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3-10 選擇性修飾可提高感測速度及降低量測所需時間

為了驗證選擇性修飾是否真的可提高感測速度,利用螢光與電性量測作驗 證,選擇性修飾部分利用 2-3-1 節將 MPEG-sil 修飾於電阻式 nanobelt 矽奈米元 件,施加焦耳熱效應後和另外未做 MPEG-sil 利用 2-4-1 節方法修飾 APTES 後,

用 2-4-2 節修飾 biotin,最後利用 2-6-1 節架設流道,流入 streptavidin,流速 100 µl/min,濃度 10 µg/ml,體積 50 µl,每流一次量測螢光訊號以及 Vth shift。圖 3-10-1 (a)為螢光量測圖,上方列為有作選擇性修飾結果,下方列則未作選擇性修飾,

由左至右為流入 streptavidin 螢光顯微鏡圖,第一部分為未流入 streptavidin,由 圖可知幾乎沒有螢光表現,第二部分為第一次流入 streptavidin,由圖可知有作選 streptavidin 已達飽和,所以在第五次流入 streptavidin 時,已無多餘的 streptavidin 可 鍵 結 於 元 件 低 參 雜 感 測 區 , 因 此 在 螢 光 顯 微 照 射 下 , 有 部 分 帶 螢 光 的 streptavidin 螢光衰退,而未作選擇性修飾的差異則不大,因此由螢光圖可知作選 擇性修飾的確可將 streptavidin 集中於元件感測區。圖 3-10-1 (b)為第四次流入 streptavidin 時,選擇性修飾低參雜感測區與高參雜區域螢光分佈圖如線 A-B 表 示,在元件低參雜感測區由於施加焦耳熱,可將 MPEG-sil 剝除並修飾上

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streptavidin,其餘部分則因為無法施加焦耳熱效應而有原先修飾上的 MPEG-sil,

故可阻止大多數的 streptavidin 附著,故螢光量幾乎為零,而圖 3-10-1 (c)為流入 streptavidin 不同次數螢光比較圖,由圖可得知作選擇性修飾在感測區的螢光強度 均明顯大於未作選擇性修飾區域,有作選擇性修飾的螢光在第五次亮度較第四次 弱,推測原因為第四次 streptavidin 鍵結已飽和,因此第五次流入時,已無 streptavidin 可鍵結,但在螢光顯微鏡照射下,有部分的螢光訊號衰退,因此訊號 減弱。

圖 3-10-1、選擇性修飾與未選擇性修飾螢光分佈圖 (a) 流入不同次數 streptavidin 螢光圖 (b) 元件低參雜感測區 A-B 線段螢光分佈圖 (c) 元件低參雜

感測區不同次數螢光分佈圖。

除了螢光驗證,電性驗證方面也比較選擇性修飾與未作選擇性修飾Vth shift 差異;圖3-10-2 (a)為在電阻式nanobelt矽奈米元件上修飾MPEG-sil後施加焦耳熱 效應後每流入一次streptavidin量測其ID-VG圖;圖3-10-2 (b)為未作選擇性修飾,

將電阻式nanobelt矽奈米元件修飾上APTES後,每流入一次streptavidin量測其 ID-VG圖;圖3-10-2 (c)為將每次流入streptavidin後造成VG的改變對流入次數作圖

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所得到的結果,Vth shift顯示選擇性修飾元件在第二流入streptavidin時就有顯著改 變,而在第五次流入streptavidin時Vth shift改變減緩,選擇性修飾元件在第四次流 入streptavidin時Vth shift改變量大約為35 mV,而未作選擇性修飾元件在第四次流 入streptavidin時Vth shift改變量大約只有10 mV,因此作選擇性修飾由於可將待測 檢體集中於元件感測區,因此對於量測低濃度以及減少量測時間有相當大的助 益。

圖 3-10-2、不同流入 streptavidin 次數電性量測圖 (a) 選擇性修飾 (b) 未選擇性 修飾 (c) Vth shift 比較圖。

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