臺灣博碩士論文加值系統

由於一般傳統的免疫分析方法檢測步驟繁複，所耗費的時間較長，又需要熟練的使用者以及昂貴的儀器用以判讀。因此近年來免疫分析技術利用抗體(antibody)與抗原(antigen)具備高選擇性及親和性作為設計準則，在以電化學為基礎的化學感測器上固定該抗體或抗原作為標記以檢測，因此發展出電化學式免疫型生物感測器。
本研究運用微影製程中的Lift-off製程配合上濺鍍技術與網印技術成功製備出微小化電化學三極式感測試片，之後運用電沉積法將奈米金顆粒沉積在裸金電極表面上，達到增加表面積的目的，接著運用TA單分子層與EDC活化改質技術，成功將Goat-Human-antibody修飾在工作電極表面上製備出免疫修飾電極，並且利用氧化還原酵素HRP增強還原電流訊號。
藉由電極表面特異性位置吸附的葡萄糖氧化酶標記HIgG催化工作溶液中的葡萄糖，轉換形成H2O2之後與電極表面固定的HRP進行反應產生還原電流，間接定量出樣品溶液中的游離HIgG量。
最後可以製備出感測線性範圍為5 ng/ml到50 ng/ml，靈敏度為0.00659 μA/cm2/ng/ml，R = 0.9959，平均變異係數(average coefficient of variation) = 1.26%的電流式免疫型感測器。

Immunoassay has been considered as a kind of major method for clinic and environmental measurement due to the highly affinity and specificity of the corresponding antigen and antibody. However, for the conventional methods, radio-immunoassays (RIAs) or enzyme linked immunosorbent assays (ELISAs), requires higly qualified operators, tedious time and complicated instrument. Hence, more and more people study on combining those immunological assay with some electrochemical, photometric and microbalance technique to develop a kind of high sensitivity and user friendly method.
A three-electrode strip was fabricated using thin films technique and lift-off technique to pattern the electrodes.The gold layer were deposited by sputtering follow by the Ti layer on the glass substrate, and then the reference electrode and insulation layer which was used to define electrode area were deposited using thick film technique. Gold nanoparticles were deposited on top of the working electrode by electroplating technique. A thioctic acid monolayer was formed by SAMs technique, and then the functional group of TA monolayer was activated by EDC. Finally Goat anti-Human IgG and Horseradish peroxidase were immobilized on top of the working electrode area successfully.
The amperometrice current response of the competitive assay of the analyte and the analyte-GOx solution. The signification decreased of the response current attributed that formation of anti-HIgG and HIgG. It implied the concentration of free analyte increased, less amount of analyte-GOx conjugated to the antibody immobilized on the electrode surface. The linear range was determined for HIgG concentration from 5 to 50 ng/ml with the regression coefficient of R = 0.9959. The sensitivity of the immunosensor was 0.00659 μA/cm2/ng/ml, and the average coefficient of variation= 1.26%.

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 V
圖索引 VIII
表索引 XII
第一章、緒論 1
1-1、前言 1
1-2、傳統免疫分析技術 2
1-3、研究動機與目的 3
第二章、理論基礎與文獻回顧 5
2-1、感測器簡介 5
2-2、化學感測器簡介 7
2-3、生物感測器簡介 7
2-3-1、生物感測器定義 7
2-3-2生物感測器之基本結構與原理 7
2-3-3生物感測器種類 9
2-3-3-1 依據固定化生物分子分類 9
2-3-3-2依據固定化的生物分子與待測生物樣本的結合方式 12
2-3-3-2依據訊號換能器分類 13
2-4、免疫分析簡介 16
2-4-1、免疫分析原理 16
2-4-2、抗原與抗體的定義 16
2-4-3、免疫球蛋白簡介 16
2-4-4、抗原與抗體之間作用力 20
2-4-5、酵素簡介 21
2-4-5-1、酵素特性 21
2-4-5-2、酵素單位 21
2-4-5-3、酵素的分類 21
2-4-5-4、酵素專一性反應 23
2-4-6、酵素免疫分析 24
2-5、免疫型感測器簡介 26
2-5-1、免疫型感測器定義 26
2-5-2、免疫型感測器基本結構與原理 26
2-5-3、電化學式免疫型生物感測器 27
2-6、免疫修飾電極 29
2-6-1、何謂免疫修飾電極 29
2-6-2、電化學式生物感測器電極製作技術簡介 29
2-6-3、奈米微粒 34
2-6-4、自組裝單分子層膜( Self-assembled monolayers (SAMs)) 37
2-6-5、生物分子固定化技術 43
2-7、電化學分析法 46
2-7-1、電化學阻抗分析法 46
2-7-2、循環伏安法 50
第三章、實驗方法 51
3-1、實驗設備 51
3-1-1、無塵室設備 51
3-1-2、製膜設備 52
3-1-2-1、薄膜製程設備 52
3-1-2-2、厚膜製程設備 53
3-2、實驗材料、藥品與分析儀器 54
3-2-1、實驗材料 54
3-2-2、實驗藥品 55
3-2-3、分析儀器 56
3-3、實驗程序 58
3-4、平面電極製作 59
3-4-1、光罩設計 59
3-4-2、網版設計 60
3-4-3、Lift-off製程流程 61
3-4-4、網印銀電極 65
3-4-5、網印絕緣層 66
3-5、奈米金修飾電極與參考電極製作 67
3-5-1、參考電極製作 67
3-5-2、奈米金修飾電極 67
3-5-2-1、鍍液的製備 67
3-5-2-2、奈米金顆粒沉積 67
3-6、免疫修飾電極製作 69
3-6-1、自組裝單分子層修飾 69
3-6-2、TA單分子層表面官能基活化 70
3-6-3、固定化Goat anti-Human IgG和Horseradish peroxidase 70
3-7、樣品配製 72
3-7-1、H2O2樣品溶液配製 72
3-7-2、葡萄糖樣品溶液配製 72
3-7-3、Human IgG樣品溶液配製 72
3-7-3-1、葡萄糖氧化酶標記抗體(GOx-HIgG)製備 72
3-7-3-2、Human IgG樣品溶液配製 73
3-8、電化學分析裝置 74
第四章、結果與討論 74
4-1、平面電極上各電極層的SEM分析 75
4-2、奈米金修飾電極的電化學性質分析 76
4-2-1、循環伏安法分析 76
4-2-2、掃描速率效應 79
4-2-3、奈米金修飾電極的電子傳送速率 81
4-3、各修飾層電極的電化學性質與XPS圖譜分析 82
4-3-1、自組裝單分子層修飾最佳化時間探討 83
4-3-1-1、TA/nanogold修飾電極電化學阻抗分析 84
4-3-1-2、自組裝單分子層XPS圖譜分析 88
4-3-2、自組裝單分子層表面活化XPS分析 92
4-3-3、EDC/TA/nanogold修飾電極電化學性質分析 99
4-3-3-1、循環伏安分析 99
4-3-3-2、掃描速率效應 99
4-3-4、免疫修飾電極電化學性質分析 101
4-3-4-1、循環伏安分析 101
4-3-4-2、電化學交流阻抗分析 102
4-3-4-3、掃瞄速率效應 102
4-4、免疫型感測器電化學性能分析 104
4-4-1、電極表面反應機制 104
4-4-2、循環伏安分析 106
4-4-3、H2O2感測研究 108
4-4-4、GOx-HIgG競爭反應添加量最佳化探討 111
4-4-5、HIgG感測研究 114
第五章、結論與未來方向 116
參考文獻 117

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