臺灣博碩士論文加值系統

本論文係關於製備功能性磁性粒子( Functional magnetic particles )並結合分析磁泳技術( Analytical magnetapheresis )做為生化分離上之應用研究。主要利用化學共沉澱方法( Co-precipitating )來製備磁性粒子，再對顆粒的表面上進行修飾，使磁性粒子表面之官能基有NH2、COOH；或採用溶膠-凝膠( Sol-Gel )方法將磁性粒子進行包覆，最後採用穿透式電子顯微鏡( Transmission Electron Microscope；TEM )、粒徑分析儀( Photon Correlation Spectroscopy；PCS )、原子力顯微鏡( Atomic Force Microscope；AFM )、X射線繞射儀( X-ray diffractometer；XRD )、超導量干涉磁量儀( Superconducting Quantum Interference Device Magnetometor；SQUID )、傅立葉轉換紅外線光譜儀( Fourier Transfer Infrared；FT-IR )鑑定。本研究成功製備8 ± 1nm、40 ± 5nm、160 ± 13nm及310 ± 25nm之Fe3O4粒子，可在將磁性粒子表面修飾官能基COOH、NH2。而SiO2包覆Fe3O4其粒徑會有明顯改變，其平均粒徑大小為75 ± 6nm、200 ± 18nm、410 ± 40nm、820 ± 60nm、2160 ± 130nm。
再將牛血清蛋白( Bovine serum albumin,BSA )或C-反應蛋白( C reactive protein )固定在修飾的四氧化三鐵( Fe3O4 )表面上，將蛋白質與顆粒進行共價鍵鍵結；再將抗牛血清蛋白( anti-Bovine serum albumin,anti-BSA ) 或抗C-反應蛋白( anti-C reactive protein )鍵結在二氧化矽( Silica )載體上，使用分析磁泳技術( Analytical magnetapheresis )做個簡單生化分離上之測試研究。探討磁性載體種類、流速、顆粒數目在分離上的應用。

中 文 摘 要 I
目 錄 III
表 目 錄 VI
圖 目 錄 VII
第 一 章 緒 論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 奈米材料 3
1.3.1 奈米材料製備………………………… ………………….……………..4
1.3.2 奈米材料表面修飾………………………… ……….…….…………..…5
1.3.3 二氧化矽的應用 8
1.4 磁性材料 10
1.5 氧化鐵之特性 12
1.6 分析磁性分析技術之簡介 15
第 二 章 理 論 17
2.1 磁性相關理論 17
2.1.1 磁性物質的分類………………………… ……………………………………17
2.1.2 磁性與粒徑的關係 ……………………………21
2.2 磁化率之相關原理 23
2.2.1 磁化率之觀念與計算 23
2.2.2 磁化率之量測 26
2.3 二氧化矽的機制與原理 …….31
2.3.1 溶膠-凝膠反應機制理論 31
2.3.2 水解反應（hydrolysis）與聚縮合反應（polycondensation）理論 32
2.3.3 二氧化矽的成核及成長機制 34
2.4 磁泳分析技術之原理 35
2.4.1 磁場( magnetic field ) 36
2.4.2 分離槽( separation channel ) 43
2.4.3 多管注射幫浦( syringe pump ) 43
2.5 免疫分析之原理 45
2.5.1 非專一性免疫反應 45
2.5.2 專一性免疫反應 46
2.5.3 抗體與抗原之結合力 47
2.5.4 抗體與抗原之固定 50
第 三 章 功能性磁性粒子之製備 51
3.1 前言 51
3.2 實驗藥品與器材 52
3.2.1 實驗藥品 52
3.2.2 儀器 53
3.2.3 材料 54
3.3 實驗步驟 55
3.3.1 磁性奈米粒子之製備 55
3.3.2 二氧化矽奈米粒子之製備 55
3.3.3 修飾磁性奈米粒子之製備 55
3.3.4 磁性奈米粒子包覆二氧化矽之製備 56
3.3.5 自製磁性顆粒送測後之計算處理 57
3.4 特性分析 58
3.4.1 穿透式電子顯微鏡( TEM )分析 58
3.4.2 原子力顯微鏡( AFM )分析 58
3.4.3 雷射粒徑儀分析 58
3.4.4 X射線繞射儀( XRD )分析 58
3.4.5 傅立葉轉換紅外線光譜儀( FTIR )分析 58
3.5 實驗結果 59
3.5.1 磁性粒子的大小及結構 59
3.5.2 修飾磁性奈米粒子表面 67
3.5.3 磁性 71
第 四 章 牛血清蛋白 (BSA) 及抗牛血清蛋白 (anti-BSA) 標示在磁性粒子
於磁泳技術上的應用 76
4.1 前言 76
4.2 實驗藥品與器材 79
4.2.1 實驗藥品 79
4.2.2 儀器 79
4.3 實驗步驟 80
4.3.1 緩衝溶液之配製 80
4.3.2 血球計數盤使用方法 81
4.3.3 樣品配製 82
4.4 結果與討論 89
4.4.1不同磁性顆粒大小對抗牛血清蛋白( anti-BSA )之影響 89
4.4.2流速之影響 89
4.4.3顆粒數之影響 89
第 五 章 C-反應蛋白 (CRP) 及抗C-反應蛋白 (anti-CRP) 標示在磁性粒子
於磁泳技術上的應用 92
5.1 前言 92
5.2 實驗藥品與器材 94
5.2.1 實驗藥品 94
5.2.2 儀器 94
5.3 實驗步驟 95
5.3.1 緩衝溶液之配製 95
5.3.2 樣品配製 96
5.4 結果與討論 102
5.4.1 不同磁性顆粒大小對抗C反應蛋白( anti-CRP )之影響 102
5.4.2 流速之影響 102
5.4.3 不同標定CRP濃度對磁性顆粒鍵結anti-CRP沉積率之影響 102
第 六 章 結論與未來展望 105
6.1 結論 105
6.2 未來與展望 106
參 考 文 獻 107

1.http://www.cpckor.com.tw/TPWU/articles/ar1_na1.htm疼惜石油工人學術團隊
