臺灣博碩士論文加值系統

近年來拋棄式網版印刷電極（screen-printed electrode, SPE）之相關研究廣受矚目，尤其是拋棄式血糖試片、尿酸試片市場急遽增大，單就台灣就有不少廠商。本論文主要也以SPE為主分成三大部分，第一：針對拋棄式試片專用流體電化學感測器之開發與應用；SPE 與流動注入分析系統（flow-injection analysis, FIA）、液相層析分離法（high performance liquid chromatography, HPLC）或毛細管電泳分離技術（capillary electrophoresis, CE）之結合，大大提昇檢測靈敏度，並實際應用於解決生醫、食品、環保等相關棘手問題。此部份成功開發網版印刷電極專用之流體電化學感測器，並實際應用於人體血糖分析，其偵測結果與參考儀器（YSI○R）比較，最大誤差均不超過 5%，並且有價格便宜、方便使用等優點。
第二：奈米銅電極之製備及應用。利用照光鍍銅方式製備奈米銅電極，當光強度愈強時，製備出的奈米銅粒子越小，電極表面積越大。本文亦將此奈米銅電極應用於（1）胺基酸分析、（2）快速肉品種類篩選、（3）人體尿液代謝物分析、（4）葡萄糖分析、（5）光電化學感測器。
第三：加熱式電化學感測器之研發與應用；此研究模擬了兩種加熱方式：一為在溶液中加熱、另一為將電極本身加熱。電化學感測器在環境溫度較高情況之下，因為質傳與電子傳遞速度加快，可使偵測靈敏度提升，尤其是在溶液加熱部份，我們發現多巴胺（dopamine）、尿酸（uric acid）不只靈敏度提升，並將原本重疊之兩訊號分開。

The group has had a long-standing interest in chemical and biological sensors and continues to make advances in the preparation of novel chemically modified screen-printed electrodes. The development of a device for single-drop whole blood analysis of glucose and uric acid has received much attention especially. A successful chemical sensor must have good sensitivity, selectivity, speed, and longevity toward the desired analytes. Meanwhile, in economical regards, inexpensive materials using cheap and easy preparation routes certainly are attractive to this area. The dissertation is primarily focused on the sensitive and selective electrochemical analysis of different analytes from pollutants, clinical, industrial, and environmental sources. It can be divided into three parts: (1) the development of an electrochemical cell coupled with disposable screen-printed electrodes for use in flow injection analysis; (2) profiling clinically important metabolites in human urine by an electrochemical system containing disposable electrodes; (3) the development of a heating electrochemical cell coupled with disposable screen-printed electrodes to increase the detection sensitivity. Copper nanoparticles were successfully plated on a screen-printed carbon electrode for the sensitive determination of all 20

目錄
論文摘要 1
謝誌 3
目錄 I
表目錄 V
圖目錄 VI
第一章 序論 1
第一節 前言 1
第二節 網版印刷電化學電極 3
第三節 電化學方法 12
1.3.1 伏安分析法（Voltammetry） 12
1.3.2 線性掃描伏安圖 (Linear Sweep Voltammetry, LSV) 15
1.3.3 庫倫法（Chronocoulomerty） 16
1.3.4 交流阻抗分析法（AC Impedance） 18
第四節 本章參考文獻 23
第二章 流體電化學感測器之開發與應用 24
第一節 結合拋棄式網版印刷電極設計之電化學與流動注入裝置 24
2.1.1 前言 24
2.1.2 儀器與藥品 25
2.1.3 流體電化學槽座（SPE-ECD）之製作 26
2.1.4 SPE-ECD 結合流動注入分析法之再現性 27
2.1.5 Cu-SPE-ECD 結合 HPLC 偵測醣類 28
2.1.6 真實樣品偵測 30
2.1.7 結論 32
第二節 本章參考文獻 33
第三章 奈米銅電極之製備與應用 35
第一節 光電化學法製備奈米銅離子 35
3.1.1 前言 35
3.1.2 儀器與藥品 36
3.1.3 奈米銅版印刷電極之製備流程 37
3.1.4 光強度對製備奈米銅之影響 39
3.1.5 Cun-SPE 之應用 40
第二節 胺基酸之偵測 41
3.2.1 前言 41
3.2.2 胺基酸和奈米銅電極（Cun-SPE100-nm）之電化學行為 45
3.2.3 胺基酸在電極表面之電化學行為 48
3.2.4 1H-NMR 光譜分析及反應機構探討 50
3.2.5 分析參數探討及應用 51
3.2.6 結論 55
第三節 結合高效能液相層析建立快速肉類篩選之方法 56
