磁性凝膠合成之探討與成膠測試

當混合兩種帶相異電荷的溶液時，必須調整適當的混合比例，因此 在試管內將合成出的MNP＋和 MNP－膠體溶液，稀釋 10 倍後控制濃度 分別測其UV 吸收度在 1.0 左右，然後以體積比 1/1、4/1、9/1、1/4、1/9 等比例混合，再外加磁場使其沉積1 分鐘。對於不同比例的奈米粒子混 合得到不同型態的沉澱，也會造成不同的成膜形態。

當濃度相當的兩種膠體溶液，以體積比相等的比例混合時，形成的 膜是比較平滑的。經由磁場的誘導後，仍可以順著磁力線排成有順向性 的規則結構。若混合的體積比相差幾倍以上，則形成的膜之表面會有顆 粒狀的凸起。如圖4-17 與圖 4-18 分別為不同比例之正負電膠體溶液混合 後磁性誘導形成的薄膜。可發現當正負電粒子的體積比相等時，較容易 形成接近平滑的薄膜，而帶負電粒子較多的話會形成顆粒狀的沉澱。用 光學顯微鏡(OM)觀察其簡單的表面形態，是否為平滑的膜或是堆積的粒 子，再用掃瞄式電子顯微鏡(SEM)更深入且清楚的研究凝膠的表面形態。

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圖4-18 以光學顯微鏡觀察磁性凝膠在玻璃片上成膜的情形。左圖是 CS 粒子和DS 粒子體積比 1：1 的 OM 圖片，右圖為體積比 1：4 的 OM 圖。

圖4-19 以 SEM 觀察磁性凝膠在玻璃片上成膜表面的結果。左圖是 CS 粒 子和DS 粒子體積比 1：1 的 SEM 圖，右圖為體積比 1：4 的 SEM 圖。

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尚未使用磁鐵之前，找出不會馬上變成gel 狀沉澱的比例，這樣才能 符合後續做為水溶性磁性凝膠的應用。如表4-2 為各種不同比例凝膠混 合產生之沉澱形態測試的結果。由表中可以發現若是帶負電的AA 粒子 比例多，而帶正電的CS 粒子比例較少，兩者混合後會馬上產生 gel 狀的 沉澱，推測可能是因為CS 塗佈的奈米粒子顆粒較大，過量的 AA 容易形 成致密的膠體導致沉澱，所以即使文獻上提到AA 對神經細胞生長有幫 助，但仍不適合做為本實驗的應用。

表4-2 磁性凝膠混合沉澱測試

×表示兩種凝膠混合後不沉澱，○表示產生沉澱

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由於實驗的目的是為了導引生長方向的神經細胞之修復，然而以兩 者混合方式所形成的薄膜較無特定方向的結構，若培養許旺細胞將會呈 現不具特定方向性的生長。若要形成有方向性的薄膜，則可利用調控磁 場的距離誘導粒子沿磁力線方向排列成線狀，結果發現粒子因磁化量太 大而幾乎全部被兩端的磁場吸引過去了，無法呈線狀的排列。我們由改 變磁場方向的實驗中發現，在約2000 Gauss 的強力磁鐵的邊緣交接處，

如圖4-20，剛好是磁力線斜向通過的地方，將樣品放置在其上方，磁性 奈米粒子會有順向性的排列，圖4-21。

圖4-20 強力磁鐵之磁力線示意圖(Benkoski et al., 2007)。

圖4-21 利用磁鐵誘導磁性凝膠沿磁力線排列之 OM 圖。

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此外，我們亦構思利用超過濾方法直接製造纖維狀的磁性纖維，發 展磁性奈米纖維來與磁性粒子交聯，以改善磁鐵誘導呈線狀排列的區域 及範圍有限的缺點，希望可形成與外加磁場方向相同之方向性的線形微 米表面結構。使用帶負電的AA 磁性奈米粒子和帶正電的 CS 磁性奈米纖 維作交聯，以磁鐵誘導集中於基材上成膜，膜的表面也會形成與外加磁 場方向相同之方向性的線形微米表面結構，如圖4-22(a)所示，可發現奈 米粒子是不規則的吸附在磁性纖維上。但是大多數的纖維會包裹磁性粒 子而形成團塊，如圖4-22(b)。由於不易受磁力誘導形成薄膜狀，因此這 方法就沒有繼續進行細胞培養的步驟。

圖4-22 磁性誘導奈米纖維與磁性粒子交聯之 OM 圖。(a)磁性奈米粒子 不規則的吸附在磁性纖維上，(b)磁性纖維與磁性奈米粒子形成團塊結構。

(a) (b)

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