臺灣博碩士論文加值系統

尿液檢測為醫學上許多重要的資訊，眾多研究學者透過尿液來診斷病理，近期甚至有研究指出可藉由自體螢光檢測癌症。但因尿液中的成分相當複雜，故尿液對於生理特性的研究需花費較長時間。近年來尿路結石比例逐年升高，台灣尿路結石的盛行率約為8-10 %，而許多因素都容易致使人們得到尿結石，像是生活、飲食習慣、慢性疾病甚至是氣候都可能是罹患的主因。由於尿液的成分容易受許多因素影響而變質，所以檢體調配的每一步驟都須加以做比對，確定不影響環境為基準。本研究吸附於尿液結晶表面的氧化鐵材料由成大實驗室提供，利用氧化鐵吸附晶體表面的特性，使氧化鐵與晶體做結合，最後經由磁鐵回收，使晶體便於量測。目前臨床上統計，尿結石患者通常發生劇烈疼痛時，才會緊急就醫，為了使大家能在結石潛伏期(疼痛前)便可得知自己身體是否有異樣，提早利用飲食控制或藥物治療，使免於生病的疼痛及手術的風險。本研究團隊利用拉曼技術檢測尿液結晶，一方面已開發自動化螢光定位拉曼檢測，另一方面也探討拉曼整體訊號強度對於尿液晶體自體螢光的現象，當整體拉曼訊號為高強度且有自體螢光產生時，所觀測到的晶體可能為微結石的型態。

It’s very important that urine detection provides lots of medical information. More research scholar to do the pathological diagnosis with urine detection. Recently, some research reported that it can detect the cancer with urine autofluorescence. To Study on the physiological characteristics of urine needs to spend much of time because the composition of urine is very complicated. Urolithiasis is a vital public health issue that has gradually increased in prevalence, with an incidence of 8% to 10% in Taiwan. The variable depends on dietary habits, chronic diseases and even climate. Because the components of urine are most easily influenced by lots of variables, every step of sample deployment needs to check to make sure they are not influence the environment. The material of magnetic Fe3O4 nanoclusters has provided by NCKU. Using the characteristic of adsorption on the crystal surface so that the Fe3O4 could bind with crystal. Finally, it could easy to make measurement due to recycle the urine crystal. In current clinical statistics, more urolithiasis patients always go to treat until they had pain. It can provide the pain and surgery in order to find the disease before the pain, and cure by drug or dietary habit. Our team research the autofluorescence of auto Raman detection and investigate the integral intensity of Raman signal with regard to the phenomenon of urine crystal. When the urine crystal had autofluorescence and high integral intensity of Raman signal, it may could regard as microstones.

目錄
致謝 i
中文摘要 ii
Abstract iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 x
