臺灣博碩士論文加值系統

摘要
碳包覆磁性材料有很廣泛的應用，例如核磁共振的成像示劑、記憶的磁性材料、以及腫瘤熱療法。然而，比起在這類核殼式材料的製備合成方面上，本文的著重於這類核殼材料表面的官能基化的策略。在這篇論文中，我們分別所製備的修飾聚精胺酸與二氧化鈦在磁性奈米碳包鐵粒子，對於濃縮與分離磷酸化蛋白質或被酵素消化後的磷酸化胜肽能夠作為一個很好的親和性探針，這些樣品例如-casein、-casein和牛奶。聚丙烯酸修飾奈米碳包鐵，是一個很容易接技其他的親和性分子的一個配位體，例如分別經由via carbodiimide化學方式修飾聚精胺酸與sol-gel化學方式修飾二氧化鈦，使用親和性探針在萃取磷酸化胜肽，只要短短10分鐘的時間，就能夠充分得到準確的資訊。磷酸化胜肽被親和性探針所萃取時，可以使用外部的磁場移除一些非特定吸附的胜肽與過程中所洗淨所使用一些的溶劑。最後，被吸附在粒子表面的磷酸化胜肽使用含 5% 磷酸的2,5-dihydroxybenzoic acid沖提下來後置入樣品盤，接著進基質輔助雷射脫附游離質譜儀分析。在粒子萃取後，大量非磷酸胜肽離子的訊號被抑制了，而藉由基質輔助雷射脫附游離質譜儀分析能夠靈敏性地偵測磷酸化胜肽，並且偵測的樣品濃度極限範圍為低 femtomol。在奈米碳包鐵表面這修飾聚精胺酸與二氧化鈦這兩種親和性配位體，對磷酸化胜肽萃取有一個很好的專一性與靈敏性。藉由基質輔助雷射脫附游離質譜儀快速地分析，由於這兩種型式的親和性探針所萃取到的磷酸化胜肽有一個互補的特性，所以在磷酸化蛋白質體學中可以得到更豐富的資訊。

Abstract
Carbon encapsulated magnetic nanoparticles have wide applications such as, serving as contrast reagents for magnetic resonance imaging (MRI), magnetic data storage medium, and magnetic hyperthermia. However, compared to the intense studies in the synthetic strategies for fabricating such core/shell materials, little effort has been devoted to the surface functionalziation strategies. In the report, we produced polyarginine-immobilized and titanium dioxide-immobilized carbon encapsulated magnetic iron nanoparticles (Fe@CNPs) as high affinity probes to extract and enrich phosphopeptides and phosphoprotein from a number of enzymatic digested products including α- and β-casein and milk sample. The poly(arcylic acid)-coated Fe@CNPs can be easily grafted with affinity ligands such as polyarginine (PA) or titanium dioxide via carbodiimide chemistry or sol-gel chemistry, respectively. For the capture of phosphopeptides, only a 10-s incubation time with affinity probes is sufficient to prove faithful information. The affinity probes with trapped phosphopeptides are then isolated by magnetic separation, cleaned with washing solvents to remove nonspecifically bound peptides. Finally, the trapped phosphopeptides were eluted with 2,5-dihydroxybenzoic acid (2,5-DHB) containing 5% phosphoric acid and deposited onto the MALDI target plate for analysis by matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry (MALDI MS). After enrichment, the ion suppression caused by abundant nonphosphopeptides is eliminated, and the detection sensitivity of phosphopeptides by MALDI MS analysis is in the low femtomol range Both polyarginine and TiO2-coated Fe@CNPs exhibits good specificity and sensitivity toward phosphopeptides. These two types of affinity probes process complementary properties for phosphopeptide mapping by MALID MS and can be combined to provide rich information for phosphoproteomic analysis.

