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研究生: 賴韋翔
Wei-Hsiang, Lai
論文名稱: 製備高磁性四氧化三鐵奈米材料及研究其在C反應蛋白分離上的應用
Preparation of High Magnetization Fe3O4 Nanomaterials and Investigation of Their Application in Separation of C-reactive Protein
指導教授: 陳家俊
Chen, Chia-Chun
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 126
中文關鍵詞: 四氧化三鐵奈米材料磁性
英文關鍵詞: Fe3O4, Nanomaterials, Magnetization
論文種類: 學術論文
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  • 在本文中我們合成一致性都相當高的四氧化三鐵磁性奈米粒子,藉由反應條件不同來調控粒徑大小的差異,探討粒徑大小對材料磁性的強度的關係。利用配位體置換反應的表面修飾改良表面二氧化矽磁力遮蔽問題,合成出較高磁性的磁性奈米粒子,再由於我們在其表面修飾上胺基,利用自由胺基容易繼續修飾其他分子的特色,最終形成表面修飾上C反應蛋白的1級抗體的磁性奈米複合材料,並利用多胺化合物提高表面自由胺基的量,討論提升自由胺基的量對表面修飾1級抗體的影響,而在本文內我們藉由一系列的實驗方法佐證最終複合材料表面的1級抗體具活性,並利用磁性奈米材料的特性以及抗原抗體間的高專一性、高結合力,自動化且有效率的分離出血清中的C反應抗原蛋白。
      另外我們利用磁性奈米材料的特性發展出一套自動化分離純化C反應蛋白的流程,我們將功能性磁性奈米複合粒子直接加到人類血清中去分離純化C反應抗原蛋白,在施以外加磁場的情況下,不需要離心的動作即可完成多組血清樣品分離純化C反應蛋白抗原,最後可以再配合MALDI-TOF Mass做質譜分析,並利用磁性奈米材料取代傳統三明治ELISA免疫分析方法中的底材,利用材性奈米材料的特性,分離出C反應蛋白,藉由標準曲線,推算出血清中C反應蛋白的濃度。

    In this article, we synthesized magnetic Fe3O4 nanoparticles(NPs) of high magnetic response. We adjusted the differences in particle size through different reaction conditions, and also explored the impact of particle size on the magnetic intensity. By modifying and improving silica magnetic shielding problem on the surface with ligand displacement reaction, it was definite to synthesize Fe3O4 NPs with higher magnetism. Because the surface was modified with amino ligands, the NPs were able to conjugated with C-reactive protein(CRP) antibody easily to form functional magnetic NPs(Fe3O4@ab-CRP NPs). Furthermore, the amount of primary amino ligands on the surface were increased with antibody surface conjugation. Also, we proved that the primary antibody on the surface of Fe3O4@ab-CRP NPs still exhibited bio-activity.

      Besides, we utilized the features of the high specificity and high bonding capacity between antigen and antibody to separate CRP antigen protein. We have developed an automated process for separating purified CRP using the features and magnetism of Fe3O4@ab-CRP NPs. By adding Fe3O4@ab-CRP NPs directly to human serum to separate and purify CRP while applying external magnetic field, it was possible to complete multiple separation of purified CRP separation on serum sample without undergoing centrifugal steps. Then through mass spectrum analysis using MALDI-TOF Mass and sandwich ELISA with functional magnetic NPs, both methods can finally separate the CRP, and calculate concentration through standard curve.

