本篇論文主要分為三部份，第一部份為表面官能基化的超順磁性奈米粒子的製作。利用共同沉澱法進行超順磁性奈米粒子之製備，可製作出不同粒徑的磁性奈米粒子。後利用所得之磁性粒子經有機酸表面修飾處理後，便可得到表面官能基化且可與生物分子進行反應的超順磁性奈米粒子。
第二部份為表面官能基化的超順磁性奈米粒子與兔子免疫球蛋白抗體的接合反應與測試。官能基活性化後的超順磁性奈米粒子可與免疫球蛋白產生共價反應而接合。利用螢光顯微鏡可觀測免疫球蛋白上修飾之螢光分子，並於外加磁場狀態下螢光分子隨著磁場運動之情形，如此可證實表面官能基化的超順磁性奈米粒子與兔子免疫球蛋白抗體的接合反應。
第三部份則利用上述完成的樣本，利用感應線圈及電流源所製造的外加磁場來控制樣本於溶液中的運動，達到提升反應物濃度濃縮之效果，並藉此於液滴內產生類似擾動與攪拌的現象，藉此來提高抗體與反應物的反應效率。

目錄
摘要 I
致謝 II
目錄 III
表目錄 VIII
第1章 序論 1
1.1. 前言 1
1.2. 氧化鐵奈米粒子簡介 3
1.3. 研究目標 6
第2章 文獻回顧 8
2.1. 氧化鐵磁性奈米粒子之製備 8
2.2. 氧化鐵磁性奈米粒子之表面修飾 12
第3章 實驗流程與儀器簡介 17
3.1. 實驗藥品 17
3.2. 實驗儀器簡介 18
3.2.1. 振動樣品測磁儀(Vibrating-sample magnetometer) 18
3.2.2. 穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscopy) 19
3.2.3. X-ray粉末繞射儀(X-ray Diffraction) 20
3.2.4. 螢光顯微鏡(Fluorescence Microscope) 20
3.2.5. 分光光度計(ectrophotometer) 21
3.2.6. 表面電漿共振儀(Surface Plasma Resonance meter) 22
3.3. 實驗流程 23
3.3.1. Fe3O4磁性奈米粒子製作流程 23
3.3.2. Fe3O4磁性奈米粒子之表面修飾流程 25
3.3.3. 蛋白質接合反應 26
3.3.4. 螢光測試 28
3.3.5. 磁性粒子與抗體接合效率測試 29
3.3.6. 反應效率實驗 30
第4章 實驗結果與討論 36
4.1. 氧化鐵奈米粒子之定性量測 36
4.2. 表面官能基修飾檢測 41
4.3. 螢光測試結果 42
4.4. 磁性粒子與抗體接合效率測試結果 46
4.5. 反應效率實驗與SPR結果 49
4.6. 結果與討論 59
第5章 未來工作 61
參考文獻 63

圖目錄
圖 1 Fe3O4氧化鐵晶體結構圖 4
圖 2 磁性粒子的磁區構造 6
圖 3 Fe3O4奈米粒子SEM圖 11
圖 4 不同尺寸的Fe3O4奈米粒子X光繞射圖 11
圖 5 數種不同的氧化鐵奈米粒子製程與表面修飾方法 13
圖 6 氨基修飾的磁性奈米粒子 14
圖 7 葡萄醣氧化酵素與銨基化氧化鐵奈米粒子的共價反應 15
圖 8 氧化鐵奈米粒子表面雙層膜結構示意圖 16
圖 9 氧化鐵奈米粒子表面修飾之IR圖 16
圖 10 氧化鐵奈米粒子製作流程簡圖 24
圖 11 氧化鐵奈米粒子製作流程簡圖 25
圖 12 EDC分子化學結構式 27
圖 13 Sulfo-NHS分子化學結構式 27
圖 14 SPR量測反應效率實驗流程簡圖。 34
圖 15 實驗用的反應系統與自製電磁線圈。 35
圖 16 方法1 TEM照片於倍率500K下 36
圖 17 (圖 16)中之粒徑分佈曲線及分佈統計。 37
圖 18 濃度3%TEM照片於120K倍率下。 37
圖 19 濃度0.3%TEM照片於300K倍率下。 38
圖 20 濃度0.3%TEM照片於500K倍率下。 38
圖 21 濃度0.03% TEM照片於300K倍率下。 39
圖 22 濃度0.03% TEM照片於500K倍率下。 39
圖 23 X-Ray繞射圖。 40
圖 24 VSM所測得之M-H圖。 41
圖 25 經表面修飾後的TGA圖。 42
圖 26 可見光光源下觀察之情形。 43
圖 27 激發光光源下觀察之情形。 44
圖 28 將液珠滴於玻片後將磁球吸至液滴一角。 45
圖 29 於螢光掃瞄器下所得之螢光分佈。 45
圖 30將液珠滴於玻片後將磁球吸至液滴下緣。 46
圖 31於螢光掃瞄器下所得之螢光分佈。 46
圖 32 分光光度計標準曲線與樣本曲線圖 47
圖 33 SPR曲線圖 49
圖 34 實驗組(一)的SPR基準值曲線圖 51
圖 35實驗組(一)的SPR量測值曲線圖 51
圖 36實驗組(二)的SPR基準值曲線圖 52
圖 37實驗組(二)的SPR量測值曲線圖 52
圖 38實驗組(三)的SPR基準值曲線圖 53
圖 39實驗組(三)的SPR量測值曲線圖 53
圖 40實驗組(四)的SPR基準值曲線圖 54
圖 41實驗組(四)的SPR量測值曲線圖 54
圖 42實驗組(五)的SPR基準值曲線圖 55
圖 43實驗組(五)的SPR量測值曲線圖 55
圖 44 實驗組(六)的SPR基準值曲線圖 56
圖 45 實驗組(六)的SPR量測值曲線圖 56
圖 46 磁阻式自旋閥膜結構及作動方式 62