封面
目錄
謝誌
摘要
圖目錄
表目錄
壹、 緒論
1.1 磁性奈米粒子的簡介
1.2 奈米碳包覆金屬磁性粒子的簡介
1.3 奈米碳包鐵磁性粒子的特性
1.4 奈米碳碳包鐵的製備
1.5 奈米碳包鐵在生化方面的應用
1.6 功能性奈米碳包鐵近年的發展與應用
1.7 純化磷酸化胜肽或磷酸化蛋白質的方法
1.8 結合基質輔助脫附游離質譜分析
貳、 論文目標
參、 實驗
3.1 儀器裝置
3.2 實驗藥品
3.3 聚丙烯酸＠奈米碳包鐵的製備
3.4 單層聚精胺酸＠奈米碳包鐵的製備
3.5 三層聚精胺酸@奈米碳包鐵的製備
3.6 二氧化鈦＠奈米碳包鐵的製備
3.7 . α-casein、β-casein的酵素消化步驟
3.8 牛奶的酵素消化步驟
3.9 利用覆蓋聚精胺酸或二氧化鈦的奈米碳包鐵來濃縮萃取已用酵素消化的α-casein、β-casein的步驟
3.10 基質溶液的配製
3.11.. β-casein與Myoglobin磷酸化蛋白質濃縮萃取的步驟
3.12 牛奶磷酸化蛋白質濃縮萃取的步驟
肆、 結果與討論
4.1 聚丙烯酸＠奈米碳包鐵與聚精氨酸＠奈米碳包鐵介面的電位的結果
討論
4.2 聚丙烯酸＠奈米碳包鐵與二氧化鈦＠奈米碳包鐵之元素分析的結果
討論
4.3 修飾聚丙烯酸＠奈米碳包鐵來濃縮萃取已用酵素消化的 -casein的
結果討論
4.4 修飾單層與三層聚精胺酸＠奈米碳包鐵來濃縮萃取已用酵素消化的
α-casein的結果討論
4.5 修飾二氧化鈦＠奈米碳包鐵與聚精胺酸@奈米碳包鐵來濃縮萃取已
用酵素消化的 β-casein的結果討論
4.6 修飾二氧化鈦＠奈米碳包鐵與聚精胺酸@奈米碳包鐵來濃縮萃取已
用酵素消化的低濃度 β-casein的偵測極限結果討論
4.7 修飾二氧化鈦＠奈米碳包鐵與聚精胺酸@奈米碳包鐵來濃縮萃取已
用酵素消化的混合α-casein 與β-casein的結果討論
4.8 修飾二氧化鈦＠奈米碳包鐵與聚精胺酸@奈米碳包鐵來濃縮萃取已
用酵素消化的含有 8M尿素與混合α-casein、β-casein的結果討論
4.9 修飾二氧化鈦＠奈米碳包鐵與聚精胺酸@奈米碳包鐵來濃縮萃取已
用酵素消化的混合BSA與β-casein的結果討論
4.10 二氧化鈦＠奈米碳包鐵與聚精胺酸@奈米碳包鐵來濃縮萃取已用酵
素消化的脫脂牛奶結果討論
4.11 二氧化鈦@奈米碳包鐵粒子與聚精胺酸@奈米碳包鐵粒子粒子分別
對於磷酸化蛋白質的飽和吸附力之測定
4.12 二氧化鈦@奈米碳包鐵與聚精胺酸@奈米碳包鐵粒子對於磷酸化蛋
白質濃縮萃取的結果討論
4.13 二氧化鈦@奈米碳包鐵與聚精胺酸@奈米碳包鐵粒子對於牛奶中的
磷酸化蛋白質濃縮萃取的結果討論
伍、 結論
陸、 未來與展望
柒、 參考資料

柒、參考資料

1.牟中原、陳家俊,「奈米材料研究發展」, 科學發展, 2000年,第28卷，281-288頁
2.E. Gaffer, M. Tachikart, O. E. Kedim, and R. Rahouadj, Mater.Charact., 1996, 36, 185-190.
