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針對體外檢測及活細胞研究之應用開發能在複雜流體中檢測分子的光流體表面增強拉曼光譜技術

為了解決玻璃球毒品的問題，作者陳冠穎 這樣論述：

目錄致謝 II摘要 IIIABSTRACT IV目錄 V圖目錄 VII第1章 研究背景 11.1 表面增強拉曼光譜技術 11.2 對複雜溶液檢體進行SERS檢測 31.2.1 透過樣本前處理進行SERS檢測 31.2.2 利用孔隙狀材料進行過濾 71.2.3 聚集奈米粒子 111.3 研究目的 17第2章 實驗方法與材料 192.1 實驗材料 192.2 實驗方法 202.2.1 實驗架設 202.2.2 等離子凝膠液珠

212.2.3 凝膠薄膜 222.2.4 量測流程 23第3章 結果與討論 243.1 不同培養液中檢測腺嘌呤 243.2 實驗參數測試 273.2.1 螢光測試 273.2.2 產生氣泡時間 283.2.3 產生氣泡大小 293.2.4 比較凝膠液珠大小的滲透時間 313.2.5 比較不同百分比的凝膠 333.3 檢測極限與穩定性 343.3.1 檢測極限 343.3.2 SERS效果的穩定性 353.4 在未經處理的細菌溶液中量

測腺嘌呤 363.5 不同材質的奈米粒子的SERS量測結果比較 373.6 凝膠薄膜示意圖 383.7 過氧化氫檢測 393.7.1 檢測機制 393.7.2 酸鹼度測試 413.7.3 反應時間測試 433.7.4 檢測極限與校正曲線 443.7.5 模擬培養細胞環境 453.7.6 映射測試 46第4章 結論與未來展望 49第5章 參考文獻 50圖目錄圖 1 1 拉曼光譜技術簡介。 1圖 1 2 表面增強拉曼光譜技術示意圖4。 2圖 1 3利

用衛星結構粒子量測牛奶中的三聚氰胺。(A). 不同濃度的三聚氰胺拉曼光譜圖。(B). 703 CM-1特徵峰強度隨三聚氰胺濃度的變化18。 3圖 1 4 有機溶劑環己烷分離尿液中毒品跟尿素27。 4圖 1 5 利用不同的拉曼信標檢測細胞內過氧化氫的濃度。(A). MPBA修飾在金粒上。(B). 4-CA修飾在金粒上30-31。 5圖 1 6 藉由溶液中腺嘌呤濃度檢測細菌有無抗藥性。(A). 培養細菌與量測前處理過程。(B). 無抗藥性細菌培養液中腺嘌呤的730 CM-1拉曼特徵峰強度隨時間的變化。(C). 抗藥性細菌培養液中腺嘌呤的730 CM-1拉曼特徵峰強度隨時間的變化4

1。 6圖 1 7利用具有孔隙的材料分離溶液中蛋白質與酵素。(A). 在油相中產生有孔隙的粒子。(B). 不同濃度、孔隙的白光圖。(C). 高、低濃度粒子過濾與未過濾示意圖。(D). 高、低濃度粒子過濾與未過濾量測拉曼光譜圖44。 8圖 1 8 玻璃球殼將牛血清蛋白阻擋在訊號增強範圍外以提高檢測靈敏度。(A). 利用玻璃球殼阻擋牛血清蛋白示意圖。(B). 包覆玻璃球殼的奈米銀粒修飾在毛細管壁上示意圖。(C) 有無待測物的拉曼光譜圖42。 9圖 1 9 多孔隙聚合物膠囊裝備金屬奈米粒子達到過濾與量測拉曼訊號目的。(A). 微凝膠阻擋分子示意圖。(B). 微凝膠明場與TEM圖。(

