3-1 實驗材料及設備 3-1-1 實驗材料及藥品
1. Phosphate buffer saline (PBS)
藥品用途：調配以及量測所用之緩衝溶液，實驗用時會將 PBS 溶液以 DI water 稀釋 100 倍。
溶液配置：137 mM NaCl、2.7 mM KCl、4.4 mM Na2HPO4、1.4 mM KH2PO4 調 配 pH 7.4 之緩衝溶液。
2. (3-Aminopropyl)triethoxysilane (APTES)
藥品用途：將 ITO 的表面官能基從-OH group 改質為-NH2 group，以利接下去的
藥品用途：將修飾 APTES 後的 ITO 晶片修飾上 Biotin，之後可以和 Streptavidin 進行鍵結。
溶液配置：將 1 mg 之 NHS-Biotin 溶入 1 mL 之 Dimethyl sulfoxide (DMSO)，使 之均勻溶解，即得 1 mg/1mL 之 NHS-Biotin 溶液。
4. Alexa Flour 546 Streptavidin
藥品用途：帶有螢光的 Streptavidin 對 Biotin 有極強的 affinity 和 specific binding，
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和修飾 Biotin 之 ITO 晶片反應之後，用來觀察螢光強度，也拿來當作 EGFET 之 real-time measurement 之待測物。
溶液配置：將 1 mg 的 Streptavidin 粉末溶於 1 mL 之稀釋 100 倍 PBS，可得 1 mg/mL 之 Streptavidin 溶液。實驗時會以稀釋 100 倍之 PBS 稀釋成不同濃度的
Streptavidin 溶液。
5. pH 4、pH7、pH10 buffer solution
藥品用途：用來調配其他 pH 值緩衝溶液，用來進行量測。
溶液配置：以比例配置其他 pH 值之溶液，利用酸鹼度計調配溶液正確的酸鹼 值。
(1) APTES (2) NHS-Biotin
表 三 各種實驗藥品的結構式
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43 精中使用超音波震盪(ultrasonic cleaning)10 分鐘去除有機物。震盪完後用 DI water 沖洗 10 分鐘，將酒精沖洗乾淨，最後用氮氣槍吹乾，並放置於 120℃加熱 板放置 10 分鐘，確認水分完全去除後收納。
(2) 修飾(3-Aminopropyl)triethoxysilane (APTES)
由於 ITO 電極表面仍屬於 oxide group 之表面，因此可以在上面修飾 APTES。 的 NHS-Biotin 粉末，加入 1000 μl 之 dimethyl sulfoxide(DMSO)，其有機的特 性有助於 NHS-Biotin 溶解，即可獲得 1 mg/ml 之 NHS-Biotin 溶液。將 NHS-Biotin 溶液滴在已修飾 APTES 之試片上，使之盡量全部覆蓋整個試片，以達修飾的效
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果。將試片靜置 over night 等待反應。
(4) 試片清洗
將試片以 DI 水清洗乾淨並以氮氣槍吹乾，並放置通風乾燥處收納。
(5) 修飾 Streptavidin
取 10 μL 濃度為 1 mg/mL 之 Streptavidin 有 546 mm 螢光 dye 之溶液，以稀 釋 100 倍之 PBS 溶液將體積添加至 1 mL，如此我們可以得到濃度為 10-5 g/mL 或是 42 nM 之 Streptavidin 溶液，再將此溶液依 10 倍之比例(取 100 μL，稀釋至 1 mL)稀釋成 10-6、10-7、10-8 mg/mL 三管。將 Streptavidin 溶液分別滴至修飾好 Biotin 之 ITO 試片靜置 15 分鐘。最後以 DI water 將 Streptavidin 溶液沖洗乾淨，
放置於 Zeiss 螢光顯微鏡下觀察其螢光現象如圖 26。
圖 26 不同濃度之 Streptavidin 在修飾 Biotin 之 ITO 晶片上 15 分鐘之螢光圖。
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3-2-2 流道及量測裝置架設
我們將章節 2-4 所做出來的流道泡入 99%之酒精中使用超音波震盪 10 分鐘，震盪完 之後用 DI water 沖洗 10 分鐘，用氮氣槍吹乾，即完成清潔，可收納備用。
架設裝置時，我們先將欲用來量測的 ITO 電極利用銅膠黏著於 PCB(printed circuit board)板上，再使用打線機(wire bonder)，將 ITO 電極打線至金屬走線導出。接下來將 PDMS 流道蓋在 ITO 上方，利用透明壓克力板以及螺絲將 PDMS 流道以及 ITO 壓緊。最後將參 考電極以及用來液體注入(liquid in)以及液體排出(liquid out)的兩個鐵氟龍管裝在 PDMS 上即完成了流道裝置的架設，如圖 27。