3.B. I. Haukanes, C. Kvam, Bio/Technology, 1993, 11, 60-63.
4.J.-L. Guesdon, S. Avrameas, Immunochemisity, 1977, 14, 443-447.
5.Ruoff, R.S.; Lorents, D.C. Science, 1993,259,346
6.TOMITA, M.; SAITO, Y.; HAYASM, T., Jpn. J. Appl. Phys, 1993, 32,280
7.張勳高, 江明, 劉英, 等. 交流碳弧法合成碳包鉄奈米晶體[J]. 高等化學學報, 2001, 22(1), 91-94
8.趙寶剛, 林躍強, 劉存業, 等. 電弧法製備Fe-C奈米微粒的分析[J]. 化學物理學報, 1999. 80(1), 103-108
9.Henry, John.; Scotta J, Krishna, J Appl phys, 1999,85(8), 4409-4411.
10.Jun JIAO, Sunpapan Seraphin, Xikun Wang, J Appl phys, 1996, 80(1), 103-108.
11.Haiyan Zhang, Journal of Materials Science Letters, 1999, 18, 919-920.
12.Wang Z.H,; Zhang Z.D.; Choi C.J., Journal of alloy and compounds, 2003, 361(1/2), 289-293.
13.Sun X.C.; Toledo J.A., Current Apllied Phisics, 2002,2(2), 113.
14.Sun X.C., Jouma of Science and Technology , 2003,24 (3/4), 557.
15.Tomita S,; Hikita M,; Fujii M, Chem Phys Lett, 2000, 316, 361.
16.Tomita S,; Hikita M,; Fujii M, J Appl Phys, 2000, 88, 5452
17.Ermoline A,; Sehoenitz M,; Dreizin E,; Nanotechnology, 2002, 13(5), 638
18.Qiu Jieshan,; Li Yongfeng,; Wang Yunpeng, Fuel Processing Techn, 2004, 86, 267
19.Wang Z.H.; Zhang Z.D.; Choi C.J., J Alloys Compounds, 2003, 361, 289
20.Liang, Y.C; Hwang, K.C.; LO, S.C, Small, 2008, 4, No. 4, 405-409
21.Pankhurst, Q.A.; Connolly, J.; Jones, S.K.; Dobson, J. Phys. D.-Appl. Phys. 2003, 36, 167-181.
22.Dresco, P.A.; Zaitsev, V.S.; Gambino, R.J.; Chu, B., Langmuir 1999, 15, 1945-1951.
23.Pankhurst, Q.A.; Connolly, J.; Jones, S.K.; Dobson, J., J. Phys. D: Appl. Phys. 2003, 36, 167-184
24.Hsin, Y.L.; Lai, J.Y.; Hwang, K.C.; Lo, S.C.; Chen, F.R.; Kai, J.J., Carbon, 2006, 44, 3328-3335.
25.Chang, I.P.; Hwang, K.C.; Chiang, C.S., J. AM. CHEM. SOC. 2008, 130, 15476-15481.
26.Pacheco, R.F., Marquina, C., Valdivia, J.G., Gutierrez, M., Romero, M.S., Cornudella, R., Laborda, A., Viloria, A., Higuera, T., Garcia, A., Jalon, J.A.G.d., Ibarra, M.R., Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2007, 311, 318-322.
27.Haukanes, B.I.; Kvam, C., Bio/Technology, 1993, 11, 60-63.
28.Partington, K.M.; Jenkinson, E.J.; Anderson, G., J. Immunol. Methods, 1999, 223, 195-205.
29.J. Porath; J. Carlsson; I. Olsson; G. Belfrage, Nature 1975, 258, 598.
30.J.W. Wong; R.L. Albright; N.-H. Wang; Sep. Purif. Methods 1991, 20, 49.
31.F.H. Arnold, Biotechnology 1991, 9, 151.
32.T.W. Hutchens; T.T. Yip, J. Chromatogr. 1992, 604, 133.
