第二 第二
第二章 章 章 章 實驗 實驗 實驗 實驗
2-1 研究動機與目的
研究動機與目的 研究動機與目的 研究動機與目的
開發與設計多功能性奈米材料並應用於生物上是現今許多科學 家與研究團隊積極地討論與研發的終極目標。
2007 年 Bridot et al.43以 Gd2O3：Tb 為主，外面以 TEOS silane 與高分子 PEG 做修飾與包覆，進而應用於 MRI 與螢光顯影上；有鑒 於 Gd2O3：Tb 在 MRI （Gd 貢獻）與螢光（Tb 貢獻）上具有雙重顯 影的效果，故以此方式去合成氧化釓Gd2O3摻雜銪 Eu ，一方面是由 於摻雜 Tb 之螢光為綠色，而老鼠的自體螢光（Auto Fluorescence, AF）
顏色亦為綠色，為避免此干擾而選擇摻雜發紅色螢光之銪，另一方面 是由於如表 2-1 銪 Eu 在 X-ray 強度為 50 keV 時之吸收係數為 18.5 cm2/g44，相較 Tb（吸收係數為 4.06 cm2/g）、I（吸收係數為 12.32 cm2/g）
和 Au（吸收係數為 7.25 cm2/g）有更大的潛力可運用於 CT 的顯影。
而此種單一奈米材料可同時具有三重功能（螢光、MRI 與 CT），在 應用上有很高的價值，如圖 2-1 所示。
核酸適體 aptamer 相較於抗體 antibody 在分子辨識上有較好的特 異性和親和性，而且其價格便宜、合成簡單、穩定性佳，故在應用上 漸漸有取代抗體的趨勢。本篇希望透過核酸適體的專一性表現，包覆 於具有三重功能（螢光、MRI 與 CT）之 Gd2O3：Eu 奈米材料外，擴
大其在生物上應用的價值
2-2 實驗儀器
實驗儀器 實驗儀器 實驗儀器
1.紫外光-可見光光譜儀(UV-Vis Spectrophotometer) 由於每一特定 的官能基，均會有特定波長的吸收，因此可藉由UV 光譜做為分子官 能基的測量工作。
型號：HP8453
2.光激發螢光 photoluminescence (PL) 光譜對於檢測發光材料的性 質是一個有力又無破壞性的方式，藉由分析圖像資料，可以由光譜中 的特徵可以得知摻雜雜質種類、能隙大小、雜質活化能等等，是一種 很方便的工具。
型號：Hitachi,F4500
3.共軛焦螢光顯微鏡（Confocal Fluorescence Microscopy）其所利用 之原理是當光束聚焦樣品之處並不是焦平面時，自樣品反射後的光束，
大部分將無法通過光偵測器前的針孔而無法成像;反之，則能產生極 強的光訊號。共焦掃描顯微鏡的優點是比傳統顯微鏡具較高的平面解 析度，和較優越的斷層能力。
型號：UltraVIEW RS confocal system (PerkinElmer, Wellesley, MA) 4. X光粉末繞射儀 X-ray Diffractometer (XRD) 可從X光波長和入 射角算出每個波峰代表的晶面間距，而每個物質結晶都有它的特殊性，
所以從繞射譜的波群可以判斷物質成分。而X光繞射與晶粒大小的關
係可以用Scherrer’s方程式來表示：D=Kλ/βcosθ
D為晶粒大小，λ為X光波長，β為繞射峰半高寬，θ為繞射角，K是常 數約為0.9。
型號：Brucker D8
5. 穿透式電子顯微鏡 Transmission Electron Microscope (TEM) 是 藉由穿透電子束打至試片，再經放大成像。由於其具備超高解像能力，
故在一般影像觀察上比其他分析工具優越許多。
型號：Hitachi H-7100、JEOL-JSM-1200EX Ⅱ、JEOL2000FX 6.高解析度穿透式電子顯微鏡 High Resolution Transmission
Electron Microscope(HR-TEM) 比TEM觀測尺度更小，可以觀測到小 於1埃的尺度 (1埃=10-10m)。
型號：Philips/FEI Tecnai 20 G2 S-Twin
7. 傅利葉紅外光光譜儀 Fourier Transform Infrared Spectrometer (FT-IR ) 是看分子振動時不同的振動方式有不同的吸收光譜，這樣可 以得到不同的有機官能基光譜並分析之。
型號：JASCO 200E FT-IR spectrophotometer
8. 超導量子干涉磁量儀 Superconducting Quantum Interference Device（SQUID）其設計為將樣品置於超導線圈內，施加一磁場，而 後讓樣品往復進出線圈。樣品若對磁場有所感應，則會對週遭的磁場
產生影響，而這種影響可由超導線圈的電流變化得知，進而得知樣品 的磁特性。
型號：MPMS7
9. 雷射奈米粒徑暨界面電位量測儀 Zetasizer 主要是利用雷射偵 測動態光散射法的方式得到樣品粒徑大小分布和其zeta potential。
型號：Malvern Zetasizer 3000 HS
10. 核磁共振影像分析儀Magnetic Resonance Imaging（MRI）利用 磁場原理，使儀器改變氫原子的旋轉排列方向，原子核就會釋放吸收 的能量，能量激發後放出電磁波信號，再經由電腦分析組合成影像。
型號：BRUKER BIOSPEC 70/30
11. X射線斷層成像 Computed Tomography(CT)，或稱電腦斷層掃描，
CT是一種利用數位幾何處理後重建的三維放射線醫學影像，由於不 同的物質對X射線的吸收力不同，可以用電腦的三維技術重建出斷層 面影像。
型號：Skyscan 1076
12.高通量即時螢光定量PCR系統 Real-Time Polymerase Chain
Reaction（rt-PCR or q-PCR）其原理是在操作時加入一段螢光標記之 DNA探針，此段探針之鹼基序列與受測樣品之某段DNA序列互補時，
才會發散出螢光。隨著PCR的循環次數愈多，則DNA濃度愈高，偵測
到的螢光強度就愈高。儀器內部會設定一個預期達到的螢光強度，當 達到該螢光強度所需要的循環數時(稱Threshold cycle，Tc)，便可依據 其數值與樣品原本DNA濃度的關係，而達到定量的目的。
型號：Roche LightCycler System 480
13.光電比色計 microplate spectrophotometer 其原理主要是利用 Lambert-Beer 定律來偵測不同顏色深淺溶液之吸光度或是濃度，在生 物上有許多檢測上的應用。
型號： uQuant
13.熱重分析儀Thermogravimetric Analyzer(TGA) 熱重量分析法是將 樣品置於特定環境下改變其溫度，隨著時間觀察樣品的重量變化情形，
可進而推斷樣品的特性與組成。
型號：TGA-Q500
14. 感應耦合電漿質譜分析儀Inductively Coupled Plasma Mass
Spectrometry（ICP-MS）其原理是樣品在高溫離子源下於通道中進行 蒸發、解離、原子化、電離等過程，之後再經由質譜儀進行定性或訂 量的分析，其優點為干擾少、分析精密度高、分析速度快等。
型號：Agilent，7500ce
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