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以金/銀奈米長方體製作為非酶電化學葡萄糖感測器

隨著生活質量的改善，糖尿病的發病率也越來越普遍。葡萄糖的檢測對於糖尿病患者日常生活中的臨床管理至關重要。因此，高穩定性且反應快速的葡萄糖監測方法的開發一直是活躍的研究領域。近年來，研究人員一直致力於開發無酶電極材料，以替代市售的基於酶的電極。非酶葡萄糖感測器由於其諸如穩定性，簡單性，可再現性和低成本的優點而迅速發展。非酶電化學葡萄糖感測器不僅需要良好的電子轉移能力，而且還需要較大的有效面積來進行快速的氧化還原反應。在本篇論文中，我們測試了具有核-殼結構的Au@Ag奈米長方體及其他奈米材料對葡萄糖在pH 8.4時的電化學敏感性，並將其塗布於金電極上作為無酵素葡萄糖感測器。我們使用循環伏安法進行測試。在-0.2V–0.4V（vs Ag / AgCl）的掃描範圍內，可以獲得葡萄糖氧化的電流響應。葡萄糖的線性範圍是2 mM–9 mM。

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開發以鹼性去磷酸酶為引信之多肽微脂體

@_@癌症又名惡性腫瘤(malignant tumor)，是指不正常的細胞增生，進而侵略其他細胞的現象，目前位居台灣十大死因第一名。早期臨床上治療癌症的其中一種方法為投放藥物治療，直接將藥物注入患者體內，由於抗癌藥物毒性較強，且生物分布選擇性差，導致患者全身細胞都會受到傷害。近期研發出來的微脂體藥物在體內運送中正常細胞不會直接接觸到藥物，因此大幅地降低了細胞毒性，但其釋放緩慢的特性也限制了藥效。所以，選擇性將治療藥物瞬間大量暴露在癌細胞周圍以提高藥物被利用的效果為治療的重要課題。 引信響應釋放在奈米藥物中是一項重要的技術，可以利用在癌細胞中大量表達的酵素作為引信訊號。本實驗為開發以鹼性去磷酸酶為訊號的引信響應多肽微脂體藥物。根據實驗室已經建立起的多肽微脂體系統加以改良。多肽微脂體在我們實驗室已經被廣泛用來做為微脂體引信釋放的產物。我們首先合成磷酸化的多肽鍵結到微脂體表面，產生穩定的微脂體等待訊號。透過鹼性去磷酸酶，將修飾於微脂體上的多肽去磷酸化，產生不穩定的多肽微脂體，並造成微脂體內藥物的釋放。 我們首先以滴定共價成鍵的方式找出最適當的多肽在微脂體上的鍵結比例，多肽數量足夠讓微脂體有顯著釋放，卻可以在等待訊號時又非常穩定。動態光散射分析儀可以用來分析去磷酸化前後的多肽微脂體之粒徑與界達電位之改變。試管實驗證明我們開發的引信響應多肽微脂體能順利於信號出現後釋放藥物。圓二色光譜可以看出來在微脂體表面的磷酸化多肽二級結構趨近於一級結構，但在去磷酸化之後二級結構改變成雙性螺旋。冷凍電子顯微鏡可看出多肽在去磷酸化之前就已經在膜表面上先行聚集，但此聚集無法破膜，直到去磷酸化發生後，微脂體內容物才會消失。除此之外，藉由高通量顯微鏡與流式細胞儀細胞實驗也可以觀察，與沒有多肽的微脂體以及沒有去磷酸化的多肽微脂體比較起來，細胞能從去磷酸化的多肽微脂體獲得較多的藥物，在酵素夠多的環境下也能造成細胞凋亡，展現出此系統能在活體應用及轉譯醫學的可能性。

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1.雙功能金雞納鹼催化 3-高醯基香豆素與亞甲基吲哚酮進行不對稱 (3+2) 環加成反應建構全碳掌性中心之螺環吲哚酮 2.經由兩性離子中間體進行化學選擇之威悌反應合成茚並- [1,2-b]吡咯

