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研究生:鄒霖凱
研究生(外文):Lin-Kai Tsou
論文名稱:利用金奈米粒子電極進行無酶葡萄糖電化學生物檢測
論文名稱(外文):Using AuNPs electrode as non-enzymatic glucose electrochemistry biosensor
指導教授:林寬鋸
口試委員:黃景帆果尚志
口試日期:2016-06-29
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:化學系所
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:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:64
中文關鍵詞:奈米粒子無酶葡萄糖生物檢測
外文關鍵詞:goldnanoparticlenon-enzymaticglucosebiosensor
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在本篇論文中,我們利用實驗室所研發的微波電漿加熱技術進行金奈米粒子的製備,並將金奈米粒子應用電化學的生物感測器上;我們成功的利用金奈米粒子結合FTO導電玻璃電極應用於無酶葡萄糖生物感測器,在循環伏安法中能達到317μA cm-2mM-1的靈敏度;在電位0.1 V的環境下,擁有155μA cm-2mM-1的靈敏度;穩定性中,10次之內的使用仍有約90%的效能且能長時間保存於高pH值水溶液中。

In this article, we have used the technology of gold nanoparticle fabrication developed by our lab, microwave plasma heating process, and we have used gold nanoparticles as an electrochemistry biosensor. We have successfully combined gold nanoparticles with FTO conductive glass, applied to be a non-enzymatic glucose biosensor. We have achieved the sensitivity of 317 μA cm^-2mM^-1 with cyclic voltammetry and the sensitivity of 155 μA cm^-2mM^-1 with I-t curve at 0.1 V. In stability test, the gold nanoparticle electrode kept about 90% of signal efficiency after being reused 10 time and it can be stored at high pH water solution.

目錄
摘要 i
Abstract ii
目錄 iii
圖目錄 vii
表目錄 ix
第一章、緒論 1
1.1、源起 1
1.2、奈米材料簡介 2
1.3、研究動機 2
第二章、基礎理論與文獻回顧 4
2.1、生物感測器 4
2.2、血糖 5
2.3、葡萄糖生物感測器 6
2.3.1、酶輔助葡萄糖感測 7
2.3.2、無酶葡萄糖感測 8
2.4、金奈米粒子應用於葡萄糖感測 9
2.4.1、金表面葡萄糖氧化機制 9
2.4.2、金奈米粒子偵測葡萄糖文獻比較 13
第三章、實驗內容 15
3.1 實驗儀器 15
3.2、藥品與器材 16
3.3、實驗步驟 17
3.3.1、金奈米粒子電極(FTO/AuNPs)製備流程 17
3.3.2、電化學三電極系統 18
3.3.3、循環伏安法(Cyclic Voltammetry) 20
3.3.4、電流-時間曲線(I-t curve) 20
3.3.5、穩定度測試 20
3.3.6、干擾測試 21
第四章、實驗結果 23
4.1、金奈米粒子電極UV光譜及SEM鑑定 23
4.2.、CV掃描氧化峰 25
4.3、CV掃描-濃度對電流值的關係 26
4.4、電流-時間圖(i-t curve) 29
4.5、電極穩定度測試 31
4.5.1、多次掃描的穩定性 31
4.5.2、長時間浸泡在電解液中的穩定性 32
4.6、干擾測試 33
第五章、結論與展望 35
5.1、結論 35
5.2、未來展望 36
附錄-金奈米粒子光學上應用 37
6.1、原理與介紹 37
6.1.1、表面電漿共振效應 37
6.1.2、局部表面電漿共振 38
6.1.3、金奈米粒子薄膜應用於生物感測器 43
6.1.4、生物標記-帕金森氏症 44
6.1.5、帕金森氏症生物標記Anti-α-synuclein 45
6.2、實驗步驟 48
6.2.1、金奈米粒子試片製備流程 48
6.2.2、金奈米粒子表面生物分子修飾 49
6.3、金奈米粒子試片進行蛋白質偵測 53
6.3.1、金奈米粒子試片表面形貌 53
6.3.2、可見光全光譜掃描 54
6.3.3、孔盤式可見光譜單波長量測 56
6.3.4、蛋白質定量實驗 58
6.3.5、與家瑜的方法做比較 59
6.4、結論 61
參考文獻 62


圖目錄

圖2-1、生物感測器原理示意圖[1] 4
圖2-2、三個世代酶輔助葡萄糖電極示意圖[2] 8
圖2-3、貴金屬奈米結構SEM影像 9
圖2-4、金絲電極在10 MM 葡萄糖溶液(綠色)以及無葡萄糖系統(紅色),電解液為0.1 M KOH 水溶液[15] 10
圖2-5、進行電位掃描時金表面變化示意圖[16] 11
圖2-6、金表面催化葡萄糖氧化示意圖 12
圖3-1、FTO/AUNPS製作流程圖 17
圖3-2、三電極系統示意圖 18
圖4-1、FTO及FTO/AUNPS之UV光譜 23
圖4-2、FTO導電玻璃之SEM 24
圖4-3、0.8 NM金膜厚度FTO/AUNPS 之SEM圖 24
圖4-4、金奈米粒子直徑分布長條圖 25
圖4-5、CV掃描圖 26
圖4-6、0.1~16 MM葡萄糖濃度CV疊圖 27
圖4-7、葡萄糖濃度與電流密度關係圖 27
圖4-8、電流值對濃度作線性關係 28
圖4-9、不同電位之I-T CURVE 30
圖4-10、訊號值對濃度作圖 30
圖4-11、使用次數與氧化峰電流值關係圖 32
圖4-12、保存後偵測訊號與天數的關係圖 33
圖4-13 、干擾實驗I-T CURVE 34
圖4-14、干擾實驗中濃度對電流密度關係圖 34
圖6-1、表面電漿共振示意圖[24] 38
圖6-2、局部表面電漿示意圖[24] 39
圖6-3、不同直徑的金奈米粒子的吸收光譜[25] 40
圖6-4、左圖為銀奈米粒子吸收光譜圖,折射率由左到右增大;右圖為各光譜最大吸收波長與折射率關係圖[27] 42
圖6-5、金奈米粒子吸附多層聚合物的吸收光譜圖[26] 42
圖6-6、微波電漿加熱法製作的金奈米粒子基板AFM圖[14] 44
圖6-7、對照組與帕金森氏症患者血液ANTI-Α-SYN濃度[37] 47
圖6-8、金奈米粒子試片示意圖 48
圖6-9、Α-SYNUCLEIN蛋白分子修飾示意圖 49
圖6-10、以牛血清蛋白做BLOKING示意圖 50
圖6-11、ANTI-Α-SYNUCLEIN選擇性結合示意圖 51
圖6-12、金奈米粒子放大示意圖 52
圖6-13、金奈米粒子試片SEM 影像 53
圖6-14、Α-SYNUCLEIN 蛋白修飾(含BLOCKING)前後光譜圖 54
圖6-15、偵測ANTI-Α-SYNUCLEIN前後試片光譜圖 55
圖6-16、孔盤式可見光譜儀專用的載盤與試片之照片 56
圖6-17、孔盤式可見光譜儀 56
圖6-18、吸收度改變量對波長作圖 57
圖6-19、560 NM 波長吸收度對ANTI-Α-SYNUCLEIN濃度作圖 58
圖6-20、實驗步驟比較簡圖 59



參考文獻
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