吸入毒理学

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