氣相式奈米自組裝單分子膜應用於生物晶片表面之生醫分子鍵結阻絕

Vapor Phase Deposited Self-Assembled Monolayers Applied to Bio-Blocking Process

謝馨儀(Hsin-Yi Hsieh)

指導教授 ： 錢景常 ； 曾繁根

國立清華大學/原子科學院/工程與系統科學系/碩士(2006年)

摘要

微陣列蛋白質晶片利用傳統免疫分析法(Immunoassay)，應用在快速且平行的疾病篩檢上，此法已被公認為檢測能力強大的技術。但是其所遇到的挑戰，為檢測流程中的參數不易掌控，導致檢測的結果不夠穩定。在傳統生物晶片檢測模式中，主要利用生物血清來作為鍵結阻絕試劑，以達到有效的檢測目的。因為其具有非常良好的阻絕效果，所以此方法已經廣泛地被使用在流行病學與感染性疾病的偵測，成為一公認的標準檢測分析法。不過由於鍵結阻絕試劑不良的沾黏問題、鍵結阻絕時間耗時太久及螢光影像暈開拖尾等缺點，導致辨識率及檢測靈敏度降低。

有鑑於此，本文提出的新型生醫分子鍵結阻絕模式，主要利用氣相式生長奈米自組裝單分子膜(FOTS)方法，取代傳統廣為使用的生物血清分子鍵結阻絕模式，進一步的使蛋白質晶片檢測靈敏度提高。所以在本論文裡針對免疫分析流程的步驟，分別作了不同實驗項目參數研究，來進一步改善蛋白質晶片檢測性能。主要可分為: 蛋白質晶片檢測流程參數調變、蒸鍍自組裝單分子膜方法、FOTS與APTS鍵結品質、生物血清與FOTS分子對蛋白質鍵結阻絕效果與非特異性吸附特性、鍵結阻絕時間與效果探討、FOTS鍵結阻絕與生物晶片相容性等參數。

利用上述的參數調變有效的提升了下列的性能: (1)將點上蛋白質後的試片，放置在37℃及相對濕度55%腔體內，保持蛋白質點濕潤度。並以預加熱37℃的PBST來進行清洗，可以將使物理吸附殘留在空白試片上的螢光強度，由原先約20%降低到2~3%。(2)利用真空蒸鍍系統，得到的自組裝單分子膜品質較佳，所需要的成膜時間也較短。依據不同的自組裝單分子種類，只需要數分鐘到數十分鐘，就能得到品質良好的自組裝單分子膜。(3)由於鍵結阻絕試劑與蛋白質分子間的沾黏現象越嚴重，則越降低第一級抗體與第二級抗體間辨識能力。本論文比較傳統生物血清(MILK、BSA)與FOTS自組裝單分子，這三種鍵結阻絕試劑與蛋白質分間的沾黏狀況，得到MILK最高，其次為BSA，而FOTS的沾黏現象最低。在傳統的生物血清鍵結阻絕法中，以HS、MILK、BSA得到的噪訊比，分別為31、25.2及21.6。但本文所提出之FOTS新穎型鍵結阻絕方法，可達到更高的噪訊比35.4，並且能夠得到不拖尾、不暈開的清晰螢光結果，避免檢體間的干擾與交互污染發生。(4)本論文開發不同壓克力盒設計來蒸鍍FOTS以達到鍵結阻絕效果，在第二代壓克力盒設計中，僅需要5分鐘的鍵結阻絕時間，就能夠達到高於傳統生物血清鍵結阻絕的噪訊比，及良好的螢光訊號值，各螢光訊號點的標準差約為65。且FOTS在5分鐘時，鍵結阻絕效果達到最佳接合效率2.3，高於利用傳統生物血清的接合效率0.5~1.0。(5)利用蒸鍍FOTS進行蛋白質檢測流程後，觀測試片上蛋白質訊號點呈現親水，而其餘的地方因為蒸鍍FOTS而呈現疏水。故表示FOTS蒸鍍進行鍵結阻絕，對蛋白質晶片檢測機制沒有受到破壞，所以此法可成功的相容於檢測流程中。

因此本研究成功地利用了氣相式生長奈米自組裝單分子膜方法，改善生物血清使用在傳統生物晶片的缺點，並且達到良好的生醫分子鍵結阻絕效果。因此已進一步提升了生物晶片的性能，如增加其檢測靈敏度、提高生醫分子間辨識率、縮短鍵結阻絕時間、及得到清晰不受干擾的螢光呈像。綜合上述之優勢，氣相式生長奈米自組裝單分子膜方法，對於生物晶片之免疫檢測，提供一重要且關鍵性的鍵結阻絕模式。故本研究證實了此新穎技術於生物晶片上，足以取代三十年來所仰賴的傳統生物血清的鍵結阻絕方法。

關鍵字

檢測晶片 ； 蛋白質 ； 鍵結阻絕 ； 自組裝單分子 ； 蒸鍍 ； 生物血清 ； 高解析電子能譜 ； 傅立業轉換紅外光譜 ； 生物晶片

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無資料

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ELISA ； Blocking ； FOTS ； FTIR ； XPS ； Protein Chip ； SAMs ； Vapor ； Albumin ； APTS

參考文獻

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