臺灣博碩士論文加值系統

本文研究以共沈澱法合成 Fe3O4，並加入 β-cyclodextrin（β-CD）控制磁粒子於奈米尺寸，再以氧化聚合法製成以Fe3O4為核、以polypyrrole（PPy）為殼的奈米 Fe3O4/PPy 複合物。由紅外線光譜儀（Infrared spectrosopy，FT-IR）與 X-ray 繞射儀（X-ray diffactometer，XRD）分析證明 Fe3O4/PPy 奈米複合物製備成功。由場發掃瞄式電子顯微鏡（Field emission scanning electron microsope，FE-SEM）與穿透式電子顯微鏡（Transmission electron microsope，TEM）可得 Fe3O4 與 Fe3O4/PPy 之粒徑分別為 5～20 nm 與 15～40 nm。由超導量子干涉磁化儀（Superconducting quantum interference device magnrtometer，SQUID）分析，Fe3O4 經 PPy 包覆（PPy/Fe3O4莫爾比為3/1 與 5/1）之飽和磁化強度由 74.7 emu/g 分別下降至52.7 emu/g 與 45.8 emu/g。由動態光散射儀（Dynamic light scattering，DLS）分析得知，Fe3O4 因靜磁力吸引而聚集嚴重所得平均粒徑高，Fe3O4/PPy複合物因有摻雜態 PPy 的包覆，隨包覆量的提高，阻隔靜磁力相互吸引效果增加，粒子間聚集情況降低，所測得平均粒徑降低。複合物與 human umbilical vein endothelial cells（HUVEC）共培養進行毒性測試，由光學顯微鏡觀察，含複合物之細胞型態與數量與 對照組相同。進一步將 recombinant tissue plasminogen activator（rt-PA）接枝於 Fe3O4/PPy 複合物，經由活性檢測結果得 rt-PA 接枝率高達 96 % 以上。由非流動態血栓溶解結果得知，rt-PA-Fe3O4/PPy複合物在外加磁場的牽引下，血栓溶解率由 39.72% 提高至 46.83 %；由模擬流動態血栓溶解結果，rt-PA-Fe3O4/PPy複合物在磁場引導下，溶解 2 mm × 5 mm 血栓的時間比純 rt-PA 無磁導之條件下縮短 12 分鐘。

The purpose of this study was to prepare Fe3O4/polypyrrole (Fe3O4/PPy) nano-composites with core-shell structure. The nano-composites were first synthesized by co-precipitation of Fe3O4 nano-particles with the size controlled by β-cyclodextrin (β-CD), and then encapsulated with PPy by oxidation polymerization. By the infrared spectrometer (FT-IR) and X-ray diffraction instrument (XRD) analysis showed that nano-composites prepared by the success of Fe3O4/PPy. The particle sizes of Fe3O4 and Fe3O4/PPy were 5-20 nm and 15-40 nm, respectively, as measured by field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and transmission electron microscopy (TEM). showed less aggregation due to the particle surfaces covered by PPy. Through the superconducting quantum interference device magnrtometer (SQUID) analysis, Fe3O4 covered by PPy (PPy/Fe3O4 molar ratio was 3/1 and 5/1), the saturation magnetization of Fe3O4/PPy composites was decreased from 74.7 emu/g to 52.7 emu/g and 45.8 emu/g, respectively. Through the Dynamic Light Scattering (DLS) analysis, the measured average size of Fe3O4 was higher due to the particle aggregation by static magnetic force. However, the average sizes of Fe3O4/PPy decreased with the increasing of PPy, which was due to the blocking of doping type PPy and reducing static magnetic force between Fe3O4 particles and resulted in less particle aggregation. Through toxicity test and checked with optical microscope, the little variation of morphologies and numbers of human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) co-cultured with and without Fe3O4/PPy nano-composites were observed. With the further recombinant tissue plasminogen activator (rt-PA) grafted in the nano-composites, the grafting ratio could be higher than 96% measured by protein assay. The thrombolytic ratio measured by static thrombolysis was increased from 39.72% to 46.83 % with the treatment of rt-PA-Fe3O4/PPy composite under the guide of external magnetic field. The clots of 2 mm × 5 mm were used for the in vitro thrombolysis analysis. The thrombolytic rate analyzed by dynamic thrombolysis was 12 minutes faster than that of pure rt-PA without external magnetic field applied.