C). 黑線：純水中量測PHEN。紅線：直接量測血漿中PHEN。綠線：使用微凝膠過濾後量測血漿中PHEN的表面增強拉曼光譜43。 10圖 1 10等離子電將共振聚集奈米粒子與可逆性。(A). 在等離子基板上重複聚集奈米示意圖。(B). 粒子在熱泳效應下移動示意圖。(C). 粒子在電荷作用下移動示意圖45。 11圖 1 11 利用熱泳及熱對流在微流道任意位置聚集奈米粒子量測拉曼訊號。(A). 合成核衛星結構奈米粒子過程。(B). 在微流道中聚集奈米粒子49。 13圖 1 12 雷射加熱產生氣泡藉由MARANGONI EFFECT效應擾動流體中的塑膠微球。(A). 大氣泡側視圖與

粒子擾動情形。(B). 小氣泡側視圖與粒子擾動情形。(C). 大氣泡與粒子擾動示意圖。(D). 小氣泡與粒子擾動示意圖51。 14圖 1 13 雷射產生大小不同大小的氣泡並聚集奈米粒子，與研究氣泡吸附上粒子後的行為。(A). 明場。(B). 暗場。(C). SEM。(D). 圖C放大圖。(E). 氣泡剛產生。(F). 聚集一段時間後。(G). 聚集完成53。 15圖 1 14雷射產生不同形狀的氣泡並聚集金屬奈米粒子量測拉曼訊號。(A) .架設示意圖。(B). 不同形狀對應到的拉曼光譜圖。(C). 不同形狀氣泡示意圖54。 16圖 2 1使用633 NM 雷射加熱修飾奈米金棒的

玻璃基板，加熱產生氣泡且量測拉曼訊號。 20圖 2 2 (A).等離子凝膠液珠滴上奈米金棒基板。(B).奈米金棒修飾在玻片上的SEM圖。紅圓圈表示雷射點大小約為3 µM。 22圖 2 3 (A).等離子凝膠薄膜注入到PDMS井內實體照片。(B). 放大圖。 23圖 2 4 量測過程。(A). 注入含有腺嘌呤的複雜溶液。(B). 腺嘌呤滲透凝膠內部大分子被阻擋在凝膠液珠外部。(C). 雷射加熱產生氣泡聚集銀粒。(D). 降低強度量測訊號。 23圖 3 1 在不同複雜溶液中量測腺嘌呤拉曼訊號。(A). 純水。(B). 1 % 牛血清蛋白 + 1 % 酪蛋白。(C). 10

% 胎牛血清。(D). LB MEDIUM。(E). TSB MEDIUM。紅線：有凝膠阻擋雜質並有加入10 µM 腺嘌呤。藍線：無凝膠阻擋雜質並加入10 µM 腺嘌呤。黑線：有凝膠阻擋雜質且無加入10 µM 腺嘌呤。(F). 牛奶。 紅線：有凝膠阻擋雜質並有加入100 µM 三聚氰胺。藍線：無凝膠阻擋雜質並加入100 µM 三聚氰胺。黑線：有凝膠阻擋雜質且無加入100 µM 三聚氰胺.。 25圖 3 2 不同分子量的螢光在1.5 %瓊脂凝膠阻擋下滲透擴散的能力。(A). STV-ALXA 555、(B). 螢光素在0分鐘時的螢光強度。(C). STV-ALXA 555、(D). 螢光素

在60分鐘時的螢光強度。(E). 0分鐘時螢光強度沿著圖A、B中紅線的螢光剖面圖。(E). 60分鐘時螢光強度沿著圖C、D中紅線的螢光剖面圖。 27圖 3 3浸泡30分鐘後，比較腺嘌呤的拉曼訊號。(A). 氣泡產生30秒。(B). 氣泡產生60秒。與浸泡60分鐘後(C). 氣泡產生30秒。(D). 氣泡產生60秒。 29圖 3 4 利用不同強度的雷射產生不同大小的氣泡比較聚集奈米銀粒後的訊號增強幅度與重複性。(A). 6.2 MW。(B). 10.6 MW。(C). 20.1 MW。(D). 730 CM-1做雷射強度對於訊號的影響。(E) ~ (F). 分別對應到A ~ B雷射強

