(3.238.130.97) 您好!臺灣時間:2021/05/15 14:30
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果

詳目顯示:::

: 
twitterline
研究生:郭怡婷
研究生(外文):Kuo, I-Ting
論文名稱:結合拉曼標誌奈米聚集顆粒及介電泳晶片的生物感測平台
論文名稱(外文):Integration of Raman-Labeled Nanoaggregate-Embedded Beads and Dielectrophoresis Chip for Biodetection
指導教授:周禮君周禮君引用關係
指導教授(外文):Chau, Lai-Kwan
口試委員:楊子萱謝文馨
口試委員(外文):Yang, Tzyy-SchiuanHsieh, Wen-Hsin
口試日期:2011-07-12
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:化學暨生物化學研究所
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:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:83
中文關鍵詞:表面增強拉曼介電泳生物感測奈米金粒子
外文關鍵詞:SERSDielectrophoresisBiodetectiongold nanoparticles
相關次數:
  • 被引用被引用:0
  • 點閱點閱:340
  • 評分評分:
  • 下載下載:13
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
近年來,利用介電泳力所設計的生物晶片快速發展。介電泳所擁有的優點有低電壓且可以獲得極高的電場強度與梯度、電場強的區域被限制在小區域中,相對於流體體積不會產生過高的溫度上升以及介電泳可自由操控微小粒子與細胞的能力,不論在醫學或生物學上應用都非常廣泛,如分離、操控、混合等等。本實驗室希望朝向對單一顆粒做拉曼光譜的檢測,因此本實驗將利用介電泳晶片來抓取單一顆粒,並對其做偵測,最終目的是希望可以應用於單一致病菌的檢測上。
本研究成功的製備多種具有拉曼訊號的顆粒,稱為NAEBs (nanoaggregate-embedded beads),由於此種顆粒是利用染料分子使水相金奈米粒子聚集(2~5顆),再經由水解縮和反應將其外層包覆二氧化矽,形成核殼結構,此顆粒具有很強的SERS訊號,並將其表面修飾上不同抗體。
本實驗利用不同大小的聚苯乙烯微米球,在表面上修飾不同的抗原來模擬細菌,將聚苯乙烯微米球與NAEBs反應,隨後導入介電泳晶片中做單一顆粒抓取,再利用拉曼對此顆粒做偵測。本研究成功的在此單一顆粒上測得NAEBs的拉曼訊號,證明此實驗方法是可行的,最後也成功的將此實驗方法應用在單一細菌的檢測上。
關鍵詞:奈米金粒子、表面增強拉曼、介電泳、生物感測

There are many advantages of using dielectrophoresis for biodetection. For example, it just needs low-voltage to get high intensity of electric field; it will not cause high temperature of the fluid; and it can manipulate small particles. These advantages facilitate the fast development of bio-chips that use the dielectrophoretic force. The objective of this work is to develop a system, which can manipulate a single particle and obtain its Raman spectrum and apply this system to detection of pathogenic bacterium.
In this work, many kinds of nanoaggregate-embedded beads (NAEBs) have been prepared. NAEBs are silica-coated, dye-induced aggregates of a small number of metal nanoparticles such that each kind of NAEBs have a unique Raman signature. Results show that surface enhanced Raman scattering (SERS) signal from NAEBs can be detected. To achieve specific detection of pathogenic bacteria, the corresponding antibodies has been used to modify the NAEBs.
To evaluate the feasibility of this approach, polystyrene microspheres of different sizes were used to simulate different bacteria and reacted with NAEBs. Injection of the samples to the DEP chip, then the microspheres can be caught one by one. Using a Raman Spectrometer to detect the NAEBs-decorated microspheres, the SERS signal of the NAEBs were obtained. Finally, this method has been success applied to specific detection of pathogenic bacteria.
Keywords:gold nanoparticles; SERS; dielectrophoresis; biodetection

