圖 4-1 是以 SEM 儀偵測表面修飾 MUA 銀奈米粒子之照片，圖 4-2 是 EDS 儀偵測表面修飾 MUA 銀奈米粒子之結果，圖 4-3 為 SEM 儀偵測表面修飾 MHA 之照片，由照片結果得知，使用化學氧化還原 法，所合成出的銀奈米粒子，其顆粒大小是不均勻。接著改變不同雙 水相系統，找出顆粒不均勻之銀奈米粒子，在雙水相系統中，有理想 分佈係數，再以批式萃取法分離之。
圖4-1以SEM偵測，表面修飾MUA銀奈米粒子之照片 顆粒平均大小為 11.3 ±4.1 nm
圖4-2以EDS偵測，表面修飾MUA銀奈米粒子所含之元素 偵測樣品含有 Ag 和 S 元素，可代表 MUA 分子有鍵結在銀奈米粒子
表面
圖4-3以SEM偵測，表面修飾MHA銀奈米粒子之照片 顆粒平均大小為 12.9± 3.4nm
Element Weight% Atomic%
S 4.75 14.35
Ag 95.25 85.65
Totals 100 100
4-1 觀察不同分子量的雙水相系統
PEG 8000 = polyethylene glycol (M.W. 8000) Kc: 銀奈米粒子在雙水相系統中的分佈 N.O. : 雙水相系統編號
表4-2 ATPS: PEG 8000 +K2HPO4+Urea+DI water配製比例及Kc值 單位:重量百分比
N.O. PEG 8000(%) K2HPO4(%) Urea(%) DI water(%) Kc
151 10 8 6 76 0.18
152 10 10 6 74 1.87
153 10 12 6 72 3.4
154 15 8 6 71 0.96
155 15 10 6 69 2.64
156 15 12 6 67 3.6
157 20 8 6 66 1.82
158 20 10 6 64 2.71
159 20 12 6 62 3.19
PEG 8000 = polyethylene glycol (M.W. 8000) Kc: 銀奈米粒子在雙水相系統中的分佈 N.O. : 雙水相系統編號
圖4-4-a銀奈米粒子在N.O.143上層相 SEM圖片
N.O.143 ATPS: PEG 8000(10%) K2HPO4(12%) DI water(78%)
圖4-4-b銀奈米粒子在N.O.143下層相 SEM圖片
N.O.143 ATPS: PEG 8000(10%) K2HPO4(12%) DI water(78%)
圖4-4-c銀奈米粒子在N.O.149上層相 SEM圖片
N.O.149 ATPS : PEG 8000(20%) K2HPO4(12%) DI water(68%)
圖4-4-d銀奈米粒子在N.O.149下層相 SEM圖片
N.O.149 ATPS : PEG 8000(20%) K2HPO4(12%) DI water(68%)
圖4-4-e銀奈米粒子在N.O.153上層相 SEM圖片
N.O.153 ATPS:PEG 8000(10%) K2HPO4(12%) Urea(6%) DI water(68%)
圖4-4-f銀奈米粒子在N.O.153下層相 SEM圖片
N.O.153 ATPS:PEG 8000(10%) K2HPO4(12%) Urea(6%)
圖4-4-g銀奈米粒子在N.O.157上層相 SEM圖片
N.O.157 ATPS : PEG 8000(20%) K2HPO4(8%) Urea(6%) DI water(66%)
圖4-4-h銀奈米粒子在N.O.157下層相 SEM圖片
N.O.157 ATPS : PEG 8000(20%) K2HPO4(8%) Urea(6%) DI water(66%)
接著觀察 PEG 6000 系列雙水相系統，由 UV-Vis 光譜儀可測得
PEG 6000 = polyethylene glycol (M.W. 6000) Kc: 銀奈米粒子在雙水相系統中的分佈 N.O. : 雙水相系統編號
表4-4 ATPS: PEG 6000 +K2HPO4+Urea+DI water配製比例及Kc值 單位:重量百分比