度所產生的氣泡大小白光影像。藍線：有產生氣泡聚集粒子後量測。橘線：無產生氣泡聚集粒子直接量測。 31圖 3 5 比較不同大小凝膠的滲透時間。(A). 0.5 µL、(B). 1 µL凝膠液珠。 32圖 3 6 不同濃度的凝膠。(A). 1 %、(B). 1.5 %、(C). 2 %對於複雜環境的抵抗能力。複雜溶液中混有藍線：10 µM腺嘌呤。橘線：0 µM腺嘌呤。 33圖 3 7 (A). 不同濃度的腺嘌呤拉曼光譜圖。(B). 730 CM-1特徵峰強度隨腺嘌呤濃度的變化。 35圖 3 8 測試等離子凝膠液珠的穩定性。 36圖 3 9 比較有無大腸桿菌下訊號的差異

。(A). 有凝膠阻擋雜質並有加入10 µM 腺嘌呤。(B). 無凝膠阻擋雜質並加入10 µM。(C). 凝膠阻擋雜質無加入10 µM 腺嘌呤。藍線：無E. COLI。橘線：106 CFU / ML E. COLI。 36圖 3 10 利用銀粒金殼奈米粒子測試在複雜溶液中測試拉曼訊號。(A). DMED + 10 % FBS。(B). 1 % BSA + 1 % CASEIN。(C). LB MEDIUM。(D). TSB MEDIUM。紅線：有凝膠阻擋雜質有加入100 µM腺嘌呤：藍線：沒有凝膠阻擋雜質無加入腺嘌呤。黑線：有凝膠阻擋雜質且無加入100 µM腺嘌呤。 38圖 3 1

1 (A). 凝膠薄膜反應時間。(B). 凝膠薄膜示意圖。 39圖 3 12修飾MPBA的奈米金粒作為SERS信標檢測過氧化氫濃度。(A). MPBA轉化成HTP示意圖。(B). MPBA、(C). HTP表面增強拉曼光譜。 40圖 3 13 測式不同的酸鹼環境對於過氧化氫轉換MPBA為HTP的效率。(A). 純水配置瓊脂凝膠。(B). PH = 9.6的碳酸鹽緩衝液配置瓊脂凝膠。黑線：PH = 9.6的碳酸鹽緩衝液。紅線：PH = 8的TRIS緩衝液。橘線：PH = 7.4磷酸鹽緩衝生理鹽水。綠線：PH = 7純水配置100 µM過氧化氫。藍線：PH = 7純水。 41圖

3 14 瓊脂凝膠分子式。 42圖 3 15 MPBA硼酸自脫水合環。 42圖 3 16轉化率與時間測試。(A).995 CM-1內標分子。(B). 882 CM-1轉化分子。(C).轉化率對時間作圖。 43圖 3 17 在細胞培養液環境中檢測過氧化氫濃度檢測極限與校正曲線。(A). 不同濃度的過氧化氫拉曼光譜圖。(B). 882 CM-1與995 CM-1 特徵峰強度相除隨腺嘌呤濃度的變化。。 44圖 3 18清洗3-MPBA對於訊號的影響。橘線：使用酒精清洗。藍線：使用純水清洗。 45圖 3 19模擬細胞與一般培養環境的轉化率差異。(A). DMEM + 10

% FBS。(B). 1 X PBS配置10 µM過氧化氫。 46圖 3 20 PDMS井中量測五個區域，每個區域量測121個點，每個點間距15 µM分別計算相對標準差。(A). 3.8 %。(B).5.1 %。(C).3.4 %。(D).3.9 %。(E). 6.3 %。(F). 架設與量測區域示意圖。 47