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研究生:張育嘉
研究生(外文):Chang yu ja
論文名稱:功能性磁性奈米顆粒於分析磁泳上的應用
論文名稱(外文):Study of Functional Magnetic Nanoparticles for Analytical Magnetapheresis
指導教授:傅傳博
指導教授(外文):Chwan-Bor Fuh
學位類別:碩士
校院名稱:國立暨南國際大學
系所名稱:應用化學系
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:98
中文關鍵詞:磁性奈米顆粒分析磁泳
外文關鍵詞:Magnetic NanoparticlesAnalytical MagnetapheresisPolyacrylamide
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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,再對磁性粒子以高分子修飾粒子表面,所修飾磁性粒子表面之官能基為NH2,最後採用粒徑分析儀( 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40 ± 5 nm、100 ± 8 nm、250 ± 13 nm及310 ± 25 nm之Fe3O4粒子,可在將磁性粒子表面用高分子包覆Fe3O4其粒徑會有明顯改變,其平均粒徑大小為80 ± 6 nm、204 ± 18 nm、402 ± 40 nm、862 ± 60 nm、1948 ± 130 nm。
再將鏈黴抗生素蛋白(Streptavidin)或免疫球蛋白(IgG)固定在修飾的四氧化三鐵( Fe3O4 )表面上,將蛋白質與磁性顆粒進行共價鍵鍵結;再將生物素(d-Biotin)或蛋白質A(Protein A)鍵結在聚丙烯酰胺(polyacrylamide)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。
Analytical magnetapheresis has become a useful technique for analyzing magnetically susceptible particles. Magnetic particles ( Fe3O4 ) were prepared by co-precipitating. The surface modifications of Fe3O4 were studied with polymer and NH2, , scanning electron microscope ( SEM ) , photon correlation spectroscopy ( PCS ) , atomic force microscope ( AFM ) , x-ray diffraction ( XRD ) , superconducting quantum interference device magnetometor ( SQUID ) and fourier transfer infrared instruments ( FT-IR ) were used for analysis. The sizes of magnetic nanoparticles were : Fe3O4 = 40 ± 5 nm、100 ± 8 nm、250 ± 13 nm及310 ± 25 nm and polymer coated Fe3O4 = 80 ± 6 nm、204 ± 18 nm、402 ± 40 nm、862 ± 60 nm、1948 ± 130 nm .
Streptavidin or IgG was bound onto Fe3O4 magnetic nanoparticles. Biotin or Protein A was covalently bound onto polyacrylamide microparticles, and applied to magnetic carries for bioseparation in analytical magnetapheresis. We studied experimental parameters of magnetic particles、flow rate and particles number for analytical magnetapheresis.
中 文 摘 要 II
Abstract……. III
目 錄……… IV
表 目 錄….. VII
圖 目 錄….. IX
第 一 章 緒 論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 3
1.3 應用技術 5
1.4 奈米材料分類與製備 10
1.5 功能性磁性奈米材料 12
1.5.1 氧化鐵之特性 13
1.5.2 磁性奈米微粒之生醫應用 15
1.6 磁性分析技術之原理 16
第 二 章 理 論 17
2.1 磁性相關理論 17
2.1.1磁化率之觀念與換算 23
2.1.2 磁化率之量測 26
2.1.3超導量子干涉磁量儀測量法(SQUID magnetometer) 26
2.2 高分子合成的發展與原理 27
2.2.1 高分子的合成 27
2.2.2 分散聚合法(dispersion polymerization) 28
2.2.3 乳化聚合法(emulsion polymerization) 31
2.3 免疫分析之原理 31
2.3.1 抗原(antigen)與抗體(antibody) 33
2.3.2 抗原與抗體的結合 34
2.4 分析磁泳技術之原理 36
2.4.1 磁場 (magnetic field) 36
2.4.2 分離槽 (separation channel) 37
2.4.3多管注射幫浦 (syringe pump) 40
第 三 章 功能性磁性粒子之製備 41
3.1 前言 41
3.2 實驗藥品與器材 42
3.2.1 實驗藥品 42
3.2.2 儀器 42
3.2.3 材料 43
3.2.4 自製磁性顆粒送測後之計算處理 43
3.3 實驗步驟 44
3.3.1 磁性奈米粒子之製備 44
3.3.2 高分子顆粒製備 44
3.3.3 修飾磁性奈米粒子之製備 44
3.4 特性分析 45
3.4.1 原子力顯微鏡(AFM)分析 45
3.4.2 雷射粒徑儀分析 45
3.4.3 X射線繞射儀(XRD)分析 45
3.4.4 傅立葉轉換紅外線光譜儀(FTIR)分析 45
3.4.5 多功能光譜儀 45
3.5 實驗結果 46
3.5.1 磁性奈米粒子大小及結構 46
3.5.2 修飾磁性奈米粒子表面 49
3.5.3 磁性次微米粒子大小及結構 54
3.6 實驗討論 57
第 四 章 鏈黴抗生物素蛋白(Streptavidin)及
生物素(d-Biotin)在分析磁泳技術上的作用 58
4.1 前言 58
4.2 實驗藥品與器材 61
4.2.1 實驗藥品與材料 61
4.2.2 儀器 61
4.3 實驗步驟 62
4.3.1 血球計數盤使用方法 62
4.3.2 樣品配製 63
4.4 實驗結果 66
4.4.1 不同磁性顆粒大小對鍵結鏈黴抗生素蛋白(Streptavidin)
之影響 66
4.4.2 不同注入流速的影響 66
4.4.3 不同注入高分子顆粒數目的影響 66
4.5 免疫球蛋白(IgG)及蛋白質A(Protein A)
在磁性分離技術上的應用 76
4.6 實驗藥品與器材 79
4.6.1 實驗藥品 79
4.6.2 儀器 79
4.7 實驗步驟 80
4.7.1 蛋白質A(Protein A)鍵結之磁性顆粒溶液配製 80
4.7.2 免疫球蛋白(IgG)鍵結之PAM顆粒溶液配製 80
4.7.3 蛋白質A(Protein A)鍵結之磁性顆粒標示量 81
4.7.4 免疫球蛋白(IgG)溶液於polymer(PAM)上之標示量 81
4.8實驗討論 85
第 五 章 結論與未來展望 86
參考文獻….. 88
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