總目錄

中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
總目錄 Ⅲ
圖表目錄 Ⅶ

第一章 緒論
1.1 研究目的與簡介 1
1.1.1 研究目的 1
1.1.2細菌感染的快速診斷之簡介 2
1.2 拉曼光譜 6
1.2.1 拉曼散射歷史 6
1.2.2 表面增強拉曼散射(Surface enhanced Raman Scattering) 7
1.3 拉曼光譜應用於微生物檢測 10
1.4 拉曼光譜標籤 11
1.5 奈米微粒感測器 12
1.5.1 奈米粒子簡介 12
1.5.2 具拉曼標籤的Au2~5@SiO2的膠體奈米粒子簡介 12
1.6 二氧化矽簡介 13
1.6.1 奈米級二氧化矽 13
1.6.2 二氧化矽製備 13
1.6.3 溶膠-凝膠法 14
1.7 介電泳 15
1.7.1 介電泳力的簡介 15
1.7.2 操縱顆粒的方法 16
1.8 拉曼光譜結合介電泳之文獻回顧 20

第二章 實驗部分
2.1 實驗儀器及藥品 21
2.1.1實驗儀器 21
2.1.2實驗藥品 22
2.1.3生化藥品 24
2.1.4 緩衝溶液(buffer)配製 24
2.2 水相金奈米粒子合成 25
2.2.1 金鹽類溶液配置 25
2.2.2 水相金奈米粒子合成 25
2.3製備nanoaggregate-embedded beads(NAEBs) 26
2.3.1 NAEB- R6G 26
2.3.2 NAEB- DTDC 27
2.3.3NAEB- TRITC 28
2.3.4 NAEB- BPY 29
2.3.5 NAEB- PY 30
2.3.6 NAEB- ATP 31
2.4 nanoaggregate-embedded beads(NAEBs)的表面修飾 33
2.4.1 NAEBs的表面修飾 33
2.4.2 Polystyrene microspheres的表面修飾 35
2.5 介電泳晶片製程 36
2.5.1 微電極製作 36
2.5.2 微電極外接電線 37
2.5.3 流道製作 37
2.5.4 晶片黏合 37
2.6 實驗儀器架構 41

第三章 結果與討論
3.1 nanoaggregate-embedded beads(NAEBs)的鑑定
3.1.1 NAEB- R6G的合成與鑑定 43
3.1.2 NAEB- DTDC的合成與鑑定 46
3.1.3NAEB- TRITC的合成與鑑定 49
3.1.4 NAEB- BPY的合成與鑑定 52
3.1.5 NAEB- PY的合成與鑑定 55
3.1.6 NAEB- ATP的合成與鑑定 58
3.2 結合介電泳晶片與拉曼光譜儀的實驗架構 60
3.3結合介電泳晶片、拉曼光譜儀及NAEBs的實驗結果 64
3.3.1 Polystyrene microspheres的鑑定 64
3.3.2利用PS球做模擬實驗的實驗結果 65
3.3.3真實細菌的實驗結果 75