3.3.1 前言 56
3.3.2 樣品取得及前處理步驟 58
3.3.3 肉品種別鑑定層析圖 59
3.3.4 肉品樣品新鮮度對層析譜之影響 61
3.3.5 肉品加熱後分析物對 HPLC-EC 圖譜之影響 63
3.3.6 動物不同部位肌肉對層析圖之影響 64
3.3.7 結論 65
第四節 建立臨床尿液代謝物分析 66
3.4.1 前言 66
3.4.2 分析物與銅電極的電化學行為 67
3.4.3 分析參數探討 69
3.4.4 尿液樣品分析 71
3.4.5 結論 73
第五節 同步偵測雙氧水和葡萄糖酸的新分析方法 74
3.5.1 前言 74
3.5.2 CunSPE 與 H2O2 及 gluconic acid 之電化學行為 77
3.5.3 偵測條件的探討 79
3.5.4 同步偵測 H2O2 及 gluconic acid 及其應用 82
3.5.5 結論 85
第六節 奈米級半導體 γ-CuI 之製備及光電化學之應用 86
3.6.1 前言 86
3.6.2 於拋棄式網版印刷電極製備 γ-CuI 88
3.6.3 奈米銅電極在 Tris buffer 下的電化學行為 89
3.6.4 γ-CuI 材料特性 91
3.6.5 γ-CuI 在光感測器之應用 94
3.6.6 結論 96
第七節 本章參考文獻 97
第四章 拋棄式電化學加熱電極之研發與應用 104
第一節 不同環境溫度分離多巴胺及尿酸在維他命C存在下 104
4.1.1. 前言 104
4.1.2. 溶液加熱之電化學行為 105
4.1.3. 不同溫度下之校正曲線 107
4.1.4. 交流阻抗分析法探討加熱下之電化學行為 108
4.1.5. 探討不同溫度下多巴胺及尿酸之分離情形 109
4.1.6. 維他命 C 干擾之去除 110
4.1.7. 真實樣品偵測 111
4.1.8. 結論 112
第二節 加熱式網版印刷電極之開發及應用 113
4.2.1. 前言 113
4.2.2. 儀器及藥品 114
4.2.3. 拋棄式網版印刷加熱電極的設計及製備 114
4.2.4. 電極加熱及未加熱之靈敏度比較 116
4.2.5. 結論 118
第三節 本章參考文獻 119
第五章 未來展望 120
第一節 光、熱、電化學偵測器的開發 120
第二節 -NH2 和 -COOH 化合物對網版印刷加熱電極之影響 123
第三節 γ-CuI 在光觸媒之應用 124
第四節 本章參考文獻 126
第六章 發表文獻與專利 127

1.Bard, A. J.; Faulkner, L. R., Electrochemical Methods, Wiley, New York, 2001.
2.吳浩青，李永舫，電化學動力學，台北，2001。
3.Lipkowski, J.; Ross, P. N., Electrochemistry of Novel Materials, Wiley, New York, 1994.
4.Skoog, D. A.; Holler, F. J.; Nieman, T. A., Principles of Instrumental Analysis, Saunders College, Fifth Edition, New York, 1998.
5.呂慧菁，國立中興大學化學系碩士論文，2003。
6.Bard, A. J and L. R. Faulkner, in Electrochemical methods, 1980.
7.J. Bard and L. R. Faulkner, Electrochemical Methods, Fundamentals and Applications, 2nded. Wiley, New York, 2001.
8.J. Wang, Analytical Electrochemistry, 2nd ed. Wiley, New York, 2000.
9.Elekes, D. Moscone, K. Venema, and J. Korf, Clin. Chim. Acta 1995, 239, 153.
10.H. Gunasingham, C. H. Tan, and T. C. Aw, Clin. Chem. 1990, 36, 1657.
11.N. F. Atta, A. Galal, A. E. Karagozler, G. C. Russell, H. Zimmer, and H. B. Mark Jr., Bios. & Bioelec. 1991, 6, 333.
12.C. Bongiovanni, T. Ferri, A. Poscia, M. Varalli, R. Santucci, and A. Desideri, Bioelectrochem. 2001, 54, 17.
13.M. S. Fawer, J. Stierli, S. Cliffe, and A. Fiechter, Biochim. Biophys. Acta 1991, 1076, 15.
14.S. Sole, A. Merkoci, and S. Alegret, Crit. Rev. in Anal. Chem. 2003, 33, 127.
15.P. Mulchandani, W. Chen, and A. Mulchandani, Environ. Sci. & Tech. 2001, 35, 2562.
16.H. M. Eggers, H. B. Halsall,and W. R. Heineman, Clin. Chem. 1982, 28, 1848.
17.Gebbert, M. Alvarez-Icaza, H. Peters, V. Jaeger, U. Bilitewski, and R. D. Schmid, J. Biotech. 1994, 32, 213.
18.U. De Alwis and G. S. Wilson, Anal. Chem. 1987, 59, 2786.
19.J. Samskog, S. K. Bergstroem, M. Joensson, O. Klett, M. Wetterhall, and K. E. Markides, Electrophoresis 2003, 24, 1723.
20.Korfhage, K. M.; Ravichandran, K.; Baldwin, R. P. Anal. Chem. 1984, 56, 1514.