第一章、 序論 1
1.1研究背景 1
1.2尿路結石介紹 1
1.2.1尿液結晶形成因素 1
1.2.2尿路結石種類 2
1.2.3臨床結石種類診斷方式 3
1.2.4臨床治療方式 4
1.3文獻回顧 5
第二章、 基礎理論 7
2.1拉曼簡介 7
2.1.1拉曼發展背景 7
2.1.2拉曼基礎原理 7
2.1.3拉曼光譜與應用 8
2.2磁性理論與磁性奈米粒子的應用 9
2.3螢光分子 10
2.3.1螢光基本原理 10
2.3.2自體螢光介紹 10
第三章、 實驗材料與方法 12
3.1實驗流程圖 12
3.2實驗藥品與儀器 12
3.2.1實驗藥品名稱 12
3.2.2實驗儀器名稱及架構介紹 13
3.2.3螢光濾片波段選擇 14
3.3尿液樣本配置方法 15
3.4氧化鐵的合成種類 15
第四章、 實驗結果 17
4.1尿液前處理方法比對 17
4.1.1添加醋酸對於檢體的影響 17
4.1.2加熱對於檢體的影響 17
4.2氧化鐵效能比對 18
4.3結晶種類與結石的相關性 24
4.3.2結晶與結石的相關性 31
4.4晶體訊號與螢光比對 32
4.4.1標準品晶體螢光影像 32
4.4.2病人尿液晶體訊號與螢光影像比對 33
4.4.3正常人尿液晶體訊號與螢光影像比對 40
第五章、 討論 42
第六章、 結論與未來展望 46
第七章、附註 48
參考文獻 50

圖目錄
圖1.1結晶形成結石的過程 6
圖2.1 拉曼散射示意圖 8
圖2.2、磁性奈米粒子輔助分離物質 9
圖2.3 螢光能量產生的示意圖 10
圖2.4尿液成分的自體螢光分布波段(激發/接收) 11
圖3.1實驗規劃流程圖 12
圖3.2 實驗室顯微鏡架構 13
圖3.3 氧化鐵合成結構示意圖 16
圖4.1 未加醋酸的檢體影像 17
圖4.2 加醋酸的檢體影像 17
圖4.3 加熱70oC後的檢體影像 18
圖4.4 DNA(PO4-)氧化鐵吸附於COM晶體表面 18
圖4.5 PVPA(PO(OH)2氧化鐵吸附於COM晶體表面 19
圖4.6 DNA(PO4-)氧化鐵吸附於COD晶體表面 19
圖4.7 PVPA(PO(OH)2)氧化鐵吸附於COD晶體表面 20
圖4.8 DNA(PO4-)氧化鐵吸附於HAP晶體表面與其放大圖 20
圖4.9 PVPA(PO(OH)2氧化鐵吸附於HAP晶體表面與其放大圖 21
圖4.10 DNA(PO4-)氧化鐵吸附於DCPD晶體表面與其放大圖 21
圖4.11 PVPA(PO(OH)2氧化鐵吸附於DCPD晶體表面與其放大圖 21
圖4.12 DNA(PO4-)氧化鐵吸附於struvite晶體表面與其放大圖 22
圖4.13 PVPA(PO(OH)2氧化鐵吸附於struvite晶體表面與其放大圖 22
圖4.14 DNA(PO4-)氧化鐵吸附於uric acid晶體表面與其放大圖 23
圖4.15 PVPA(PO(OH)2氧化鐵吸附於uric acid晶體表面與其放大圖 23
圖4.16 DNA(PO4-)氧化鐵吸附於cystine晶體表面與其放大圖 23
圖4.17 PVPA(PO(OH)2氧化鐵吸附於cystine晶體表面與其放大圖 24
圖4.18 COM尿液結晶型態 24
圖4.19 COM標準品拉曼訊號 25
圖4.20 COD尿液結晶型態 25
圖4.21 COD標準品拉曼訊號 26
圖4.22 HAP尿液結晶型態 26
圖4.23 HAP標準品拉曼訊號 27
圖4.24 DCPD尿液結晶型態 27
圖4.25 DCPD標準品拉曼訊號 28
圖4.26 Struvite尿液結晶型態 28
圖4.28 Uric acid 尿液結晶型態 29
圖4.29 Uric acid標準品拉曼訊號 30
圖4.30 Cystine尿液結晶型態 30
圖4.31 Cystine標準品拉曼訊號 31
圖4.32 COM標準品與螢光影像 32
圖4.33 HAP標準品與螢光影像 32
圖4.34 COD標準品與螢光影像 32
圖4.36 struvite標準品與螢光影像 32
圖4.38 cystine標準品與螢光影像 33
圖4.39 COM尿液結晶(A)(B)影像 33
圖4.40 COM尿液結晶(A)拉曼光譜 33
圖4.42 COM尿液結晶(C )影像 34
圖4.44 COM尿液結晶周圍拉曼光譜 34
圖4.45 COD尿液結晶(A)影像 34
圖4.46 COD尿液結晶(A)拉曼光譜 35
圖4.47 COD尿液結晶(B)影像 35
圖4.48 COD尿液結晶(B)拉曼光譜 35
圖4.49 HAP尿液結晶(A)影像 36
圖4.50 HAP尿液結晶(A)拉曼光譜 36
圖4.51 HAP尿液結晶(B)影像 36
圖4.52 HAP尿液結晶(B)拉曼光譜 37
圖4.53 DCPD尿液結晶(A)(B)影像 37
圖4.56 struvite尿液結晶(A)影像 38