第四章 結論
結論 78
參考文獻
參考文獻 79
圖表目錄
圖目錄
圖1-1 微生物臨床檢驗法 5
圖1-2 電漿共振示意圖 8
圖1-3共振拉曼光譜在分子金屬系統的能階圖 9
圖1-4利用磁場捕捉奈米磁性粒子 17
圖1-5機械臂操控粒子移動光阻 18
圖2-1 水相金奈米粒子的特性吸收光譜圖 25
圖2-2 實驗流程圖 32
圖2-3 NAEBs表面修飾示意圖 34
圖2-4 Polystyrene microspheres表面修飾示意圖 35
圖2-5 旋轉塗佈機 37
圖2-6 曝光機 37
圖2-7 實驗用晶片 39
圖2-8 槽道內部(10倍物鏡) 39
圖2-9 槽道內部(50倍物鏡) 40
圖2-10實驗架構示意圖 41
圖3-1 NAEB- R6G的SERS光譜 43
圖3-2 NAEB- R6G的TEM圖片與粒徑分析 44
圖3-3 NAEB- R6G的UV-Vis吸收光譜 45
圖3-4 NAEB- DTDC的SERS光譜 46
圖3-5 NAEB- DTDC的TEM圖片與粒徑分析 47
圖3-6 NAEB- DTDC的UV-Vis吸收光譜 48
圖3-7 NAEB- TRITC的SERS光譜 49
圖3-8 NAEB- TRITC的TEM圖片與粒徑分析 50
圖3-9 NAEB- TRITC的UV-Vis吸收光譜 51
圖3-10 NAEB- BPY的SERS光譜 52
圖3-11 NAEB- BPY的TEM圖片與粒徑分析 53
圖3-12 NAEB- BPY的UV-Vis吸收光譜 54
圖3-13 NAEB- PY的SERS光譜 55
圖3-14 NAEB- PY的TEM圖片與粒徑分析 56
圖3-15 NAEB- PY的UV-Vis吸收光譜 57
圖3-16 NAEB- ATP的SERS光譜 58
圖3-17 NAEB- ATP的TEM圖片與粒徑分析 59
圖3-18 NAEB- ATP的UV-Vis吸收光譜 59
圖3-19 注射幫浦 60
圖3-20 六相閥 61
圖3-21函數訊號產生器(Function generator) 61
圖3-22 函數訊號產生器利用電線接至介電泳晶片上 62
圖3-23 介電泳晶片擺放於拉曼光譜儀的樣品平台上 62
圖3-24實驗整體的架構圖 63
圖3-25 Polystyrene microspheres的拉曼光譜圖 64
圖3-26 細菌模擬實驗設計圖 65
圖3-27利用介電泳晶片的微電極抓取6μm PS球的光學影像 66
圖3-28 介電泳晶片所抓取的6μm PS球的拉曼訊號 67
圖3-29利用介電泳晶片的微電極抓取10μm PS球的光學影像 68
圖3-30 介電泳晶片所抓取的10μm PS球的拉曼訊號 69
圖3-31利用介電泳晶片的微電極抓取2μm PS球的光學影像 70
圖3-32 介電泳晶片所抓取的2μm PS球的拉曼訊號 71
圖3-33三種PS球與三種NAEBs混合的實驗示意圖 72
圖3-34 三種PS球混合後注入介電泳晶片的光學影像 73
圖3-35沙門桿菌與anti-DNP功能化NAEBs交互作用示意圖 75
圖3-36 介電泳晶片所抓取的沙門桿菌的拉曼訊號(控制組) 76
圖3-37利用介電泳晶片中的微電極抓取沙門桿菌 77
圖3-38 介電泳晶片所抓取的沙門桿菌的拉曼訊號 77

表目錄
表1-1 螢光光譜與拉曼光譜比較表 11
表1-2拉曼光譜結合介電泳之文獻回顧 20
表3-1三種PS球與三種NAEBs混合的實驗結果對照表 74

參考文獻

1.Smekal A., Nturwissenschaften, Vol. 11, p.873
2.Moskovits M., Review of Modern Physics, 1985, 57, 785-826.
3.Rechberger W., A. Hohenau, A. Leitner, J. R. Krenn, B. Lamprecht, F. R. Aussenegg , Optics Communications, 2003, 220, 137-141.

4.Campion A., and P. Kambhampati, Chemical Society Reviews, 1998, 27, 241-250.
5.Tansil N. C., Gao Z., Nano Today, 2006, 1, 28.
6.Nie S., Emory S. R., Science, 1997, 275, 1102.
7.Kneipp K., Wang Y., Kneipp H., Perelman L. T., Itzkan I., Dasari R. R., Feld M. S., Physical Review Letters, 1997, 78, 1667-1670.