N.O. PEG 6000(%) K2HPO4(%) Urea(%) DI water(%) Kc
111 10 8 6 76 0.09
112 10 10 6 74 1.35
113 10 12 6 72 2.22
114 15 8 6 71 0.76
115 15 10 6 69 1.51
116 15 12 6 67 1.94
117 20 8 6 66 1.04
118 20 10 6 64 1.8
119 20 12 6 62 1.18
PEG 6000 = polyethylene glycol (M.W. 6000) Kc: 銀奈米粒子在雙水相系統中的分佈 N.O. : 雙水相系統編號
圖4-5-a銀奈米粒子在N.O.121上層相 SEM圖片 顆粒平均大小 12.2 ± 1.7 nm
N.O.121 ATPS: PEG 6000(10%) K2HPO4(8%) DI water(82%)
圖4-5-b銀奈米粒子在N.O.121下層相 SEM圖片 顆粒平均大小 8.3 ±2.1 nm
圖4-5-c銀奈米粒子在N.O.125上層相 SEM圖片 顆粒平均大小 11.2 ±2.2 nm
N.O.125 ATPS: PEG 6000(15%) K2HPO4(10%) DI water(75%)
圖4-5-d銀奈米粒子在N.O.125下層相 SEM圖片 顆粒平均大小 8.5 ±1.4 nm
N.O.125 ATPS: PEG 6000(15%) K2HPO4(10%) DI water(75%)
圖4-5-e銀奈米粒子在N.O.115上層相 SEM圖片 顆粒平均大小 11.5 ±2.3 nm
N.O.115 ATPS: PEG 6000(15%) K2HPO4(10%) Urea(6%) DI water(69%)
圖4-5-f銀奈米粒子在N.O.115下層相 SEM圖片 顆粒平均大小 10.3 ±4.1 nm
N.O.115 ATPS: PEG 6000(15%) K2HPO4(10%) Urea(6%) DI water(69%)
圖4-5-g銀奈米粒子在N.O.119上層相 SEM圖片 顆粒平均大小 12.9 ±2.8 nm
N.O.119 ATPS:PEG 6000(20%) K2HPO4(12%) Urea(6%) DI water(62%)
圖4-5-h銀奈米粒子在N.O.119下層相 SEM圖片 顆粒平均大小 10.0 ±2.4 nm
N.O.119 ATPS:PEG 6000(20%) K2HPO4(12%) Urea(6%) DI water(62%)
PEG 4000 系列雙水相系統，由 UV-Vis 光譜儀測得之 Kc 值紀錄 在表 4-5 和表 4-6，與 PEG 8000 及 PEG 6000 整體的雙水相系統作比 較，PEG 4000 雙水相系統之 Kc 值(0.13~1.2)是偏小的。圖 4-6-a~4-6-h 為 SEM 所觀察到的結果，銀奈米粒子在此系統的兩相中，並無顆粒
PEG 4000 = PEG polyethylene glycol (M.W. 4000) Kc: 銀奈米粒子在雙水相系統中的分佈
N.O. : 雙水相系統編號
表4-6 ATPS: PEG 4000 +K2HPO4+Urea+DI water配製比例及Kc值 單位:重量百分比
N.O. PEG 4000(%) K2HPO4(%) Urea(%) DI water(%) Kc
171* 10 8 6 76 X
172 10 10 6 74 0.13
173 10 12 6 72 0.39
174 15 8 6 71 0.05
175 15 10 6 69 0.44
176 15 12 6 67 0.93
177 20 8 6 66 0.29
178 20 10 6 64 1.03
179 20 12 6 62 0.84
N.O. 171*:沒有形成雙水相系統。
PEG 4000 = polyethylene glycol (M.W. 4000) Kc: 銀奈米粒子在雙水相系統中的分佈 N.O. : 雙水相系統編號
圖4-6-a銀奈米粒子在N.O.165上層相 SEM圖片