33.R.R. Begum; R.J. Newbold; D. Whitford, J. Chromatogr. B 2000, 737, 199.
34.Andersson, L.; Porath, J. Anal. Biochem. 1986, 154, 250.
35.Posewitz, M. C.; Tempst, P. Anal. Chem. 1999, 71, 2883.
36.Raska, C. S.; Parker, C. E.; Dominski, Z.; Marzluff, W. F.; Glish, G. L.; Pope,R. M.; Borcher, C. H. Anal. Chem. 2002, 74, 3429.
37.Ndassa, Y. M.; Orsi, C.; Marto, J. A.; Chen, S.; Ross, M. M., J. Proteome Res. 2006, 5, 2789.
38.Chen, C. T.; Chen, W. Y.; Tsai, P. J. Chien, K. Y.; Yu, J. S.; Chen,Y. C., J. Proteome Res., 2007, 6, 316.
39.Lo, C. Y. ; Chen, W. Y. ; Chen C. T.; Chen,Y. C., J. Proteome Res., 2007, 6, 887.
40.Chen, C.-T.; Chen, Y.-C., Anal. Chem. 2005, 77, 5912.
41.Calnan, B. J.; Tidor, B.; Biancalana, S.; Hudson, D.; Frankel, A. D., Science 1991, 252, 1167.
42.Kevin A. Schug; Wolfgang Lindner, Chem. Rev. 2005, 105, 67.
43.B. J. Calnan; S. Biancalana; D. Hudson; A. D.Frankel, Genes Dev. 1991, 5, 201.
44.Shelley N. Jackson,;Hay-Yan J. Wang; Amina S. Woods, J. Proteome Res., 2005, 4, 2360.
45.Amina S. Woods; Sergi Ferre, J. Proteome Res., 2005, 4, 1397.
46.Karas, M.; Bachmann, D.; Hillenkamp, F., Anal. Chem., 1985, 57, 2935-2939.
47.Karas, M.; Hillenkamp, F., Anal. Chem., 1988, 60, 2299-2301.
48.Posthumus, M.A.; Kistemker, P.G.; Meuzelaar, H.L.C., Anal.Chem., 1978, 50, 985-991.
49.Tabet, J.C.; Cotter, R.J., Anal. Chem., 1984, 56, 1662-1667.
50.Hoing, R.E.; Woolston, J.R., Appl. Phys. Lett., 1963, 2, 138-139.
51.Vastola, F.J.; Pirone, A.J., Adv. Mass Spectrom., 1968, 4, 107-111.
52.Vastola, F.J.; Mumma, R.O.; Pirone, A.J., J. Org. Mass Spectrom., 1970, 3, 101-104.
53.Overberg, A.; Karas. M.; Bahr, U.; Kaufmamm, R.; Hillenkamp, F., Rapid Commun. Mass Spectrom., 1990, 4, 293-296.
54.Nguyen, T.T.B.; Chang, H.C.; Wu V.W.K., Diamond & Related Materials, 2007, 16, 872-876.
55.Chang, C.K.,; Wu, C.C.; Wang, Y.S.; Chang, H.C., Anal. Chem. 2008, 80, 3791-3797.
56.Larsen, M.R.; Thingholm, T.E.; Jensen, O.N. Roepstorff, P.; Jorgensen,, T.J.D., Molecular & Cellular Proteomics, 2005, 4, 873-886.
57.Chen, C.T.; Chen, Y.C., Anal. Chem. 2005, 77, 5912-5919.
58.Chen, C.T.; Chen, W.Y.; Tsai, P.J.; Chien, K.Y.; Yu, J.S.; Chen, Y.C., Journal of Proteome Research, 2007, 6, 316-325.
59.Xu, S.; Whitin, J.C.; Yu, T.T.S.; Zhou, H.; Sun, D.; Sue, H.J.; Zou, H.; Cohen, H.J.; Zare, R.N., Anal.Chem. 2008, 80, 5542-5549.