吸入毒理学(原著第3版)(美)哈里·塞勒姆(Harry Salem)、(美)悉尼A.卡茨(Sidney A. Katz)

《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。

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 40...

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。

Dorato（1990）在总结他对吸入研究的材料和方法的回顾时指出，吸入研究已经进行了100多年。虽然基本原理可能变化不大，但吸入技术一直处于不断发展的状态。他的概述描述了在暴露室的设计、试验材料的引入和浓度的测定、毒性评估以及受试者的护理方面取得的重大进展。
除了《吸入毒理学概述》（Dorato, 1990）中描述的进展外，用于毒理学测试的动物替代品的研究已逐渐成为一个热点领域。用无血清培养基培养正常人气管上皮细胞，形成与呼吸道上皮组织极为相似的三维组织样结构。这种材料可从Mat Tek Corporation（马萨诸塞州阿什兰德）以EpiAirways?的形式商购获得。EpiAirways?用于吸入毒理学研究的众多用途包括：在职业领域检测引发哮喘的药物，通过鼻腔途径评估药物的递送效率（Quay et al. 2001）以及与牛鼻外植体进行鼻腔药物运输的比较（Chemuturi et al. 2005）。尽管EpiAirways?已在吸入毒理学研究中得到广泛应用，但作为一个静态模型来描述动态系统还是有所不足。肺芯片模型没有受到这种障碍的困扰。