N.O.165 ATPS:PEG 4000(15%) K2HPO4(10%) DI water(75%)
圖4-6-b銀奈米粒子在N.O.165下層相 SEM圖片
N.O.165 ATPS:PEG 4000(15%) K HPO (10%) DI water(75%)
圖4-6-c銀奈米粒子在N.O.167上層相 SEM圖片
N.O.167 ATPS: PEG 4000(20%) K2HPO4(8%) DI water(72%)
圖4-6-d銀奈米粒子在N.O.167下層相 SEM圖片
N.O.167 ATPS: PEG 4000(20%) K2HPO4(8%) DI water(72%)
圖4-6-e銀奈米粒子在N.O.175上層相 SEM圖片
N.O.175 ATPS: PEG 4000(15%) K2HPO4(10%) Urea(6%) DI water(69%)
圖4-6-f銀奈米粒子在N.O.175下層相 SEM圖片
N.O.175 ATPS: PEG 4000(15%) K2HPO4(10%) Urea(6%) DI water(69%)
圖4-6-g銀奈米粒子在N.O.179上層相 SEM圖片
N.O.179 ATPS: PEG M.W.4 000(20%) K2HPO4(12%) Urea(6%) DI water(62%)
圖4-6-h銀奈米粒子在N.O.179下層相 SEM圖片
N.O.179 ATPS: PEG M.W.4 000(20%) K2HPO4(12%) Urea(6%) DI water(62%)
我們也嘗試使用 PEG 分子量 1000 的雙水相系統，奈米粒子在此
表4-7固定PEG 8000濃度，改變K2HPO4濃度，觀察Kc值變化 N.O. PEG 8000(%) K2HPO4(%) Kc 值
144 15 8 0.72
145 15 10 2.08
146 15 12 4.71
表4-8固定PEG 6000濃度，改變K2HPO4濃度，觀察Kc值變化 N.O. PEG 6000(%) K2HPO4(%) Kc 值
124 15 8 0.75
125 15 10 2.19
126 15 12 2.26
表4-9固定PEG 4000濃度，改變K2HPO4濃度，觀察Kc值變化 N.O. PEG 4000(%) K2HPO4(%) Kc 值
164 15 8 0.19
165 15 10 0.25
166 15 12 1.44
4-3 雙水相系統中添加尿素分子(Urea)
在以往雙水相系統萃取蛋白質的實驗，可加入一些輔助劑，來增 加萃取率[32; 60]，因此在實驗過程中，我們嘗試添加尿素分子 (Urea)，觀察尿素所帶來的影響。我們比較無添加尿素和有添加尿素
的雙水相系統，觀察銀奈米粒子在系統中 Kc 值的大小。由圖 4-7 可 發現到當雙水相系統 PEG 和 K2HPO4的含量一樣，但是若系統多添 加尿素，會使得 Kc 值下降，因此雙水相系統中，有無尿素添加，可 以當成一種調控銀奈米粒子在雙水相中分佈的條件之ㄧ。
圖4-7比較有、無Urea雙水相系統中，銀奈米粒子之分佈係數 由圖中可看出有加 Urea 的雙水相系統，分佈係數會比沒加 Urea 雙 水相系統低。
ATPS 1: PEG 6000(10%)+K2HPO4(8%) ATPS 2: PEG 6000(10%)+K2HPO4(10%) ATPS 3: PEG 6000(10%)+K2HPO4(12%) ATPS 4: PEG 6000(15%)+K2HPO4(8%) ATPS 5: PEG 6000(15%)+K2HPO4(10%) ATPS 6: PEG 6000(15%)+K2HPO4(12%) ATPS 7: PEG 6000(20%)+K2HPO4(8%) ATPS 8: PEG 6000(20%)+K2HPO4(10%) ATPS 9: PEG 6000(20%)+K2HPO4(12%)
接著在含有 Urea 的雙水相系統中，固定 PEG 及 Urea 濃度，改
表4-12固定PEG 4000及Urea濃度，改變K2HPO4濃度，觀察Kc值變化
