(1) 以二氧化鈦溶膠凝膠材料轉印α型環糊精分子
在二氧化鈦溶膠凝膠材料的製程中，α 型環糊精分子被混摻其中，以
精塗附在蓋玻片的薄膜，未經水洗前 轉印α型環糊精分子於溶膠凝膠材料中。在轉印的過程中，起初試著以 高溫處理法除去α型環糊精分子，以α 型環糊精分子結構的孔洞萃取α 型環糊精分子，但是此模板並無明顯的分子辨識效果，可能是由於高溫 處理造成了結構上的破壞，因此使得α型環糊精分子的空洞架構無法形 成。由於α型環糊精分子與溶膠凝膠材料在製作過程當中並未形成共價 鍵結，因此我們可以在混成溶膠凝膠薄膜形成後，利用水洗法將α型環 糊精分子洗去，而留下具有α型環糊精分子結構的孔洞，並且孔洞表面 的羥基可能能夠藉由氫鍵作用力親和辨識α型環糊精分子並將α型環糊 精分子抓取並固定於孔洞，將此模板經由雷射脫附質譜法進行分析，可 達到辨識確認α型環糊精的效果。
圖35是二氧化鈦混摻α 型環糊
在高雷射能量照射下的MALDI質譜圖，除了有二氧化鈦薄膜本身的背景 訊號外，還可以觀察到α型環糊精的鈉、鉀離子的加成物訊號，顯示在 二氧化鈦薄膜中的確含有α型環糊精。當我們以 500 ml的水，在 35℃的 水浴下攪拌沖洗2小時後，在同樣強度的高雷射能量照射進行此薄膜之 雷射脫附質譜法，並沒有觀察到α型環糊精的鈉、鉀離子的加成物（如 圖36所示），可以知道α型環糊精已經水洗從薄膜中移除，產生具有α 型環糊精孔洞的薄膜，其示意圖如圖37、38所示。而為了進一步證明α
型環糊精可以以水洗法從薄膜中移去，我們將塗佈有二氧化鈦混摻α型
法所得之質譜圖，我們可以發現到具有α型環糊精孔洞結構的二氧化鈦 薄膜對α型環糊精具有萃取的效果，而可辨識到的萃取偵測極限為10
ppb (18 ml)，其偵測極限和直接點樣比較起來約降低了10000倍，如圖
48為萃取後由MALDI分析所得之質譜圖。而同樣的二氧化鈦薄膜因為 沒有β及γ 型環糊精孔洞，因此並沒有辦法經由辨識而達到萃取濃縮的 效果，因此偵測極限並無明顯改善，如圖49~50 所示，僅在濃度50 ppm 以上可被偵測，結果和有無進行萃取並無差別，顯示模板並沒有萃取β 及γ型環糊精的效果。由此實驗結果，我們可以得知含有 α型環糊精孔 洞結構的二氧化鈦薄膜對α型環糊精具有專一性，在萃取的過程中只允 許具有同樣構形大小的α型環糊精進入模板中。
0 200 400 600 800 1000 1200
0 200 400 600 800 1000 1200
0
Laser atten.=0
Laser atten.=0
圖36、以TiO2: α-CD=300:1 (莫耳比) 為組成之溶膠凝膠薄膜，在水洗 後直接進行MALDI分析之質譜圖
圖37 α, β, γ
Cavity size = 4.7~5.3Å Cavity size = 6~6.6Å Cavity size = 7.5~8.3Å
、 型環糊精分子的大小結構示意圖
(a)
(b)
圖38、 (a) 二氧化鈦薄膜混摻 α型環糊精示意圖
(b) α
200
800 1000 1200
0
800 1000 1200
0
600 800 1000 1200
600 800 1000 1200
0
800 1000 1200 1400
800 1000 1200
0
800 1000 1200 0
50 100 150
a.i.
m / z
β-CD+K+(1174)
Laser atten.=20
圖45、以具有α型環糊精分子結構孔洞的二氧化鈦溶膠凝膠薄膜為基 質，以β-CD 50 ppm (0.2 μl) 為樣品進行分析所得的MALDI質譜圖
800 1000 1200 1400
0 100 200 300 400 500
a.i.