表目錄
表 1 磁性物質的單磁區臨界半徑與超順磁臨界半徑 6
表 2 各種不同物質的氧化鐵表面修飾的優點及功用 13
表 3 分光光度計標準曲線量測值與樣品量測值 47
表 4 六組SPR實驗量測結果 57

參考文獻
[1] Deepa Thapa, V.R. Palkar＊, M.B. Kurup, S.K. Malik, Materials Letters 58 (2004) 2692-2694.
[2] P.Ayyub, V.R. Palkar, S. Chattopadhyay, M.S. Multani, Phys. Rev., B 51 (1995) 6135.
[3] V.R. Palkar, P.Ayyub, S. Chattopadhyay, M.S. Multani, Phys. Rev., B 53 (1996) 2167.
[4] I.G. Hedley, Phys. Earth Planet. Inter. 1 (1968) 103.
[5] H. Kachkachi. A. Ezzir, M. Nogues, E. Tronc. Eur. Phys. J., B Cond. Matter Phys. 14 (2000) 681.
[6] J.F. Hochepied, Nanotechnol. J. (Online) 2 (1) (2001).
[7] 李家瑋, γ-Fe2O3奈米粒子的表面修飾與及其生化上的應用,化學研究所.2004,國立成功大學.
[8] Stolnik S, Illum L, Davis SS. Long circulating microparticulate drug carriers. Adv Drug Del Rev 1995;16:195–214.
[9] Kodas TT, Hampden-Smith M. Aerosol processing of materials. New York: Wiley-VCH; 1999.
[10] Gupta AK, Wells S. Surface modified superparamagnetic nanoparticles for drug delivery: preparation, characterization and cytotoxicity studies. IEEE Trans Nanobiosci 2004;3(1): 66–73.
[11] Charles SW. Magnetic fluids (ferrofluids). In: Dormann JL, Fiorani D, editors. Magneticproperties of fine particles. North- Holland: Elsevier; 1992. p. 267–374.
[12] Reimers GW, Khalafalla SE. Preparing magneticfluids by a peptizing method. US Bureau Mines Tech Rep 1972;59.
[13] Hadjipanayis GC, Siegel RW. Nanophase materials: synthesis, properties and applications. NATO ASI Series, Applied Sciences, vol. E260. Dordrecht: Kluwer; 1993.
[14] Sjogren CE, Briley-Saebo K, Hanson M, Johansson C. Magnetic characterization of iron oxides for magnetic resonance imaging. Magn Reson Med 1994;31(3):268–72.
[15] Cornell RM, Schertmann U. Iron oxides in the laboratory; preparation and characterization. Weinheim: VCH; 1991.
[16] Cotton FA, Wilkinson G. In: Advanced inorganic chemistry. New York: Wiley Interscience; 1988.
[17] Boistelle R, Astier JP. Crystallization mechanisms in solution. J Cryst Growth 1988;90:14–30.
[18] Tadashi Matsunaga, Haruko Takeyam. Supramolecular Science 5 (1998) 391-394
[19] Hamley IW. Nanotechnology with soft materials. Angew Chem Int Ed 2003;42:1692–712.
[20] Tepper T, Ilievski F, Ross CA, Zaman TR, Ram RJ, Sung SY, Stadler BJH. Magneto-optical properties of iron oxide films. J Appl Phys 2003;93(10):6948–50.
[21] Ajay Kumar Guptaa, Mona Guptab. Biomaterials 26 (2005) 3995–4021.
[22] Liane M. Rossi, Ashley D. Quach, Zeev Rosenzweig. Anal Bioanal Chem (2004) 380: 606-613.
[23] 劉沐潔, 國立清華大學微機電工程研究所. 氧化鐵奈米粒子表面修飾之研究與應用.
[24] 水質分析實驗, 張尊國教授, 徐貴新博士, 李明傑碩士. http://orcinus.ae.ntu.edu.tw/LabAnaly/.
[25] 影響生命與生活之檢測技術－生物感測技術之發展與應用, 陳建源,張谷昇. http://www.alum.ntu.edu.tw/read.php?num=14&sn=233