目錄

誌謝 I
摘要 II
圖目錄 VIII
表目錄 X
縮寫表 XI
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究目的 5
第二章 文獻回顧 6
2-1 導電高分子之簡介 6
2-2 聚吡咯 9
2-2-1 聚吡咯之簡介 9
2-2-2 聚吡咯之合成機制 9
2-2-3 聚吡咯複合物之文獻回顧 15
2-3 環糊精 18
2-3-1 環糊精之簡介 18
2-3-2 環糊精之應用 19
2-4 磁鐵礦 21
2-4-1 磁鐵礦之製備 21
2-5 磁性聚吡咯之文獻回顧 24
2-6 組織培養技術簡介與應用 27
2-7 血栓藥劑 rt-PA 之簡介 30
第三章 實驗內容 32
3-1 藥品 32
3-2 合成 34
3-2-1 聚吡咯之製備 34
3-2-2 氧化鐵之製備 34
3-2-3 複合物之製備 35
3-3 細胞毒性測試 36
3-3-1 使用溶液配製 36
3-3-2 細胞繼代培養 37
3-3-3 細胞生物毒性測試 38
3-3-4 統計學分析 39
3-4 rt-PA之活性檢測 40
3-4-1 buffer之配置 40
3-4-2 標準曲線 40
3-4-3 protein assay 43
3-4-4 activity assay 44
3-5 血栓溶解實驗 46
3-5-1 血栓及血清製備 46
3-5-2 活性檢試 46
3-5-3 非流動態血栓溶解標準曲線 47
3-5-4 非流動態血栓溶解測試 48
3-5-5 流動態之血栓溶解測試 48
3-6 儀器 50
第四章 結果與討論 53
4-1 紅外線光譜（FT-IR）分析 53
4-2 X-ray 繞射（XRD）分析 57
4-3 掃瞄式電子顯微鏡（SEM）分析 59
4-4 穿透式電子顯微鏡（TEM）分析 62
4-5 超導量子干涉儀（SQUID）分析 65
4-6 動態雷射光散射（DLS）分析 67
4-6-1 稀釋濃度之比較 67
4-6-2 粒徑分佈之比較 70
4-6-3 反應濃度之比較 75
4-7 細胞生物毒性測 78
4-8 溶血藥物 rt-PA 之活性測試 81
4-8-1 不同反應時間之 protein assay 81
4-8-2 不同反應時間之 activity assay 83
4-8-3 不同 rt-PA 濃度之活性檢測 85
4-9 rt-PA 溶血測試 87
4-9-1 非流動態之血栓溶解測試 87
4-9-2 流動態之血栓溶解測試 90
第五章 結論 92
參考文獻 96