2.http://nano.nchc.org.tw/aboutnano.php NanoScience 奈米科學網
3.Huang, S. H. , Liao, M. H. , Chen, D.H. “Direct Binding and Characterization of Lipase onto Magnetic Nanoparticles” Biotechnol. Prog. 19, 1095-1100, 2003
4.奈米粉體製程技術. 化工資訊 2004年4月 34-38.
5.Niemeyer, M. “Nanoparticles, Proteins, and Nucleic Acids：Biotechnology Meets Materials Science” Angew. Chem. Int. Ed. 40, 4128-4158,2001
6.Baselt, D. R., Lee, G. U., Hansen, K. M., Cherisey, L. A. and Colton, R. J., “A hith-sensitivity micromachined biosensor,” Proceedings of the IEEE 85, 672-680 (1997).
7.Manuel, J.；Simeone, F.；Yoshinaga, S.；Josephson, L.；Ralph, W.”Viral-Induced Self-Assembly of Magnetic Nanoparticles Allows the Detection of Viral Particles in Biological Media”JACS 125,10192-10193,2003
8.鄭世裕，「無機奈米材料產業應用」，工業材料，2002年10月，85-95.
9.http://www.pep.com.cn/200406/ca434472.htm，人民教育出版社
10.www.mtm.kuleuven.ac.be/ Research/SURF/webwr.htm
11.劉伊郎、陳恭。物理雙月刊 22(6), 592-605, 2000
12.Foustoukos, D. I.；Seyfried Jr, W. E. “Hydrocarbons in Hydrothermal Vent Fluids: The Role of Chromium-Bearing Catalysts” 14 MAY 2004 VOL 304 SCIENCE
13.Cornell, R. M.；Schwertmann, U. “The iron oxides structure,properties,Occurrences and Uses” WILEYVCH,2nd,USA,2003
14.William, D.；Callister, J. R.著，陳文照、曾春風、游信和譯，「材料科學工程」，高立圖書有限公司，台北，1999
15.Mohamedally, K. “Formation of Nanoparticles of ε-Fe2O3 from Yttrium Iron Garnet in a Silica Matrix: An Unusually Hard Magnet with a Morin-Like Transition below 150 K” Chem. Mater. 17, 1106-1114,2005
16.Yen, F. S.；Chen, W. C.；Yang, J. M.；Hong, C. T.“Crystallite Size Variations of Nanosized Fe2O3 Powders during γ- to α-Phase” NANO LETTERS Vol. 2, No. 3, 245-252,2002
17.鄭武輝、廖錦聰著，「簡介鐵氧磁體」，工業技術，第27期，24－32，1976
18.Standley, J. “Oxide Magnetic materials” 2nd ed., Oxford University Press, London.,1972
19.http://www.propii.com.tw/downloads/MAGNET.pdf
20.http://64.233.179.104/search?q=cache:pyjcaNV7YrYJ:www.bud.org.tw/answer/0306/030616.htm+%E5%B1%85%E7%A6%AE%E6%BA%AB%E5%BA%A6&hl=zh-TW
21.http://psroc.phys.ntu.edu.tw/bimonth/v22/552.doc
22.http://66.102.7.104/search?q=cache:alAcGwdIP9kJ:www.chemedu.ch.ntu.edu.tw/lecture/molecular/2.htm+%E7%8E%8B%E5%AE%97%E8%88%88&hl=zh-TW
23.許枋樺，「分析磁泳應用-抗原與抗體作用之初步探討」，碩士論文，國立國際暨南大學應用化學系，埔里，2004
24.殷嘉琳，「分析磁泳在免疫分析上的應用探討」，碩士論文，朝陽科技大學應用化學系，台中，2002
25.Zborowski, M.；Fuh, C. B.；Green, R.；Sun, L；Chalmers, J. J.“Analytical Magnetapheresis of Ferritin-Labeled Lymphocytes” Anal. Chem. 67, 3702-3712, 1995
26.陳炫仰，「磁性分離技術之探討-磁場分佈之量測與分離技術之應用」，碩士論文，朝陽科技大學應用化學系，台中，1998
27.Fuh, C. B. , Su Y.S., Tsai, H. Y. “Determination of magnetic susceptibility of various ion-labeled red blood cells by means of analytical magnetapheresis” Journal of Chromatography A, 1027, 289–296, 2004.
