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Anti-5nm GNPs Antiserum QCM 頻率響應分析

在分析頻率響應前,要先定義有效的數值分析方法;由於 QCM 在 空氣中穩定只需數分鐘而已,但在流體的應用上必須要達到動態上的 穩定才能進行我們的樣品量測。在 QCM 對時間軸作圖時,我們可以發 現大約可以分為四間階段:(I)前置期,(II)前穩定期,(III)樣品注 入期與(IV)後穩定期

Fig.4‐ 8    QCM 頻率響應圖

在前置期時中,由於系統中的緩衝液藉由針筒式幫浦的作用,迫 使緩衝液進入流體檢測儀中,此階段 QCM 的頻率響應呈現大幅度的震

盪。經過一段時間後,系統便會進入前穩定期,此時 QCM 頻率響應的 上下震盪範圍縮小,在本實驗中如 QCM 頻率響應維持在一分鐘內只有

±1Hz 的差異,我們便視為動態穩定。前穩定期的判斷會影響到之後 的數據分析,儀器偵測極限(Instrument detection limit ,IDL) 可以定義如下:待測物之最低量或最小濃度,足夠在儀器偵測時,產 生一可與空白訊號區別之訊號者。亦即該待測物之量或濃度在 99%之 可信度下,可產生大於平均雜訊之標準偏差 3 倍之訊號,也就是說當 前穩定期只有±1Hz 的差異,我們將有效訊號定義在大於±3Hz。

當我們判斷 QCM 狀態處於動態穩定時期後,便會將待測物經由 樣本注入口進入流體檢測儀中,也就是樣品注入期。此時期如果待測 樣本會與 QCM 表面修飾的特殊分子結合,QCM 頻率響應就會有明顯的 變化,有可能是上升或下降。經過分子間的反應後,QCM 的頻率響應 又會趨於動態穩定,進入後穩定期,實驗主要數據的判斷是依據此時 期的頻率響應與前穩定期的頻率響應,兩者間的差異作為 QCM 有效訊 號的辨讀。

4.2.1 不同尺寸之金奈米粒子的 QCM 頻率響應分析

Fig.4‐ 9    注入不同粒徑金奈米粒子的 QCM 頻率響應圖

Fig.4‐ 10 表面修飾不同粒徑金奈米粒子的 QCM 頻率響應圖

在之前的文獻中[18]得知抗體的 Fab 兩端具有彈性,因此可認取 的抗原應該有一定的範圍拘束,由 Fig.4-9 可以看到 IgG1 到 IgG4 的 四組樣本中,除了 IgG3 的反應不明顯外,其餘三組的曲線,半高寬 皆處於 4 到 7nm 之間。經由這組資料我們可以得知 Fab 兩端可以接 受的 Antigen 範圍應該在 4 到 7nm 這個區間內。相同的,我們將 QCM 晶片表面的修飾改為金奈米粒子的 Antigen,也獲得同樣的結果,經 由 Fig.4-10 上得曲線所示,四組樣本將 IgG3 剔除後,曲線的半高寬 依然介於 4 到 7nm 區間當中。

根據上面所示的結果,我們可以得知 Anti-5nm Antiserum 可以 認取 Antigen 也就是金奈米粒子的範圍在 4 到 7nm 間。

4.2.2 相同尺寸,不同材質之金、二氧化鈦、氧化鋅與四氧化三鐵奈

米粒子的 QCM 頻率響應分析

Fig.4‐ 11    不同材質、相同粒徑奈米粒子的 QCM 頻率響應圖

在上一個實驗中,我們使用相同材質的 Antigen 也就是金奈米粒 子,所得到的 QCM 頻率響應相當的明顯,那我們不禁懷疑 Antiserum 是對尺寸有特異性的反應,或是對材質上有特異性的反應。於是我們 使用了 Antiserum 對尺寸反應最強烈的尺寸,也就是選擇 5nm,挑選 的相同尺寸但式不同材質的奈米粒子;在 Fig.4-11 顯示出,除了含 有混合金奈米粒子的樣本之外,其他材質的 Antigen 所產生的 QCM 頻

率響應,都只有達到背景值的訊號。

根據這樣的 QCM 頻率響應,我們可以得到一個結論;在打入 5nm GNPs 所產生的抗體,只對奈米金材質且尺寸介於 4 到 7nm 間的粒子 有免疫上的反應。

Fig.4‐ 12    混合奈米粒子對單純金奈米粒子 % bound 圖

在 Fig.4-11 可以看出抗體只對含有金奈米粒子的樣本有 QCM 頻 率上的明顯差異,但如果我們將皆與金奈米粒子的樣本,把金奈米粒 子所產生的 QCM 頻率差當 100%下去做圖 Fig4-12,可以發現有一組數 據明顯高過單純金奈米粒子樣本,就是二氧化鈦與金奈米粒子混合這 組,但根據前面所得到的結論,抗體只對奈米金材質且尺寸介於 4 到

7nm 間的粒子有免疫上的反應;我們推論應該是混合的過程中二氧化 鈦與金奈米粒子產生吸附的作用,這組數據是對金奈米粒子與二氧化 鈦的 QCM 頻率響應,而不是對二氧化鈦的 QCM 頻率響應反應,由於 QCM 晶片本身對質量上的反應非常的靈敏,因此當二氧化鈦與金奈米 粒子產生吸附的作用相對的質量上產生增加,所以得到的 QCM 頻率響 應也會較單純金奈米粒子的 QCM 頻率響應高。