒性 514 22.6 鼻腔给药治疗 515 22.6.1 鼻—脑传递 518 22.6.2 配方的优点 519 22.7 吸入疗法的安全性评估方法 522 22.7.1 毒性评价参数 524 22.7.2 呼吸安全药理学 529 22.8 治疗性药物的吸入暴露技术 536 22.9 监管指南 539 22.10 毒性数据的作用 539 习题 540 术语解释 540 参考文献 541