@_@1.實驗使用起始物3-高醯基香豆素 (3-homoacyl coumarin) 與亞烷基吲哚酮(alkylidene oxindoles) ，藉由雙功能金雞納鹼催化劑催化逐步的(stepwise) (3+2) 環加成反應去建立具有對掌體選擇性 (enantioselective) 之螺環吲哚酮其架構中含有全碳的五環結構並且有連續五個立體中心，可以得到良好的產率以及立體選擇性，此外我們也更換亞烷基吲哚酮上的取代，包含兩種具有羰基取代的酯基 (ester group)、苯甲醯基 (benzyl group) 以及去除羰基之苯基 (phenyl group) 去比較羰基在氫鍵催化下的影響。放大反應證實此反應即使在克級條件下進行仍然能夠維持良好的產率以及立體選擇性。 關鍵字 : 香豆素、選擇性、螺環吲哚酮 2.第二部分的研究利用本實驗室過去在2012年所發表之磷兩性離子 (phosphorus zwitterion) 之合成策略，利用三組分反應(three-component reaction)建構新型磷兩性離子中間體，並在醯氯 (acyl chloride) 以及鹼的作用下，進行威悌反應建構茚並- [1,2-b]吡咯，出乎意料的是使用不同膦試劑能得到螺環噁二唑(spirooxadiazole)衍生物，經由探討發現利用不同親和性的膦試劑能夠影響其脫去與否，進而使得反應導向不同的結果。相比於過去合成茚並- [1,2-b]吡咯的策略，本篇提供一個全新的合成策略，不但能有良好的產率其產物的取代基也相當廣泛。 關鍵字 : 威悌反應、化學選擇性、茚並- [1,2-b]吡咯

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AGG 插入對於導致 X 染色體脆折症的 CGG 三核苷酸重複序列形成的髮夾型結構與結構動態學的影響

染色體脆折症是一種常見的遺傳神經性疾病，其發病原因與人體中 FMR1 中 CGG三核苷酸重複序列不正常擴張有關。在正常個體中，CGG 重複次數低於54次，並會穩定地傳給子代；發病的個體中，CGG 重複次數大於200次，造成 FMR1 基因啟動子甲基化區域過多，使腦部無法正常生成 FMRP (Fragile X Mental Retardation 1 fusion protein)，進而影響智力上的發展。 正常人體中，每8到11個CGG序列存在著1個 AGG 的中斷，且約 65%個體中的 FMR1 5’UTR 的 CGG 重複序列中含有兩個AGG的中斷，但AGG 序列對於 CGG 重複序列的影響仍尚未釐清。因此我們利用單分子螢光共振能量轉移光譜，配合圓二色性光譜，對於 CGG 重複序列與插入 AGG 的 CGG 重複序列做一系列的結構與結構動態學的研究。研究結果顯示富含 CGG 的重複序列在生理相關鹽類濃度下，難以形成鳥嘌呤四聯體，CGG 重複序列的主要構型為接近對齊之露出1個核苷酸的突出的髮夾型結構，透過時間解析發現奇數重複次數的CGG 重複序列存在髮夾型結構的滑動現象，但以後的序列以露出1個核苷酸的突出髮夾型結構為主。當插入一組 AGG 後的序列以露出1個及3個核苷酸的突出髮夾型結構兩種構型為主，與 CGG 重複序列相同都有髮夾型結構的滑動，但平衡向露出3個核苷酸的突出髮夾型結構偏移。插入兩組 AGG 後依中間的 CGG 重複次數分成奇數間隔組與偶數間隔組，奇數間隔組以露出3個核苷酸的突出髮夾型結構為主，偶數間隔組則有露出1個及3個核苷酸的突出髮夾型兩種主要結構，但無論是奇數間隔組或是偶數間隔組皆沒有觀察到構型之間的轉換。 根據本實驗室先前提出的擴張理論，CGG 重複序列傾向形成對齊或接近對齊髮夾型結構，較易進行不正常的擴張而變成更長的序列，而髮夾結構的滑動重組可使序列在擴張後回到對齊或接近對齊髮夾型結構而繼續擴張形成循環。而本篇論文發現，插入一組 AGG 後序列構型由長突出髮夾型結構轉變成接近髮夾型結構的速率降低，減緩了序列的擴張，插入兩組 AGG 後序列的構型則是穩定不易產生滑動的，使序列在複製時更不會被擴張，因此我們認為 AGG 插入對於結構動態滑動至利於擴張的對齊髮夾型結構動態平衡影響，是抑制 CGG 重複序列擴張的可能原因。

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I. 有機鹼試劑控制多樣性導向串聯反應合成螺環環己烯1,3茚二酮衍生物以及香豆素稠合環戊烷衍生物 II. 透過手性輔助基控制分子內Wittig反應立體選擇性建構手性雜環-芳基阻旋異構物

