臺灣博碩士論文加值系統

在本研究中，我們將會使用熱泳來操縱及聚集粒子。熱泳為利用溫度梯度來使粒子移動的一種，熱泳的移動方向可以區分為趨向熱或是遠離熱。對於不同特性的粒子及環境下熱泳的移動皆會有靈敏反應。並且可以利用簡單的架設如:雷射或其他方法來產生溫度梯度來使液體中的粒子移動。在此我們利用1064 nm雷射來加熱玻璃基板產生溫度梯度來聚集表面包覆有鏈親和素的磁珠微粒。此外，我們利用熱泳效應來聚集有SERS效果的核殼衛星結構。我們有粒用塑膠膠體微粒及玻璃珠微粒作為核來合成有SERS效果的衛星結構。我們聚集這些衛星結構來增強拉曼訊號。我們使用拉曼光譜儀的雷射來產生溫度梯度，不需要其他的光學架設，我們已經可以看到藉由聚集這些衛星結構可以提供較好的拉曼訊號增強。

In this study, we will use thermophoresis to manipulate and accumulate particle. Thermophoresis is an effect about the motion of molecules along a temperature gradient. Because of thermophoretic effects, molecules can move either towards or away from the hotter regions. It has been known that thermophoresis is sensitive to the properties of the surrounding medium and the molecules, and it is possible to move molecules in liquids by simply creating a temperature gradient using laser or other means. In this study we demonstrate that we can use 1064 nm-laser to create a temperature gradient to assemble streptavidin-coated magnetic beads. In addition, we use thermophoretic effects to assemble synthesized SERS-active core-satellite nanostructure. We have synthesized two kinds of core-satellite nanostructures using either silica or polystyrene bead as the core. We accumulate the SERS-active nanostructures to increase Raman signals. We create the temperature gradient using the laser used for SERS measurement, so no additional optical setup is needed. We demonstrate that the accumulated core-satellite nanostructures can provide better Raman enhancement.

致謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vi
第一章 序論 - 1 -
1.1 光流體介紹 - 2 -
1.1.1 光流體簡介 - 2 -
1.2 熱泳效應介紹 - 7 -
1.2.1 熱泳效應簡介 - 8 -
1.2.2 利用熱泳效應移動奈米粒子及生物分子 - 16 -
1.2.3 熱泳效應在生物醫學之應用 - 24 -
1.3 表面增強拉曼光譜技術介紹 - 30 -
1.3.1 拉曼光譜技術簡介 - 31 -
1.3.2 表面增強拉曼技術簡介 - 32 -
1.4 研究動機與目標 - 35 -
第二章 儀器系統建立與檢測方法 - 37 -
2.1 利用熱泳效應聚集粒子形成單層堆積 - 37 -
2.1.1 光學架設及微流道製作 - 37 -
2.1.2 溫控系統 - 38 -
2.1.3 材料與實驗方法 - 39 -
2.2 利用熱泳效應聚集SERS結構以增強拉曼光譜 - 40 -
2.2.1 光學架設及降溫基板 - 40 -
2.2.2 材料與實驗方法 - 41 -
第三章 實驗結果與討論 - 42 -
3.1 利用熱泳效應聚集粒子形成單層堆積 - 42 -
3.1.1 測試利用熱泳效應聚集不同的粒子 - 42 -
3.1.2 測試不同基板下對熱泳聚集的影響 - 43 -
3.1.3 測試不同雷射對焦位置與雷射強度 - 44 -
3.1.4 測試不同腔室厚度及不同鹽濃度對聚集的影響 - 47 -
3.2 利用熱泳效應聚集SERS結構微球以增強拉曼光譜 - 49 -
3.2.1 測試衛星結構在不同基板的聚集情況 - 49 -
3.3.2 利用熱泳效應聚集SERS結構衛星增強拉曼光譜 - 51 -
第四章 結論 - 55 -
第五章 未來展望 - 56 -
參考文獻 - 57 -
圖1- 1光流體在影像上的應用 - 3 -
圖1- 2光流體應用於操縱粒子 - 4 -
圖1- 3利用光流體系統累積待測物在檢測區 - 5 -
圖1- 4利用微流體和光學系統用於檢測 - 6 -
圖1- 5 利用光流體系統於檢測待測物 - 7 -
圖1- 6熱泳效應模擬圖 - 8 -
圖1- 7 利用熱泳效應操縱DNA及塑膠微粒 - 9 -
圖1- 8 單股和雙股DNA的索瑞特係數 - 10 -
圖1- 9 單股DNA在不同環境下索瑞特係數的變化 - 12 -
圖1- 10 加入不同界面活性劑之熱泳效應 - 13 -
圖1- 11 不同長度 DNA 在不同濃度 PEG 溶液中索瑞特係數變化 - 14 -
圖1- 12 在 PEG 溶液中的聚集效果。 - 15 -
圖1- 13 不同大小的粒子在不同溫度下索瑞特係數的變化 - 16 -
圖1- 14 玻璃珠混合磁朱產生的聚集情況 - 17 -
圖1- 15 利用熱對流及熱泳效應聚集塑膠球。 - 18 -
圖1- 16 不同索瑞特係數之粒子在熱泳效應下的移動情形 - 19 -
圖1- 17利用熱泳及流體的作用力來區別不同大小的粒子 - 20 -
圖1- 18利用圓形金膜產生溫度梯度聚集DNA - 21 -
圖1- 19利用加熱奈米金為結構聚集粒子。 - 21 -
圖1- 20利用熱對流及熱泳效應聚集DNA - 22 -
圖1- 21利用熱泳效應拉伸DNA - 23 -
圖1- 22利用微流道系統產生溫度梯度藉以操縱粒子 - 24 -
圖1- 23 利用熱泳效應於檢測分子間的結合親和力 - 25 -
圖1- 24利用熱泳效應之商品化產品用於檢測 - 26 -
圖1- 25 利用熱泳效應於活體細胞內移動螢光分子 - 27 -
圖1- 26利用熱泳效應及金奈米粒子檢測丙型干擾素適體 - 28 -
圖1- 27利用溫度梯度及微流道系統執行PCR並且聚集DNA - 29 -
圖1- 28因拉曼雷射產生溫度梯度造成待測物之移動 - 30 -
圖1- 29 拉曼光譜技術應用於檢測毒品 - 32 -
圖1- 30利用貴金屬來增強拉曼光譜 - 33 -
圖1- 31利用PEG調整銀粒間的間距以增強拉曼光譜 - 34 -
圖1- 32 利用聚集SERS結構增強拉曼光譜 - 35 -
圖2- 1光學架設以及微流道系統 - 38 -
圖2- 2溫空架設照片 - 39 -
圖2- 3利用拉曼光譜儀聚集SERS粒子增強拉曼光譜 - 40 -
圖2- 4使用之SERS粒子與聚集方法 - 41 -
圖3- 1測試不同粒子聚集效果 - 43 -
圖3- 2 不同基板下的聚集效果 - 44 -
圖3- 3 不同對焦位置的聚集效果 - 45 -
圖3- 4利用不同雷射強度聚集效果 - 46 -
圖3- 5 在不同鹽環境下的聚集情況 - 48 -
圖3- 6在不同腔室間距的聚集情況 - 49 -
圖3- 7在不同基板下聚集玻璃SERS微粒。 - 50 -
圖3- 8 在不同基板下聚集塑膠SERS微粒 - 51 -
圖3- 9玻璃SERS微粒隨時間變化之拉曼光譜 - 52 -
圖3- 10玻璃SERS微粒拉曼強度與時間的關係圖。 - 53 -
圖3- 11塑膠SERS微粒隨時間變化之拉曼光譜 - 54 -

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