生物脂雙層膜的製備

磷脂醯膽鹼 (phosphatidylcholine, PC) 為自然界中最常見的磷脂質種類，又 被稱為卵磷脂 (lecithin)，可從大豆或蛋黃中萃取而得。其結構是在頭基上以三 個甲基接於一個四級氮上，而疏水性的尾端則是由不同飽和度和長度的脂肪酸鏈 所組成 (圖 2-14)。由於頭基上具有一正電荷及負電荷，因此在 pH 4-10 的範圍內，

沒有靜電荷的存在，帶電中性。

圖 2-14 磷脂醯膽鹼的化學結構。

在此實驗中，我們選用DOPC 中性磷脂質分子，以微胞融合 (vesicle fusion) 的方式製備脂雙層膜於SiNW-FET 的表面上。DOPC 為磷脂醯膽鹼的一種，其兩 條疏水性的長碳鏈皆由18 個碳所組成，且各含有一個順式雙鍵於 9 號和 10 號碳 上 (圖 2-15)。

圖 2-15 DOPC 的化學結構。

脂雙層膜的製備步驟可分為微胞的製備 (vesicle preparation) 和脂雙層膜的 形成 (bilayer formation) ，另外尚包括基材表面的前處理步驟：

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 微胞的製備

1. 首先，將購買來的 DOPC 粉末 (Avanti Polar Lipids, Inc.) 溶於氯仿中，儲存 於 -20 ℃的冰箱中，以備使用。(母瓶溶液的濃度為 1 mg/100 μL)

2. 取適量之 DOPC/chloroform 溶液於乾淨的玻璃樣本瓶中，以氮氣槍並配合慢 速轉動樣本瓶，使溶液中的氯仿蒸發，且於瓶壁上形成DOPC 分子之薄膜。

3. 我們將樣本瓶以幫浦抽真空，除去殘留於瓶中的 chloroform，約 1 hr。

4. 將 DOPC 分子薄膜重新溶於緩衝溶液 (20 mM Tris-HCl (pH 7.5) + 100 mM KCl) 中，每 15 min 搖晃瓶身一次，共歷時 1 hr，使 DOPC 形成微胞。此時 的 溶 液 呈 現 不 透 明 混 濁 狀 ， 是 因 為 所 形 成 的 微 胞 屬 於 多 層 微 脂 粒 (mutilamellar vesicle, MLV)，顆粒較大且大小不均。

5. 利用尖端式超音波破碎儀 (400 Watt model, Digital Sonifier, BRANSON)，以 30 %功率，每 10 s 開、每 20 s 關的脈衝週期，共歷經 15 min，將多層微脂 粒震碎成小型單層微脂粒 (small unilamellar vesicle, SUV)，其大小約為 50 nm，此時的溶液應較為澄清，幾近透明狀。(在進行超音波震碎時，須將樣 品置於冰桶中，避免過熱的現象，亦可避免震碎後的小顆微脂粒因溫度的影 響，再度形成較大顆的微脂粒)。

圖 2-16 微胞製備流程圖。

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 基材表面的前處理

本研究中，螢光影像和原子力顯微影像的實驗皆使用蓋玻片作為實驗基材，

而電訊號偵測的部分是以SiNW-FET 為實驗的基材，此兩種基材表面皆為相同的 二氧化矽材質，具親水性，故可於其表面上製備生物脂雙層膜。

在製備脂雙層膜於基材表面前，會先以酒精、丙酮、去離子水等清洗基材表 面， 並以 Oxygen Plasma (30 W, 1 min) 再度清潔表面且使其表面帶有親水性。

 脂雙層膜的形成

1. 將製備好的微胞溶液，取適量添加於基材的表面，放置約 3 hr，使微胞吸附 於基材的表面。

2. 添加含有鈣離子的緩衝溶液 (40 mM CaCl2 + 20 mM Tris-HCl (pH 7.5) + 100 mM KCl) 於表面吸附有微胞顆粒的基材上，約 1 hr，使微胞融合形成 SLB。

3. 最後，以 20 mM Tris-HCl (pH 7.5) 的緩衝溶液潤洗表面，並將脂雙層膜保存 在其中，維持濕潤的環境，保持脂雙層膜的構形。

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