8.Taton T. A., Mirkin C. A., Letsinger R. L., Science, 2000, 289, 1757.
9.Ni J., Lipert R. J., Dawson G. B., Porter M. D., Analytical Chemistry, 1999, 71, 4903-4908.
10.Cao Y. W. C., Jin R. C., Mirkin C. A., Science, 2002, 297, 1536-1540.
11.Mulvaney S. P., Musick M. D., Keating C. D., Natan M. J., Langmuir, 2003, 19, 4784-4790.
12.Doering W. E., Nie S., Analytical Chemistry, 2003, 75, 6171.
13.Nie S., Emory S. R., Science 1997, 275, 1102.
14.Feynman R. P., Science 1991, 254, 1300.
15.Blatchford C. G., Campbell J. R., Creighton J. A., Surface Science, 1982, 120, 435.
16.J. Chen, J. Jiang, X. Gao, G. Shen, R. Yu, Colloids and Surfaces A, 2007, 294, 80.
17.Faulds K., Littleford R. E., Graham D., Dent G., Smith W. E., Analytical Chemistry, 2004, 76, 592.

18.Kneipp K., Kneipp H., Manoharan R., Hanlon E. B., Itzkan I., Dasari R. R., Feld M. S., Applied Spectroscopy, 1998, 52, 1493.

19.P. J. Huang, L. K. Chau, T. S. Yang, L. L. Tay, T. T. Lin, Advanced Functional Materials, 2009, 19, 242.

20.Iler R. K., Wiley, 1979, New York.
21.M. Ebelman, Annales de Chimie et de Physique, 1846, 16, 129.
22.Pohl H A., Journal of Applied Physics, 1951, vol. 22(7),869-871.
23.J. Voldman, R. A. Braff, M. Toner, M. L. Gray, M. A. Schmidt, Biophysical Journal, 2001, 80, 531-541.

24.Adam Rosenthal, Joel Voldman, Biophysical Journal, 2005, 88, 2193-2205.
25.D. S. Gray, J. L. Tan, Joel Voldman, Christopher S. chen, Biosensors and Bioelectronics, 2004, 19, 1765-1774.

26.Steffen Archer, Tong-Tong Li, A. Tudor Evans, Stephen T. Britland, Hywel Morgan, Biochemical and Biophysical Research Communication, 1999, 257, 687-698.

27.N. G. Green, H. Morgan, Journal of Physics D: Applied Physics, 1997,30.
28.Haibo Li, Rashid Bashir, Sensors and actuators, 2002, 86, 215-221.
29.J. Gao, X. F. Yin, Z. L. Fang, Lab on a Chip, 2004, 4, 47-52.
30.C. S. Lee, H.L., R. M. Westervelt, Applied Physics Letters, 2001, 79, 3308-3310.
31.N. Chronis and L. P. Lee, Journal of Microelectromechanical Systems, 2005 ,14, 857-863.
32.C. Kirschner, K. Maquelin, P. Pina, N. A. Ngo Thi, L. P. Choo-Smith, G. D. Sockalingum, C. Sandt, D. Ami, F. Orsini, S. M. Doglla, P. Allouch, M. Mainfatt, G. J. Puppels, D. Naumann, Journal of Clinical Microbiology, 2001, 39, 1763-1770.

33.K. Maquelin, L. P. Choo-Smith, H. P. Endtz, H. A. Bruining, G. J. Puppels, Journal of Clinical Microbiology, 2002, 40, 594-600.

34.E. Consuelo Lo' pez-D1'ez, Royston Goodacre, Analytical chemistry, 2004, 76, 585-591.
35.Lars M. Ericson, Pehr E. Pehrsson, Journal of physical Chemistry B, 2005, 43, 20276-20280.
36.Cheng I., Chang H. C., Hou D., Biomicrofluidics, 2007, 1, 021503.
37.Kneipp K., Hinzmann G., Fassler D., Chemical Physics Letters, 1983, 99, 5.
38.Schwartzberg A. M., Grant C. D., Wolcott A., Talley C. E., Huser T. R., Bogomolni R., Zhang J. Z., Journal of Physical Chemistry B, 2004, 108, 19191-19197.

39.Bosnick K. A., Jiang J., Brus L. E., Journal of Physical Chemistry B, 2002, 106, 8096.
40.Doering W. E., Nie S., Journal of Physical Chemistry B, 2002, 106,311-317.
41.黃坪吉, Nanostructural Materials for Surface enhanced Raman Scattering, Plasmon Resonance Sensing, and Solar Energy Conversion, 博士論文, 中正大學, 2010.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top