圖4-8銀奈米粒子在N.O.125雙水相系統萃取三次的SEM分佈圖 N.O.125 ATPS: PEG 6000(15%) K2HPO4(10%)
Average diameter:
11.5±1.9nm
Average diameter:
10.5±1.8nm
Average diameter:
13.0±1.9nm
Average diameter:
11.0±2.1nm
Average diameter:
11.1±2.4nm Average diameter:
13.1±2.1nm
4-5 探討銀奈米粒子和雙水相系統彼此之間的作用力 1.不同的 PEG 分子量
比較不同分子量的雙水相系統，PEG 8000、PEG 6000 和 PEG 4000 ， 得 知 銀 奈 米 粒 子 在 兩 相 中 的 Kc 值 比 為 PEG 8000>PEG 6000>PEG 4000，當雙水相系統的 PEG 分子量越高時，上層相的銀奈 米粒子分佈也越多。主要原因為雙水相的上層含大量 PEG 分子，而 PEG 為長碳鏈的高分子，分子結構為圖 4-9。實驗所使用的銀奈米粒 子，表面修飾含有 11 個碳的 MUA 分子，當 PEG 的分子量越高，表 示其鏈長越長，則易與表面修飾 MUA 的銀奈米粒子上的碳鏈產生疏 水性作用力(hydrophobic interaction)，使得銀奈米粒子在上層相的分 佈也較高；當雙水相的上層相所含 PEG 比例較多，PEG 與銀奈米粒 子之間疏水性作用力也越多，也會使銀奈米粒子在上層相的分佈較 多。由於較大顆粒的銀奈米粒子，表面所修飾上的 MUA 也越多，導 致大顆粒銀奈米粒子在上層相的分佈會比小顆粒的多，於是銀奈米粒 子在雙水相的兩相中，會有不同尺寸的分佈。
圖4-9 PEG分子結構
2.雙水相中鹽類的濃度
當雙水相系統的鹽類濃度越濃，銀奈米粒子會傾向分佈在上層相 中，主要是因為鹽析(salting-out)[61]現象。鹽類主要分佈在雙水相系
統下層相，當整體加入的鹽類濃度越高，表示下層相的離子濃度也有 機會相對越濃，鹽離子會與水分子進行水合，降低銀奈米粒子在下層 相的溶解度，使銀奈米粒子較容易被萃取到上層相中，Kc 值因而變 大。要注意的一點，當鹽類濃度太高，會遮蔽原本銀奈米粒子表面的 負電，則使銀奈米粒子彼此會有聚集現象發生，這是我們要避免的。
3.添加尿素分子(Urea)
雙水相系統有添加尿素(Urea)，與沒有添加尿素系統相比較，有 添加尿素的系統其 Kc 值較低。主要原因是尿素醯胺鍵上的氫原子，
容易跟 PEG 上的氧產生氫鍵，如圖 4-10，如此一來當 PEG 和 Urea 彼此之間有氫鍵作用力產生，立體障礙變大，則 PEG 和銀奈米粒子 的作用力就變弱，使得 Kc 值下降。因此我們可以藉由調控 Urea 的濃 度，可控制銀奈米粒子在雙水相系統中的分佈。
圖4-10雙水相中PEG和Urea之間的鍵結方式
在一連串的實驗中，要注意的是，銀奈米粒子在雙水相系統中
是否有聚集現象產生。當雙水相系統含高分子量 PEG 8000 時，銀奈
情形，實驗結果，記錄在表 4-13，得知由 MHA 修飾的銀奈米粒子在 雙水相中的 Kc 值，比由 MUA 修飾的銀奈米粒子高，是更傾向分佈 在上層相中。此結果更證明了，雙水相中的 PEG 與表面有修飾有機 分 子 的 奈 米 粒 子 ， 彼 此 之 間 存 在 著 疏 水 性 作 用 力 (hydrophobic interaction)。
表4-13不同表面修飾銀奈米粒子在ATPS中的Kc值
Ag-MHA Ag-MUA
N.O. 142 19.50 1.58
N.O. 122 10.96 1.56
N.O. 162 4.03 0.23
N.O. 142 ATPS:PEG 8000(10%) + K2HPO4(10%) + DI water N.O. 122 ATPS:PEG 6000(10% )+ K2HPO4 (10% )+ DI water N.O. 162 ATPS:PEG 4000(10%) + K2HPO4 (10% )+ DI water