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金屬氧化物和石墨烯奈米材料的光催化和光治療診斷應用

開發一個簡單、便宜，對於癌症只需單次且小劑量之非侵入式檢 測及治療方法極具挑戰性。為使此治療診斷方式有效，具有雙模態成 像功能的單光誘導光熱及光動力試劑受到高度期待。癌症一直被認為 是對世界人口的巨大威脅，導致全球數百萬的威脅。一般來說，癌症 會弱化體內的免疫系統，使其更容易被細菌攻擊及繼發感染。細菌性 病原體一般來說已在我們的生活中造成更嚴重的損害，且缺乏有效的 常規抗生素使我們面臨重大的疫情威脅。由於對於病原體具有非傳統 的殺傷及抑制方式，基於奈米材料的現代治療診斷技術提供了各種解 決方案。對於癌症來說，儘管受到應用系統和遞送過程的限制，且通 常藥物被設計成對於其目標疾病具有專一性，最近關於藥物遞送的研 究已經顯示出進展。 請注意設計多功能的奈米材料是一項非傳統且具有挑戰性的任務。 我們主要關注於採用奈米材料在生物醫學與治療領域的潛在突破。現 代的治療診斷技術需要專門的運送系統，而其餘的因不溶於水而受到 限制。 被認為是奇蹟材料的石墨烯，因其優越的電性、熱穩定性、表面 積，光學特性、機械性質以及良好的導電性，已經成為一種有前景的 材料。除了這些有趣的特性之外，石墨烯也是一種具有生物相容性的 材料，不像其他如富勒烯和奈米碳管等材料（CNTs）。 在最近設計的奈米材料，有機污染物，微生物感染等盛行全球且 進一步的風險中，將染料傾倒在地下水中，導致污染水源是最明顯的。 未經處理且含有染料的工業廢水在我們的土地和水體上釋放，這需要 更具策略性和更有效的水處理方法。對於這樣的問題，我們設計了一 種基於石墨烯的奈米複合材料，用於在保持生物相容性的情況下，有 效地破壞染料及有機污染物，如羅丹明B 和細菌。我們設計的材料 不僅能成功的殺死癌細胞，還能殺死細菌性病原體。 因此，發現如RGOPAA，DHA @ MGPA-ICT 和GV-PEI 等材料， 我們提供了多種具有生醫診斷和成像、光動力和光熱研究、磁導藥物 遞送，及對於被有機廢棄物污染之廢水之處理，一個有效且廣泛的潛 在應用材料選擇。

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三芐環庚烷/芴螺旋體之衍生物於有機電激發光二極體之應用

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螢光奈米鑽石對於細胞膜通道結構之追蹤與奈米溫度量測

螢光奈米鑽石(FND)材料近年來受到矚目，起因於該材料具有氮-空缺中心(N-V) 的結構。由於單一電荷的氮-空缺中心(NV-)經雷射光激發後所放出近紅外光譜與光強度具有高穩定性且不會有螢光閃爍與光漂白的現象產生，因此適合當成長時間生物追蹤的材料◦ 另一方面，螢光奈米鑽石存在著生物相容性與材料表面多功能修飾鍵結的能力，因此常用於環境變異的偵測，如偵測溫度、電場、磁場的變化等。 生物組織成長發展中，細胞之間的溝通有其重要性。最近發現細胞間存在細胞膜奈米管(MNTs)的結構，該結構提供細胞間溝通管道與交換傳遞物質，不同種類的細胞其細胞膜奈米管結構差異性相當大。常見的疾病，如阿玆海默症、帕金森症、HIV病毒皆存在著細胞膜奈米管結構，因而針對此結構做深入的研究將有助於運送藥物治療上述疾病的應用。 本論文使用螢光奈米鑽石的特性對細胞膜奈米管做詳盡的探討。首先利用BSA與GFP分別包覆100奈米大小的螢光奈米鑽石形成蛋白質載體，當成生物追蹤的材料，我們運用共軛焦螢光顯微鏡，追蹤這些蛋白質載體於細胞膜奈米管內的移動與速率分佈解析，並得到幾種載體運送模式，這些成果都來自於單一螢光奈米鑽石的追蹤結果。另一方面，我們研發出奈米金棒吸附螢光奈米鑽石的多功能奈米複合材料，該複合材料可測量奈米尺度的溫度變化並可提供加熱的功用，我們針對癌細胞膜與癌細胞膜奈米管的熱穩定性做深入研究，並提供局部高熱殺死癌細胞的溫度資訊,，而且此治療過程具有選擇性，不會影響正常細胞。 綜合言之，我們的成果提供利用此單一螢光奈米鑽石可了解細胞間溝通與交換傳遞物質的過程，並提供局部高熱殺死癌細胞的研究與應用。