另一方面，將 FET 元件放入 probe station，利用下針的方式，將 FET 元件的閘極、
汲極、源極與 Agilent 4156 連接，先以 ICS 程式量測 FET 元件的電性特性，包括 ID-VG
曲線、閘極漏電(gate leakage)、次臨界擺幅(SS)等，如圖 28 所示。
確定 FET 元件沒有損壞可用後，將 FET 閘極端改於與感測電極之 PCB 板連接；流 道中的參考電極與 Agilent 4156c 連接，示意圖如圖 29 所示，Agilent 4156c 給參考電極、
汲極、源極電位，ITO 電極經由溶液測量到的訊號再利用打線導出至 PCB 板上金屬走線，
走現再經過電線傳至 FET 元件，最後利用 Agilent 4156c 量測汲極電流(ID)的改變即可算 出 ITO 表面電位的改變。
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圖 27 流道的架設圖。
圖 28 ICS 量測圖。
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圖 29 裝置示意圖。
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3-3 即時量測流程
3-3-1 pH 緩衝溶液即時量測(pH buffer solution real-time measurement)
本實驗分為四組對照組做為比較，分別為：1. Bare ITO + 參考電極不接地；2. Bare ITO + 參考電極接地(VDS control method)；3. APTES modified ITO + 參考電極不接地；4.
APTES modified ITO +參考電極接地(VDS control method)。最後我們將 EG-FET 裝置加入 inverter，也就是使用反向器控制法，進行 5. Bare ITO + 參考電極接地(inverter control method)以及 6. APTES modified ITO + 參考電極接地(inverter control method)。
1. Bare ITO + 參考電極不接地：
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3. APTES modified ITO + 參考電極不接地：
與 1.實驗步驟大致相同，只有將 bare ITO 換置為修飾好 APTES 之感測晶片。
4. APTES modified ITO +參考電極接地(VDS control method)：
與 1.實驗步驟大致相同，只有將 bare ITO 換置為修飾好 APTES 之感測晶片，並 且讓參考電極維持接地，使用 VDS control method 微調 ID-VG曲線至 1 nA。
5. Bare ITO + 參考電極接地(inverter control method)：
與 1.實驗步驟大致相同，只有在調整工作點的時候，讓參考電極維持接地，使 用 inverter control method 微調 ID-VG曲線至 1 nA。
6. APTES modified ITO + 參考電極接地(inverter control method)：
與 1.實驗步驟大致相同，只有將 bare ITO 換置為修飾好 APTES 之感測晶片，並 且讓參考電極維持接地，使用 inverter control method 微調 ID-VG曲線至 1 nA。
量測完後將 ID-time 圖繪出，並計算表面電位之變化。討論並比較時漂效應(drift effect) 以及遲滯效應(hysteresis effect)之影響。
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3-3-2 Streptavidin 即時量測(Streptavidin real-time measurement)
本實驗分為一組實驗組和一組對照組：1.控制組：以不經修飾的 ITO 做為感測電極，
利用掛載反向器的 EGFET 進行不同濃度 Streptavidin 的即時量測。2.實驗組：以修飾了 APTES 和 Biotin 之 ITO 做為感測電極，利用掛載反向器(inverter)的 EGFET 進行不同濃度 Streptavidin (SA)的即時量測。
實驗順序為：通入稀釋 100 倍之 PBS(0.01X PBS)建立 baseline，此時利用 inverter 之 DC offset 將工作點(setpoint)調整至 1 nA → 42 pM (10-8 g/mL) SA → 0.01X PBS → 420 pM (10-7 g/mL) SA → 0.01X PBS → 4.2 nM (10-6 g/mL) SA → 0.01X PBS → 42 nM (10-5 g/mL) SA → 0.01X PBS。
每組溶液都是流速 50 μL/min，注入時間為 10 min/buffer。
紀錄並觀察 ID之改變情形，並且計算表面電位之變化。比較兩組實驗之結果並對照 其螢光強度。
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