圖目錄

圖 1-1 MTCs技術治療示意圖 4
圖 1-2 注射靜脈後藥物載體循環流程 4
圖 2-1 摻雜後共軛高分子導電度範圍 8
圖 2-2 吡咯單體氧化與環內共振示意圖 10
圖 2-3 吡咯進行雙聚反應示意圖 11
圖 2-4 吡咯雙聚物陽離子自由基共振圖 11
圖 2-5 吡咯在乙腈中反應機制 12
圖 2-6 Kim’s mechanism之示意圖 13
圖 2-7 Reynolds’ mechanism之示意圖 14
圖 2-8 carbon/polypyrrole three-dimensional battery之製程示意圖 15
圖 2-9 環糊精之結構和與小分子形成包絡複合物 18
圖 2-10 PPy-CDSO3 之假設結構 20
圖 2-11 PPy-magnetite-silica 奈米顆粒合成過程 25
圖 2-12 細胞增殖曲線 28
圖 2-13 rt-PA 之結構 31
圖 3-1 protein assay 標準曲線 41
圖 3-2 activity assay 標準曲線 43
圖 3-3 溶血測試之標準曲線 47
圖 3-4 流動態之血栓溶解裝置圖 49
圖 4-1 (a) PPy (b) Fe3O4 (c) β-CD (d) Fe3O4-β-CD與複合物 (e) 1/1 (f) 2/1 (g) 3/1 (h) 5/1之 IR 圖 55
圖 4-2 (a) Fe3O4 (b) Fe3O4-β-CD與複合物 (c) 1/1 (d) 2/1 (e) 3/1 (f) 5/1 (g) β-CD (h) PPy 之XRD繞射峰曲線 58
圖 4-3 Fe3O4 (a) X 200K (b) X 300K 之 SEM 圖 60
圖 4-4 複合物 1/1 (a) X 200K (b) X 300K之 SEM 圖 60
圖 4-5 複合物 2/1 (a) X 200K (b) X 300K之 SEM 圖 61
圖 4-6 複合物 3/1 (a) X 200K (b) X 300K之 SEM 圖 61
圖 4-7 複合物 5/1 (a) X 200K (b) X 300K之 SEM 圖 61
圖 4-8 Fe3O4 (a) X 100K (b) X 200K (c) X 300K 之 TEM 圖 63
圖 4-9 複合物 (a) X 100K (b) X 200K (c) X 300K (d) X 400K之 TEM 圖 64
圖 4-10 複合物晶格繞射 64
圖 4-11 Fe3O4 與複合物之磁滯曲線圖 66
圖 4-12 Fe3O4 之不同稀釋濃度比較 68
圖 4-13 複合物 1/1 之不同稀釋濃度比較 68
圖 4-14 複合物 2/1 之不同稀釋濃度比較 69
圖 4-15 複合物 3/1 之不同稀釋濃度比較 69
圖 4-16 複合物 5/1 之不同稀釋濃度比較 69
圖 4-17 Fe3O4 相對百分比對粒徑之粒徑分佈圖 72
圖 4-18 Fe3O4-β-CD 相對百分比對粒徑之粒徑分佈圖 73
圖 4-19 複合物 1/1 相對百分比對粒徑之粒徑分佈圖 73
圖 4-20 複合物 2/1 相對百分比對粒徑之粒徑分佈圖 73
圖 4-21 複合物 3/1 相對百分比對粒徑之粒徑分佈圖 74
圖 4-22 複合物 5/1 相對百分比對粒徑之粒徑分佈圖 74
圖 4-23 Fe3O4、Fe3O4-β-CD 與不同pyrrole反應濃度複合物之強度百分比平均粒徑比較 77
圖 4-24 Fe3O4、Fe3O4-β-CD 與不同pyrrole反應濃度複合物之體積百分比平均粒徑比較 77
圖 4-25 Fe3O4、Fe3O4-β-CD 與不同pyrrole反應濃度複合物之數量百分比平均粒徑比較 77
圖 4-26 HUVEC 之成長趨勢圖 79
圖 4-27 HUVEC 細胞 control (a) X100 (b) X200 (c) X400 與含複合物 (d) X100 (e) X200 (f) X400 之光學顯微鏡型態 80
圖 4-28 0.1 mg rt-PA 與 2 mg 複合物之不同反應時間接枝率 82
圖 4-29 0.1 mg rt-PA 與 2 mg 複合物之不同反應時間接枝量 82
圖 4-30 0.1 mg rt-PA 與 2 mg 複合物之不同反應時間相對活性 84
圖 4-31 0.1 mg rt-PA 與 2 mg 複合物之不同反應時間比活性 84
圖 4-32 不同 rt-PA 量與 2 mg no-GA 複合物之接枝量與比活性 86
圖 4-33 不同 rt-PA 量與 2 mg GA 複合物之接枝量與比活性 86
圖 4-34 溶血前 (a) control (b) 純 rt-PA 24.12 μg (c) 無磁場之 24.12 μg rt-PA-複合物 (d) 含磁場之 24.12 μg rt-PA-複合物 (e) 純 rt-PA 48.33 μg (f) 無磁場之 48.33 μg rt-PA-複合物 (g) 含磁場之 48.33 μg rt-PA-複合物 89
圖 4-35 溶血後 (a) control (b) 純 rt-PA 24.12 μg (c) 無磁場之 24.12 μg rt-PA-複合物 (d) 含磁場之 24.12 μg rt-PA-複合物 (e) 純 rt-PA 48.33 μg (f) 無磁場之 48.33 μg rt-PA-複合物 (g) 含磁場之 48.33 μg rt-PA-複合物 89
圖 4-38 複合物、rt-PA 與 rt-PA-複合物之流動態血栓溶解過程圖 91

表目錄

表 3-1 protien assay 樣品組組配方 44
表 4-1 PPy、Fe3O4、β-CD、Fe3O4-β-CD與複合物 1/1、2/1、3/1、5/1 之 IR 特徵峰總理 55
表 4-2 PPy、Fe3O4、Fe3O4-β-CD 與複合物之 XRD 繞射峰位置總整理 58
表 4-3 細胞生長速率整理表 79
表 4-4 血栓溶解測試之protien assay 87
表 4-5 血栓溶解測試之activity assay 87
表 4-6 血栓溶解測試樣品組之有效藥量及相對活性 88

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