21.M. Trojanowicz, M. Szewczynska, and M. Wcislo, Electroanalysis 2003, 15, 347.
22.K. M. Korfhage, K. Ravichandran, and R. P. Baldwin, Anal. Chem. 1984, 56, 1514.
23.J. Wang and Z. Taha, Anal. Chem. 1990, 62, 1413.
24.J.-M. Zen and A. S. Kumar, Screen-printed electrochemical sensor, Encyclopedia of Sensors, Eds. Craig A. G.; Elizabeth C. D.; Michael V. P. American Scientific Publisher, California, 2006 in press.
25.Y. Okawa, H. Kobayashi, and T. Ohno, Anal. Chim. Acta 1995, 315, 137.
26.T. Neufeld, I. Eshkenazi, E. Cohen, and J. Rishpon, Biosen. & Bioelec. 2000, 15, 323.
27.W. Zhang, X. Cao, Y. Xie, S. Ai, L. Jin, and J. Jin, J. Chromatogr. B. 2003, 785, 327.
28.X. Huang and W. Th. Kok, J. Chromatogr. A 1995, 707, 335.
29.L. Hua, L. S. Chia, N. K. Goh, and S. N. Tan, Electroanalysis 2000, 12, 287.
30.http://www.sdnano.com/nano/01nano.htm
31.Principles of Biochemistry, H. R. Horton, L. A. Moran, R. S. Ochs, J. D. Rawn and K. G. Scrimgeour, Prentice Hall, IIIrd Ed., 2002.
32.G. Nelson, J. Chandrashekar, M. A. Hoon, L. Feng, G. Zhao, N. J. P. Ryba and C. S. Zuker, Nature, 2002, 416, 199.
33.Y. K. Ip, C. B. Lim, S. F. Chew, J. M. Wilson and D. J. Randall, J. Exper. Biology, 2001, 204, 1615.
34.J. M. Wagenmakers, Adv. Exper. Med. Biol., 1998, 441, 307.
35.F. Tekaia, E. Yeramian and B. Dujon, Gene, 2002, 297, 51.
36.J. J. Polederman-Tijmes, P. A. Jekel, E. J. De Vries, A. E. J. Van Merode, R. Floris, J.-M. Van der Laan, T. Sonke and D. B. Janssen, App. Environ. Microbiol., 2002, 68, 211.
37.W. A. Tao and R. G. Cooks, Anal. Chem., 2003, 75, 25A.
38.H. Shen, S. R. Witowski, B. W. Boyd and R. T. Kennedy, Anal. Chem., 1999, 71, 987.
39.B. W. Boyd, S. R. Witowski and R. T. Kennedy, Anal. Chem., 2000, 72, 865.
40.Orwar, S. Folestand, S. Elnarsson, P. Andine and M. Sandberg, J. Chromatogr. Biomed. Appl., 1991, 566, 39.
41.G. H. Fisher, I. Arias, I. Quesada, S. D’Aniello, F. Errico, M. M. Di Fiore and A. D’Aniello, Amino Acids, 2001, 20, 163.
42.K. M. De Antonis, P. P. Brown and S. A. Cohen, Anal. Biochem., 1994, 223, 191.
43.H. Matsunaga, T. Santa, K. Hagiwara, H. Hiroshi, K. Imai, S. Uzu, K. Nakashima and S. Akiyama, Anal. Chem., 1995, 67, 4276.
44.D. Shangguan, Y. Zhao, H. Han, R. Zhao and G. Liu, Anal. Chem., 2001, 73, 2054.
45.P. D. O’Neal, G. L. Cote, M. Motamedi, J. Chen and W.-C. Lin, J. Biomed. Optics, 2003, 8, 33-39.
46.R. Nonokawa and E. Yashima, J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 1278.
47.L. W. Beegle, I. Kanik, L. Matz and H. H. Hill, Anal. Chem., 2001, 73, 3028.
48.B. N. Nukuna, M. B. Goshe and V. E. Anderson, J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 1208.
49.L. E. Welch, W. R. LaCourse, Jr. D. A. Mead, D. C. Johnson and T. Hu, Anal. Chem., 1989, 61, 555.
50.K. Sato, J.-Y. Jin, T. Takeuchi, T. Miwa, Y. Takehoski, S. Kanno and S. Kawase, Analyst, 2000, 125, 1041.
51.B. S. Hui and C. O. Huber, Anal. Chim. Acta, 1982, 134, 211.
52.G. Casella, M. Gatta and T. R. I. Cataldi, J. Chromatogr. A, 2000, 878, 57
53.N. A. Hampson, J. B. Lee and K. I. Macdonald, J. Electroanal. Chem., 1972, 34, 91-99.
54.W. Th. Kok, H. B. Hanekamp, P. Bos and R. W. Frei, Anal. Chim. Acta, 1982, 142, 31-42.
55.W. Th. Kok, U. A. Th. Brinkman and R. W. Frei, J. Chromatogr., 1983, 256, 17.
56.Štul