m / z
γ−CD+K+(1336)
圖46、以具有α型環糊精分子結構孔洞的二氧化鈦溶膠凝膠薄膜為基
γ-CD 100 ppm (0.2 μl) MALDI
Laser atten.=15
600 800 1000 1200
600 800 1000 1200
0
600 800 1000 1200
800 1000 1200 1400
0
(4) 以二氧化鈦薄膜為萃取探針對環糊精分子萃取能力之探討
為了驗證含有α型環糊精孔洞結構的二氧化鈦薄膜對α 型環糊精在
親和萃取中具有專一辨識效果，我們以在相同水洗條件下的純二氧化鈦 薄膜為基質對α、β及 作直接點樣MALDI分析，及以純二氧 化鈦薄膜萃取18 ml之微量環糊精，再以MALDI進行分析。由圖51~56 中我們可以觀察到α、β及γ 型環糊精直接點樣的MALDI分析偵測極限 分別為50 ppm、50 ppm及 100 ppm (0.2 μl)，而萃取後的偵測極限則分 別降低為10 ppm、10 ppm及50 ppm (18 ml)，顯示在相同水洗條件下 的純二氧化鈦薄膜可能對水中環糊精分子具有些許的萃取能力，而含有α 型環糊精孔洞結構的二氧化鈦薄膜對α型環糊精因具分子辨識孔洞而可
γ 型環糊精
達到較低濃度（約小於1000倍）之萃取，因此證明了在二氧化鈦薄膜上 轉印特定分子的構形而以MALDI為偵測方法，可以達到辨識樣品溶液中 微量特定分子的目的。
(5) 混合溶液的辨識能力
為了證明含有α型環糊精孔洞結構的二氧化鈦薄膜具有辨識α 型環
糊精分子的能力，我們配製了含有相同濃度α、β及γ 型環糊精的混合溶 液進行直接點樣偵測及萃取。圖57及58 分別為α、β及γ 型環糊精的混 合溶液以二氧化鈦薄膜及水洗後的二氧化鈦薄膜為基質直接點樣偵測所 得之偵測極限濃度，分別為10 ppm及 100 ppm。而對混合溶液進行萃取 的結果如圖59~62所示，我們可以得知在濃度較高時可以觀察到 α、β及 γ型環糊精的鈉、鉀離子的加成物訊號（圖 59及60），而隨著濃度降低，
只剩下α型環糊精的鈉、鉀離子的加成物訊號（圖61 及62），證明了含
有α型環糊精孔洞結構的二氧化鈦薄膜能夠在混合溶液辨識出具有α型 我們以3,5-Diaminobenzoic acid (3,5-DABA) 為分析物，以具有α 型環糊 精孔洞結構的二氧化鈦薄膜為基質進行直接點樣偵測及萃取，選擇
3,5-DABA的原因為α型環糊精之孔洞足以讓3,5-DABA分子嵌入，可以
發現此二氧化鈦薄膜不具有萃取3,5-Diaminobenzoic acid的能力，其直接
點樣偵測及萃取濃縮的偵測極限濃度皆為 500 ppm，表示沒有辨識
3,5-DABA之作用，詳如圖67及68 為直接點樣和經過二氧化鈦模板萃取
濃度為 500 ppm 之 3,5-DABA 所得之質譜圖，顯示構形較小的分子並無
α 型環糊精的孔洞所固定住而達到萃取的效果。接著我們配製了 5-DABA 500 ppm 與α型環糊精 50 ppm的混合溶液，以具有α 型環糊 精孔洞結構的二氧化鈦薄膜為萃取模板進行萃取，可以發現有3,5-DABA 及 α 型環糊精的訊號，如圖 69，這可能是因為濃度均在可被直接偵測之 範圍，所
至濃度分別為50 ppm 及5 ppm，只有觀察到α型環糊精的訊號，如圖 70 此二氧化 薄膜具有良好的選擇性，只與具有相同構形的分 子產生作用進而吸附，可專一辨
法被 3,
以可被 MALDI分析偵測到。而當我們將混合溶液依等比例降低
所示，顯示 鈦
識α型環糊精。
600 800 1000 1200
600 800 1000 1200
0
800 1000 1200
800 1000 1200
0
800 1000 1200 1400 1600
800 1000 1200 1400 1600
0
800 1000 1200 1400
800 1000 1200 1400
0
Laser atten.=46
圖58、以具有α型環糊精分子結構孔洞的二氧化鈦溶膠凝膠薄膜為基 質，以α, β, γ-CD 100 ppm (0.2 μl) 為樣品進行分析的MALDI質譜圖
800 1000 1200 1400
Laser atten.=20
圖59、以具有α型環糊精分子結構孔洞的二氧化鈦溶膠凝膠薄膜為萃取 探針及MALDI基質，進行18 ml 含等濃度α, β, γ-CD (50 ppm) 之樣品溶 液經萃取2 hrs 的MALDI質譜圖
800 1000 1200 1400
0
Laser atten.=20
圖60、以具有α型環糊精分子結構孔洞的二氧化鈦溶膠凝膠薄膜為萃取 探針及MALDI基質，進行18 ml 含等濃度α, β, γ-CD (10 ppm) 之樣品溶
800 1000 1200 1400 0
100 200 300
400 α-CD+Na+(996)
