3-1 二氧化鈦溶膠凝膠材料
本實驗的主要目的，在以四丁氧基鈦 (Titanium (Ⅳ) n-butoxide) 作 為前驅物，利用溶膠凝膠法 (Sol-gel) 合成二氧化鈦薄膜，並以二氧化鈦
薄膜做為MALDI的基質，嘗試用以分析Insulin、Ubiquitin等蛋白質，
實驗步驟及流程如圖3所示。
(1) 二氧化鈦溶液的合成
由於四丁氧基鈦在空氣中容易吸收水氣而快速進行水解縮合反應，
因此在合成的過程中必須加入較多的溶劑且置於冰浴環境下以減緩其反 應速率。合成條件如下：取Titanium (Ⅳ) n-butoxide 3.4 ml與乙醇 1.5 ml混合攪拌30 分鐘後置入冰浴中，另外取乙醇1.5 ml與去離子水0.18
ml及60%的硝酸75 μl混合均勻後緩慢地滴入前述溶液中，並於冰浴環
境下攪拌10分鐘，將混合溶液置於室溫下攪拌 3分鐘後再置於溫度控制 在35℃水浴下反應12小時。
(2) 二氧化鈦溶膠凝膠薄膜的製備
取蓋玻片 (1.8 cm × 1.8 cm × 0.15 mm) 以雙氧水：硫酸＝1：2
(v/v) 的混合溶液浸泡30分鐘後，再以去離子水及甲醇清洗，乾燥後將
蓋玻片固定在旋轉塗佈機上，取0.15 ml的二氧化鈦溶液以 700 rpm的
轉速旋轉15秒、1500 rpm的轉速旋轉 10秒的條件均勻塗佈在蓋玻片上，
在室溫下乾燥20分鐘即可。
(3) 測試二氧化鈦溶膠凝膠薄膜為輔助雷射脫附質譜法的基材
在乘載MALDI樣品的樣品盤 (Target) 上貼上一層導電碳膠，再將 塗佈有TiO2薄膜的蓋玻片黏貼在碳膠上，分析物樣品 (Bradykinin、 Insulin、Ubiquitin) 皆配製於水溶液，取0.2 μl直接點樣在已修飾有 TiO2 薄膜的蓋玻片表面上，待揮發性溶劑揮發後即可將樣品盤送至質譜儀中 進行偵測。
Titanium n-butoxide 3.43ml
C2H5OH 1.6ml
HNO3 0.075ml C2H5OH 1.6ml
Titanium n-butoxide 3.43ml
Ice bath Stirring for 10mins
Titania Sol
H2O 0.18ml Stirring for 3mins
at room temp.
Water bath (35℃, 12hrs) Titania
MALDI Gel
Sample Spin
coating Dry C2H5OH 1.6ml
HNO3 0.075ml
C2H5OH 1.6ml Ice bath Stirring for 10mins
Titania Sol
H2O 0.18ml Stirring for 3mins
at room temp.
Water bath
的聚乙二醇 (Polyethylene glycol, PEG)，利用高溫處理除去PEG，嘗試 得到表面粗糙度不同的薄膜，並以此薄膜做為MALDI的基質，討論薄膜
(2) 薄膜的製備
取蓋玻片以雙氧水：硫酸＝1：2 (v/v) 的混合溶液浸泡30 分鐘後，
再以去離子水及甲醇清洗，乾燥後將蓋玻片固定在旋轉塗佈機上，取
0.15 ml的二氧化鈦與不同莫耳比例的PEG的混合溶液以1000 rpm的轉
速旋轉10秒、2500 rpm 的轉速旋轉10秒的條件在 45℃的環境下均勻塗
佈在蓋玻片上，在室溫下乾燥20分鐘即可。
(3) 高溫處理
將蓋玻片置於高溫爐中，以500℃高溫處理 10分鐘後，取出蓋玻片
在室溫下冷卻20分鐘。
(4) 二氧化鈦薄膜的吸光性質及厚度的偵測
將已處理好的蓋玻片利用紫外-可見光光譜儀及掃描式電子顯微鏡分 別測試其吸光性質及二氧化鈦薄膜厚度。
(5) 測試二氧化鈦溶膠凝膠薄膜為輔助雷射脫附質譜法的基材
在乘載MALDI樣品的樣品盤 (Target) 上貼上一層導電碳膠，再將 蓋玻片黏貼在碳膠上，分析物樣品 (Prometryn、Bradykinin、Insulin) 皆 配製於水溶液，取0.2 μl直接點樣在蓋玻片上，待乾燥後樣品盤即可送 進質譜儀中進行質譜分析。
Titanium n-butoxide 3.43ml
C2H5OH 1.6ml
HNO3 0.075ml C2H5OH 1.6ml
Ice bath Stirring for 10mins
Titania+PEG Sol
H2O 0.18ml Stirring for 3mins
at room temp.
