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(planarian locomotion velocity ---pLMV),渦蟲運動速度(pLMV)是 一種很容易量化的行為反應,主要是在 Raffa 教授實驗室所開發出來,

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其實結合透明無毒的聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane,

PDMS),以薄膜的型態包裹模式生物,利用其獨特的光學性質來進行分 析診斷,是一個有效的策略。我們可以調控奈米顆粒製劑,使其具有 吸收和散射的光的特定波長,以產生客製化的複合材料,符合我們的 需求。

不同的色光誘導,或是以不同的溫度,或是不同的化學物質處理,

都會讓奈米銀產生色變,選擇其中具有高再現性的過程,可以發展低 成本、快速的偵測分析平台。在我們實驗室,結合微型光譜儀及自製 組件,已經完成一套利用奈米銀色變為基礎所建置的整合偵測平台,

提供一個高效能,快速,而且成本低的分析方法。

四種情況依探索時間進行排序:切 50%>沒切 50%>切 0%>沒切 0%。

透過排序,我們可以發現,不論有沒有橫切手術,奈米銀溶液處理後 的渦蟲在平均探索時間排在前兩名,分別是 6.6 秒和 6.3 秒,這樣的 結果顯示,奈米銀溶液對渦蟲的運動行為影響比橫切手術更加明顯。

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二、渦蟲運動速度(Planarian LocoMotion Velocity,pLMV) 無論是在文獻探討或是一般生理生化反應的數據收集,都有針 對生物體用藥後的運動數據進行分析,而本研究也不例外。根據文 獻內容,使用格線交叉的方式進行計數,並透過實驗室現有的設備 開發方法進行分析,了解渦蟲經過奈米銀的處理後所產生的變化。

三、渦蟲圓形軌道運動速度(Planarian Circular Orbit LocoMotion Velocity,pCOLMV)

由於文獻中的實驗是以格線交叉計數的研究為主,我們為了限 制渦蟲的運動空間與取得標準化的設備,在多方面的考量下,我們 將開發多種實驗方式,並選擇了市售的飲料瓶,利用商品的標準規 格來確保實驗器材的穩定性,收集更多關於渦蟲的運動數據。

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第二章 材料與方法

壹、藥品與試劑

一、藥品清單

藥品名 來源

硝酸銀(Silver Nitrate) Sigma-Aldrich 聚乙烯吡咯烷酮(PVP) Sigma-Aldrich 檸檬酸鈉(Sodium Citrate) Sigma-Aldrich 硼氫化鈉(Sodium Borohydride) Sigma-Aldrich 二、奈米銀溶液配製

AgNPs:將硝酸銀、檸檬酸鈉、硼氫化鈉、PVP 以二次水進行 配製,分別為 1.1*10-4M 硝酸銀溶液、3*10-2M 檸檬酸鈉溶液、2% PVP 溶液、0.1M 硼氫化鈉溶液。

三、渦蟲來源

購自邰港科技股份有限公司,學名:Dugesia japonica,鑑定 單位:國立嘉義大學淡水生物資源中心(附錄八)。

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四、渦蟲準備工作

(一) 器材清單(圖 1)

1.飼養箱:長 47 公分、寬 34.5 公分、高 26 公分,容積為 42159 立方公分,保持水量 20 公升。

2.預備缸:長 26 公分、寬 17 公分、高 19 公分,容積為 8398 立方公分,保持水量 4 公升,實驗完畢後清洗,清洗 後裝水持續進行曝氣。

(二) 飼養方式

1.在塑膠箱中準備 20 公升二次水,打氣 48 小時以上,另 外準備容器裝水持續打氣,以便實驗所需或應變臨時狀 況。

2.將渦蟲放入,以 100 隻渦蟲/1 公升的比例飼養。

3.每天早上餵食,輕灑飼料 0.1 公克。

4.每周抽掉 1/3 水並補入 1/3 新鮮曝氣後的水。

(三) 實驗前準備:在實驗前 48 小時,將渦蟲從飼養箱中取出,

放置於預備缸中(圖 2),停止餵食。

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圖 1 渦蟲實驗所需器材。A.飼養箱。B.預備缸。C.飼料:AZOO 9 合 1 人工輪蟲。D.AZOO 高溶氧生物過濾器 100L(水妖精)。

圖 2 在實驗室飼養渦蟲情形。A.飼養箱內情形-1。B.飼養箱內-2。

C.預備缸內情形-1。D.預備缸內情形-2。

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電子天平 Electronic balance PL202-S 紫外光可見光光譜儀 Lambda EZ 201

參、實驗方法

一、奈米銀的合成與對渦蟲的毒性 (一) 奈米銀的合成

在奈米銀製備部分,我們以化學還原法製備 10nm 的黃色 奈米銀1。將檸檬酸鈉(Sodium Citrate)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)

及硝酸銀(AgNO3)混合,避光搖晃 10 分鐘,再將硼氫化鈉(NaBH4) 加入,超音波震盪一小時,生成球型黃色奈米銀溶液(大約 10 奈米)(圖 3)。

圖 3 本研究所使用的奈米銀。A.奈米銀避光保存。B.奈米銀溶液。

註 1.奈米銀尺寸為 10nm、黃色,由於論文發表中,無法展示相關資料。

14 中的刺激(75%、100%奈米銀)產生 C 型態(C shape),其他濃度 請見附錄一、附錄二。在 100%奈米銀溶液內的渦蟲無法待超過 90 分鐘。

註 1.沒切 0%係指沒有進行橫切手術且以濃度 0%奈米銀處理。沒切 50%係指沒有進 行橫切手術且以濃度 50%奈米銀處理。切 0%係指有進行橫切手術且以濃度 0%奈米 銀處理。切 50%係指有進行橫切手術且以濃度 50%奈米銀處理。

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圖 4 用 100%奈米銀處理後,渦蟲的型態 變化。A.加藥前,渦蟲成條狀型態。B.加

藥後(75%),大部分蜷曲成 C 型態。

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二、渦蟲的預備實驗(色光、pLMV、圓形軌道) (一)色光實驗

由於生物體對光會有反應(例如:趨光性),渦蟲也是如此,

所以我們設計這個色光實驗,以自然光、紅光、藍光、綠光照 射渦蟲(圖 5),並觀察渦蟲在白色塑膠長盤中的活動情況。

實驗所使用的白色塑膠長盤有 10 個軌道,每個軌道寬度 為 0.6 公分,雖然軌道形狀可以讓渦蟲在裡面進行直線運動,

但空間太大,影片拍攝無法獲得較佳的效果,不利後續分析。

白色塑膠長盤 燈條及變壓器

色光實驗-對照組 色光實驗-紅光組

色光實驗-藍光組 色光實驗-綠光組

圖 5 色光實驗組。以光的三原色-紅光、綠光、藍光為主的實驗,

在塑膠長盤中,觀察渦蟲的運動狀態。

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(五)停頓的時間(2 秒內)不影響數據,可正常紀錄。渦蟲在移 動過程中,會有一些時後將頭部四周擺動,動作時間大約在 2 秒以內,對速率的計算而言,並不會影響數據的呈現,若 3 秒 以上,會明顯影響到數據的表現。

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