圖4.57 struvite尿液結晶(A)拉曼光譜 38
圖4.58 struvite尿液結晶(B)影像 38
圖4.59 struvite尿液結晶(B)拉曼光譜 39
圖4.60 uric acid尿液結晶(A)影像 39
圖4.61 uric acid尿液結晶(A)拉曼光譜 39
圖4.62 uric acid尿液結晶(B)影像 40
圖4.63 uric acid尿液結晶(B)拉曼光譜 40
圖4.64 正常人尿液結晶(A) (B)影像 40
圖4.66正常人尿酸結晶(B)拉曼光譜 41
圖4.67結晶周圍拉曼訊號 41
圖4.68正常人尿液結晶(C)影像 41
圖4.69正常人尿液結晶(C)拉曼光譜 41
圖5.1 Struvite尿液結晶(C)的明視野與螢光影像 44
圖5.2 Struvite尿液結晶(C)光譜訊號 44
圖5.4 Struvite尿液結晶(D)光譜訊號 44
圖5.5 Struvite尿液結晶(D)發亮處訊號 44
圖5.6 Struvite尿液結晶(E)的明視野與螢光影像 45
圖5.7 Struvite尿液結晶(E)光譜訊號 45

表目錄
表1.1 影響結晶生成的主要基質 2
表1.2 結石種類介紹 3
表1.3、結石的促進因子與抑制因子[19] 6
表1.4、尿液結晶形成的成分關係[19] 7
表3.1 實驗用藥品 13
表3.2 螢光濾片波段範圍 14
表4.1 病人尿液結晶量測與結石種類比對 31
表5.1 氧化鐵吸附於晶體表面的效能比較表 43
表7.1 氧化鐵每一層材料對於COM標準品的表面吸附率 48
表7.2 氧化鐵每一層材料對於COD標準品的表面吸附率 48
表7.4 氧化鐵每一層材料對於UA標準品的表面吸附率 49
表7.5 氧化鐵每一層材料對於UA標準品的表面吸附率 49

參考文獻
1. Jiang, Y. G., He, L. H., Luo, G. T., and Zhang, X. D. , Prevalence of kidney stones and associated risk factors in the Shunyi District of Beijing. Hong Kong Med J, 2017.
2. Dah-Shyong Yu a, Y.-T.Y.b. *, and C.-H.L.b. , Epidemiology and treatment of inpatients urolithiasis in Taiwan. Formosan Journal of Surgery, 2016. 49(4): p. 136-141.
3. Yi-Chun Chiu, a., b,c Hao-Yu Yang,b Shing-Hwa Lua,c and Huihua Kenny Chiangb,d∗, Micro-Raman spectroscopy identification of urinary stone composition from ureteroscopic lithotripsy urine powder. Journal of RAMAN SPECTROSCOPY, 2009. 41(2): p. 136-141.
4. Ahmed, K., P. Dasgupta, and M.S. Khan, Cystine calculi: challenging group of stones. Postgrad Med J, 2006. 82(974): p. 799-801.
5. 盧星華(Henry Shing-Hwa Lu)；陳光國(Kuang-Kuo Chen)；林登龍(Alex T. L. Lin)；張延驊(Yen-Hwa Chang) ；吳宏豪(Howard H. H. Wu) ； 徐慧興(Ted H. S. Hsu) ； 張心湜(Luke S. Chang), Urinary Crystals in Patients with and without Urolithiasis. 中華民國泌尿科醫學會雜誌, 1994. 5(3): p. 163-168.
6. Fogazzi, G.B. and G. Garigali, The clinical art and science of urine microscopy. Curr Opin Nephrol Hypertens, 2003. 12(6): p. 625-32.
7. Michel Daudon a, b., *, et al., Crystalluria analysis improves significantly etiologic diagnosis and therapeutic monitoring of nephrolithiasis. Elsevier, 2016. 19(11-12): p. 1514-1526.