28.Chikazumi, S. 著，張煦、李學養合譯，「 磁性物理學 」，聯經出版社，台北，第3-180頁，1982
29.張文成，唐敏注，張慶瑞、劉如熹。科學月刊 32(4), 286-317. 2001.
30.Harris, L. A. “Polymer Stabilized Magnetite Nanoparticles and Poly(propylene oxide) Modified Styrene-Dimethacrylate Networks” Virginia, 2002
31.莊萬發編撰，「超微粒子理論應用」，復漢出版社，台南，1995
32.Manuel, J. , Simeone, F. , Yoshinaga, S. , Josephson, L. , Ralph, W. “Viral-Induced Self-Assembly of Magnetic Nanoparticles Allows the Detection of Viral Particles in Biological Media” JACS 125, 10192-10193, 2003
33.賴建志，「磁性分離技術之應用-測定物質磁化率之探討」，碩士論文，朝陽科技大學應用化學系，台中，2000
34.楊鴻昌，「超導量子干涉磁量儀」，科儀新知，第12卷，第6期，第72-79頁，1991
35.Jirgensons, B.; Stranmains, M. E. Colloid Chemistry, McMillan, New York. 1962.
36.Brinker, C. J. ; Scherer, G. W. Sol-Gel Science: The physics and chemistry of sol-gel processing, Academic Press, New York,1990.
37.Iler, R. K.; The Chemistry of Silica: Solubility, Polymerization, Colloid and Surface Properties, and Biochemistry, Wiley, New York, 1979.
38.Zhao, R.; Dong, P.; Liang, W. Relation of TEOS Hydrolysis with Nucleation and Particle Growth in Preparation of Monodisperse Silica System. Journal of the University of Petroleum 19 (1995) 89-92.
39.周更生, 陳貞志. Sol-Gel方法製備單一分佈二氧化矽粒子-溶劑效應. 化工年會2003
40.Baynes、Dominczak著，潘淑芬譯，醫學生物化學，藝軒圖書出版社，台北，2001
41.http://images.google.com.tw/imgres?imgurl=http://www.geo.umn.edu/orgs/irm/hg2m/hg2m_b/Image10.gif&imgrefurl=http://www.geo.umn.edu/orgs/irm/hg2m/hg2m_b/hg2m_b.html&h=567&w=528&sz=7&tbnid=tNxW4Eia294J:&tbnh=131&tbnw=121&hl=zh-TW&start=9&prev=/images%3Fq%3Dhysteresis%2Bloop%26svnum%3D10%26hl%3Dzh-TW%26lr%3D%26sa%3DN
42.陳彥豪, 光纖漸逝波免疫感測器的開發及其應用於葡萄球菌腸毒素A之偵測, 國立台灣大學農化所碩士論文, 1995.
43.Mikhaylova, M.；Kim, D. K.；Bobrysheva, N.；Osmolowsky, M.；Semenov, V.；Tsakalakos, T.；Muhammed, M. “Superparamagnetism of Magnetite Nanoparticles:Dependence on Surface Modification” Langmuir 2004, 20, 2472-2477
44.Yanagishita, T.；Tomabechi, Y.；Nishio, K.；Masuda, H. “Preparation of Monodisperse SiO2 Nanoparticles by Membrane Emulsification Using Ideally Ordered Anodic Porous Alumina” Langmuir 2004, 20, 554-555
45.Kim, D. K.；Dexter, L.E. ；Scanlon,M.G “Starch-Coated Superparamagnetic Nanoparticles as MR Contast Agents”Chem. Mater 15,4343-4351,2003
46.Lu, Y.；Yin, Y. D.；Mayers, B. T.；Xia, Y. N.”Modifying the Surface Properties of Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles through A Sol-Gel Approach”NANO LETTERS 2002 Vol. 2, No. 3 183-186
47.Trauner, P. “Serum albumin” Adv. Protein Chem.37,161-245, 1985
48.http://www.technochemical.com/pierce/carrier/carrierprotein.htm
49.http://www.pdb.org/pdb/explore.do?structureId=1BSA
50.http://www.piercenet.com/Products/Browse.cfm?fldID=02030312
51.徐嘉吟,方信智「心血管疾病的新指標—高敏感性C-反應蛋白(hs-CRP)」，基層醫學，第二十一卷第三期，63-67頁
52.Kishore, U.； Ghai, R.； Greenhough, T.；Bonifati, D. M.“Structural and functional anatomy of the globular domain of complement protein C1q” Immunology Letters 95 (2004) 113-128