    總目錄 Ⅰ 圖目錄 VIII 表目錄 XIII 中文摘要 XIV 英文摘要 XVI 第一章 緒論 1 1-1奈米材料與奈米技術 1 1-1-1奈米材料與奈米技術與奈米技術的簡介 1 1-1-2奈米材料的特性 2 1-1-3奈米材料的製備 12 1-1-4奈米粒子的表面修飾 15 1-1-5奈米材料的應用領域 20 1-2磁性奈米材料簡介 21 1-2-1磁性分類 21 1-2-2磁滯曲線(hysteresis curve) 23 1-3超順磁氧化鐵(Fe3O4)奈米粒子的介紹與製備方式 27 1-4磁性奈米粒子在生物醫學的應用 31 1-5 C反應蛋白的簡介 34 第二章 實驗 37 2-1研究動機與目的 37 2-2製備不同粒徑大小油相四氧化三鐵奈米粒子(Fe3O4 NPs) 39 2-2-1 實驗藥品 39 2-2-2 實驗儀器 40 2-2-3 實驗步驟 41 2-3製備表面修飾自由胺基磁性奈米材料及利用Ninhydrin Assay檢驗1級胺基含量實驗 48 2-3-1 實驗藥品 48 2-3-2 實驗儀器 49 2-3-3 實驗步驟 50 2-3-3-A利用配位體置換反應將油相四氧化三鐵奈米粒子表面直接修飾成親水性胺基四氧化三鐵奈米粒子 50 2-3-3-B以Tris(2-aminoethyl) amine增加四氧化三鐵表面胺基含量實驗 51 2-3-3-C利用Ninhydrin Assay檢驗1級胺基含量實驗 52 2-4製備具分離蛋白功能之四氧化三鐵磁性奈米材料 54 2-4-1 實驗藥品 54 2-4-2 實驗儀器 54 2-4-3 實驗步驟 55 2-5功能化抗體表面修飾之磁性奈米材料活性測試、定量、磁性等性質檢驗實驗 57 2-5-1 實驗藥品 57 2-5-2 實驗儀器 57 2-5-3 實驗步驟 58 2-5-3-A利用蛋白質染料Coomassie blue鑑定磁珠上抗體之存在 58 2-5-3-B以BCA蛋白質定量試劑檢驗剩餘未反應的1級CRP抗體推算磁珠表面上的抗體含量 59 2-5-3-C利用MALDI-TOF 質譜儀測試磁性奈米粒子上的抗體活性 59 2-5-3-D利用紫外光-可見光光譜儀測定具分離蛋白功能化奈米粒子在溶液中磁性以及所需要的分離時間 60 2-6利用功能化磁性奈米材料結合三明治酵素結合免疫吸附法實驗 62 2-6-1 實驗藥品 62 2-6-2 實驗儀器 62 2-6-3 實驗步驟 63 2-7利用功能化磁性奈米材料應用在自動化分離並結合MALDI-TOF Mass(介質輔助雷射脫附離子化質譜儀)的測量 65 2-7-1 實驗藥品 65 2-7-2 實驗儀器 66 2-7-3 實驗步驟 67 第三章 結果與討論 69 3-1 油相Fe3O4磁性奈米粒子的鑑定 69 3-1-1 XRD分析 70 3-1-2 TEM分析 71 3-1-3不同粒徑磁性四氧化三鐵奈米粒子的SQUID分析 76 3-2油相Fe3O4磁性奈米粒子修飾氨基的鑑定 78 3-2-1 XRD分析 81 3-2-2 TEM分析 82 3-2-3利用Ninhydrin Test 原理進行奈米粒子表面胺基量檢測..83 3-3 磁性奈米複合粒子的FT-IR光譜分析 87 3-4 Fe3O4磁性複合奈米粒子的電位分析與DLS粒徑分析 92 3-5磁性奈米粒子修飾上1級CRP抗體的合成與鑒定 96 3-5-1利用蛋白質染料Coomassie blue鑑定磁珠上抗體之存在...97 3-5-2利用BCA蛋白質定量試劑檢驗剩餘未接上的1級CRP抗體推算磁珠表面上的抗體含量 99 3-6利用紫外光-可見光光譜儀測定奈米粒子磁吸分離所需時間以及在水中分散性 103 3-7功能化磁性奈米粒子的應用 107 3-7-1檢驗功能化磁性奈米粒子上的抗體活性 107 3-7-2利用功能化磁性奈米材料結合三明治酵素結合免疫吸附法實驗 109 3-7-3自動化分離結合MALDI TOF mass 的應用探討 114 第四章 結論與未來展望 122 參考文獻 123

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