8. Primiano, A., Persichilli, S., Gambaro, G., Ferraro, P. M., D'Addessi, A., Cocci, A., Schiattarella, A., Zuppi, C., Gervasoni, J. , FT-IR analysis of urinary stones: a helpful tool for clinician comparison with the chemical spot test. Dis Markers, 2014. 2014: p. 176165.
9. Khan, S.R., Glenton, P. A., Backov, R., Talham, D. R. , Presence of lipids in urine, crystals and stones: implications for the formation of kidney stones. Kidney Int, 2002. 62(6): p. 2062-72.
10. Doddametikurke Ramegowda Basavaraj a, Chandra Shekhar Biyani a, Anthony J. Browning a, Jon J. Cartledge b., The Role of Urinary Kidney Stone Inhibitors and Promoters in the Pathogenesis of Calcium Containing Renal Stones. European Association of Urology, 2007. 5(3): p. 126-136.
11. ROSEMARY L. RYALL, M.C.C.a.P.K.G., Intracrystalline proteins and urolithiasis: a comparison of the protein content and ultrastructure of urinary calcium oxalate monohydrate and dihydrate crystals. BJU International, 2005. 96(4): p. 654-663.
12. Tingting Wang, L.A.T., Phulwinder K. Grover* and Rosemary L. Ryall*, A comparison of the binding of urinary calcium oxalate monohydrate and dihydrate crystals to human kidney cells in urine. BJU International, 2010. 106(11): p. 1768-1774.
13. Hesse, A. and D. Heimbach, Causes of phosphate stone formation and the importance of metaphylaxis by urinary acidification: a review. World J Urol, 1999. 17(5): p. 308-15.
14. Grasso, M. and D.S. Goldfarb, Urinary stones : medical and surgical management. 2014, Chichester, West Sussex, UK: John Wiley & Sons. p.
15. L. CLAPHAM, R.J.C.M., J.C. NICKEL and J. DOWNEY, J.W. COSTERTON, The influence of bacteria on struvite crystal habit and its importance in urinary stone formation. Journal ofCrystal Growth, 1990. 104(2): p. 475-484.
16. Bichler, K.H., et al., Urinary infection stones. Int J Antimicrob Agents, 2002. 19(6): p. 488-98.
17. Trinanjana Mandal, A.G.S., Anthony C. Yu, Xiao Zhong, and Michael D. Ward*, Effect of Urinary Macromolecules on L‑Cystine Crystal Growth and Crystal Surface Adhesion. CRYSTAL GROWTH DESIGN, 2016. 16(1): p. 423-431.
18. Charafi1, S., et al., A Comparative Study of Two Renal Stone Analysis Methods. International Journal of Nephrology & Urology, 2010. 2(3): p. 469-475.
19. Doddametikurke Ramegowda Basavaraj a , C.S.B.a., *, Anthony J. Browning a , Jon J. Cartledge b, The Role of Urinary Kidney Stone Inhibitors and Promoters in the Pathogenesis of Calcium Containing Renal Stones. European Association of Urology, 2007. 5(3): p. 126-136.
20. Katrin Kneipp, Y.W., * Harald Kneipp,† Lev T. Perelman, Irving Itzkan, and a.M.S.F. Ramachandra R. Dasari, Single Molecule Detection Using Surface-Enhanced Raman Scattering (SERS). The American Physical Society, 1997. 78: p. 1667-1670.
21. Zhenglong Zhang, S.S., Rongming Wang, and Mengtao Sun, Tip-Enhanced Raman Spectroscopy. Analytical Chemistry, 2016: p. 1-33.
22. Lu, A.H., E.L. Salabas, and F. Schuth, Magnetic nanoparticles: synthesis, protection, functionalization, and application. Angew Chem Int Ed Engl, 2007. 46(8): p. 1222-44.
23. Akbarzadeh, A., M. Samiei, and S. Davaran, Magnetic nanoparticles: preparation, physical properties, and applications in biomedicine. Nanoscale Res Lett, 2012. 7(1): p. 144.
24. Perinchery, S.M., Diagnostic potential of autofluorescence: an explorative study with human urine and stem cells. 2011: p. 8-12