Abundance
m / z
Laser atten.=20
圖61、以具有α型環糊精分子結構孔洞的二氧化鈦溶膠凝膠薄膜為萃取 探針及MALDI基質，進行18 ml 含等濃度α, β, γ-CD (1 ppm) 之樣品溶 液經萃取2 hrs 的MALDI質譜圖
800 1000 1200 1400
0 100 200 300
α-CD+Na+(996)
Abundance
m / z
Laser atten.=20
圖62、以具有α型環糊精分子結構孔洞的二氧化鈦溶膠凝膠薄膜為萃取 2 hrs MALDI
探針及MALDI基質，進行 18 ml含等濃度 α, β, γ-CD (100 ppb) 之樣品溶
800 1000 1200 1400
Laser atten.=21
Abundance
800 1000 1200 1400
0
Laser atten.=18
Abundance
m / z
圖64、以具有α型環糊精分子結構孔洞的二氧化鈦溶膠凝膠薄膜為萃取 探針及MALDI基質，進行18 ml 含等濃度α, β, γ-CD (1 ppm) 之樣品溶
800 1000 1200 1400
Laser atten.=15
300
800 1000 1200 1400
0
Laser atten.=15
圖66、以具有α型環糊精分子結構孔洞的二氧化鈦溶膠凝膠薄膜為萃取 探針及MALDI基質，進行18 ml 含等濃度α, β, γ-CD (50 ppb) 之樣品溶
3 hrs MALDI
0 100 200 300 400 500 0
100 200 300
400 3,5-DABA+H+(153)
Abundance
m / z
Laser atten.=29
圖67、以具有α型環糊精分子結構孔洞的二氧化鈦溶膠凝膠薄膜為基 質，以3,5-DABA (500 ppm ,0.2 μl) 為分析物之 MALDI質譜圖
0 100 200 300 400 500
0 500 1000 1500 2000 2500
3,5-DABA+H+(153)
Abundance
m / z
Laser atten.=35
圖68、以具有α型環糊精分子結構孔洞的二氧化鈦溶膠凝膠薄膜為萃取 探針及MALDI基質，進行2小時含3,5-DABA (500 ppm, 18 ml) 的溶液
0 200 400 600 800 1000 1200 0
500 1000 1500
3,5-DABA+H+(153)
α-CD+Na+(996)
0 200 400 600 800 1000 1200
0
Laser atten.=31
Laser atten.=47
圖70、以具有α型環糊精分子結構孔洞的二氧化鈦溶膠凝膠薄膜為萃取 之探針及MALDI基質，進行2小時含3,5-DABA (50 ppm) 與α 型環糊精 (5 ppm) 的混合溶液 (18 ml) 之萃取，以MALDI為偵測方法所得之質譜 圖
肆、結論
本論文以溶膠凝膠法合成的二氧化鈦薄膜，在不添加傳統有機酸基
質的條件下，可以直接做為乘載樣品的基質以幫助分析物脫附游離進行
MALDI分析，而不需考慮傳統 MALDI分析需注意到基質與樣品之間的
互溶性及共結晶性質所造成的不均勻問題，目前本論文發展的這個方法 質量上限為8.5 kDa 左右，但在低分子量範圍有嚴重的基質干擾，故不適 合用於分子量小於500 Da分析物的分析。但在加入液態基質甘油的輔助 下，可偵測分子量上限則可提高至12 kDa (Cytochrome c) 左右。
縫及熱處理後對分析物的質子化能力降低，因此使其質量的偵 測上限受到限制，如果在二氧化鈦薄膜上先添加一層甘油溶液做為質子 化來源後再加入分析物進行MALDI偵測，實驗結果發現其質量的偵測上 限會有明顯的提升，顯示質子化來源對以二氧化鈦為MALDI基質的分析 法具有十分重要的影響。而添加PEG並且經過高溫處理製成的薄膜，由 於具有較高的吸收率，因此所得到的質譜訊號也較高。PEG 含量的多寡 對二氧化鈦薄膜的吸收率並沒有明顯的影響，但在原子力顯微鏡中可以 觀察到薄膜的表面粗糙度會隨著PEG含量的增加而增加。而以此二氧化 鈦薄膜做為 MALDI 的基質可以發現分析物的訊號強度會因薄膜表面粗 糙度的不同而有所變化，即隨表面粗糙度的增加而增加，可能的原因還
二氧化鈦溶膠凝膠薄膜的性質對輔助分析物的脫附游離有決定性的
影響。高溫處理後的二氧化鈦薄膜雖然具有較高的吸收率，但是由於其 表面的裂
不清楚，但與文獻中有關DIOS 矽基材粗糙面增強雷射之吸收效果之結果
是相似的。
鈦溶膠凝膠材料為轉印材料並直接當做乘載 MALDI 樣品
輔助 識α型環糊精分子，因此在相當微量的 α型環糊精 (10 ppb) 存在的樣
輔助 識α型環糊精分子，因此在相當微量的 α型環糊精 (10 ppb) 存在的樣