Water bath Titanium n-butoxide 3.43ml
C2H5OH 1.6ml
HNO3 0.075ml C2H5OH 1.6ml
Ice bath Stirring for 10mins
Titania+PEG Sol
H2O 0.18ml Stirring for 3mins
at room temp.
PEG
精=300:1，將混合溶液置於室溫下攪拌3分鐘後於溫度控制在35℃水浴 下反應12小時。
(2) 薄膜的製備
取蓋玻片以雙氧水：硫酸＝1：2 (v/v) 的混合溶液中浸泡30分鐘 後，再以去離子水及甲醇清洗，乾燥後將蓋玻片固定在旋轉塗佈機上，
取0.1 ml的二氧化鈦與α型環糊精的混成溶液以700 rpm的轉速旋轉
15秒、1500 rpm的轉速旋轉 10秒的條件均勻塗佈在蓋玻片上，將此蓋
玻片在室溫下乾燥20分鐘即可進行後續流程。
(3) 利用水洗法移除在二氧化鈦溶膠凝膠上的α型環糊精
將蓋玻片放入500 ml去離子水，在35℃的溫度下水浴攪拌 2小時，
用以移除環糊精，拿出蓋玻片後在室溫下乾燥20分鐘，才進行做為輔助 雷射脫附質譜法之測試。
(4) 直接點樣偵測
在乘載樣品盤上貼上一層導電碳膠，再將蓋玻片黏貼在碳膠上，分
析物樣品 (α, β, γ-Cyclodextrin) 皆配製成水溶液，取0.2 μl之樣品溶液 直接點樣在蓋玻片上，待乾燥後即可將樣品盤送進質譜儀中進行偵測。
(5) 進行分子辨識的程序，並以雷射脫附質譜法為偵測方法
配製不同濃度的樣品，樣品溶液體積固定為18 ml，將蓋玻片以鑽石
刀均分為二並以其為分子辨識基材進行水溶液中特定分析物之萃取。萃 取時間為2小時，待玻片探針乾燥後貼在樣品盤上即可直接送入質譜儀 中進行偵測。
Titanium n-butoxide 3.43ml
C2H5OH 1.6ml
HNO30.075ml C2H5OH 1.6ml
Ice bath Stirring for 10mins
Titania+α-CD Sol
H2O 0.18ml
Water bath (35℃, 12hrs) α-CD imprinted
Titania Gel
Spin coating Washing
α-CD
Stirring for 3mins at room temp.
Titanium n-butoxide 3.43ml
C2H5OH 1.6ml
HNO30.075ml C2H5OH 1.6ml
Ice bath Stirring for 10mins
Titania+α-CD Sol
H2O 0.18ml
Water bath (35℃, 12hrs) α-CD imprinted
Titania Gel
Spin coating Washing
α-CD
Stirring for 3mins at room temp.
Titanium n-butoxide 3.43ml
C2H5OH 1.6ml
HNO30.075ml C2H5OH 1.6ml
Ice bath Stirring for 10mins
Titania+α-CD Sol
α-CD
H2O 0.18ml Stirring for 3mins
at room temp.
α-CD imprinted Titania Gel
Spin coating Water bath
(35℃, 12hrs)