@_@第一部分:此論文第一部分研究為 3-高醯基香豆素與 β-芳基烯基-1,3-茚二酮衍生物進行化學選擇性連續反應之研究。其兩起始物經 1,6-加成反應後，因 dienolate 中間體具有高度活性，可藉由有機鹼試劑控制反應的位向選擇性進行 aldol 或 vinylogous Michael 反應，達成化學選擇性之多樣性導向連續反應的結果，並分別建構具有生物活性潛力之螺環環己烯-1,3-茚二酮以及香豆素稠合環戊烷衍生物。 第二部分:此論文第二部分主要承襲實驗室先前開發之磷兩性離子研究，經由喹諾酮與含有手性輔助基之萘醛衍生物以及三丁基磷試劑進行三組分反應合成手性磷兩性離子作為起始物。並使其與醯化試劑進行氧醯化及手性輔助基控制之手性分子內 Wittig 反應建構手性雜環-芳基阻旋異構物-呋喃喹諾酮阻旋異構物。其生成之手性非鏡像阻旋異構物可經由管柱層析法分離純化，再個別去除手性輔助基後可得兩高光學純度之雜環-芳基阻旋異構物。

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碳支撐銅銀核殼奈米觸媒於電化學二氧化碳還原反應效能之研究

電化學二氧化碳還原反應為二氧化碳排放與近年來的再生能源提供有效的解決方案，透過再生能源產生的能源將二氧化碳轉換成高價值的化學燃料，使大氣中碳循環能維持在定值中。目前已有許多對於不同催化材料的研究，其中金屬奈米觸媒已有豐富的研究對於其選擇性與效能。 本研究探討使用油胺法進行合成銅銀合金觸媒，利用能量色散X射線光譜(EDX)、電感耦合電漿體原子發射光譜(ICP-OES)、粉末式X光繞射分析儀(XRD)、X光光電子光譜儀(XPS)和反應活性面積(ECSA)檢測晶體結構、金屬價態與觸媒金屬表面比例。電化學實驗以線性掃描伏安法(LSV)、一氧化碳脫附測試(CO stripping)和二氧化碳還原效能測試檢測對反應中的吸脫附機制和產物的選擇性。在ICP-OES與ECSA的測量中，可以得到觸媒的總金屬比例與表面金屬比例差異，確認觸媒為核殼結構。在電化學測試可以發現在-0.8 V (vs.RHE)時CuAg-180/C擁有84% CO選擇性，因在二氧化碳活原反應的觸媒中，Cu比Ag的還原性更好，但容易將二氧化碳進行深度還原，還原成碳氫產物和多碳產物，在Cu表面添加Ag可以降低Cu對CO的吸附能，使還原步驟在中間產物CO就脫附，來提高觸媒為CO的選擇性；而CuAg1.5-200/C在-0.9 V(vs. RHE)下有89% CO選擇性，從ECSA與XRD上可以看出此觸媒類似Ag奈米粒子，而Ag對CO本來就具有高選擇性。

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探討NCM陰極材料在鋰離子電池之反應機制

@_@使用LiNixCoyMnzO2（NCM）陰極材料的鋰離子電池具有高電容量，也同時有很好的循環壽命，但是它們在（脫）鋰化時會受嚴重的結構變化，這不利地影響了循環穩定性，所以我們透過臨場X-ray繞射（XRD）、臨場X-ray 快速吸收光譜（q-hXAS）觀察其不穩定的原因，並將結果與鈕扣電池恆電流循環的數據相關聯，最後為了更加了解鋰離子嵌入嵌出的機制，使用先恆電流再恆電位的充放電模式，探討在特定電位下之反應過程和與熱力學或動力學之關係。 XRD顯示當x（Li）為0.65時，由於層間距的塌陷，單位晶格體積急速收縮；q-hXAS顯示過渡金屬-氧層的收縮主要為鎳的氧化，錳主要為維持結構的穩定性；然後使用了奈米探針實驗，看出每個粒子反應是不均勻的，且在高電位時，鎳會與電解液發生反應；最後ICP-MS顯示在充放電過後，會有部分的過渡金屬離子溶於電解液，綜合上述結論，表明NCM陰極材料在充放電循環不可避免地伴隨著電荷轉移引起的晶格塌陷和過渡金屬的溶解。 恆電流再恆電位的充放電模式中，XRD顯示鋰離子在嵌入嵌出過程主要是電位控制，所以為熱力學反應，而結構的崩壞主要是動力學反應；q-hXAS顯示NCM811再充至4.25V有三種不同的斜率，NCM523只有兩種，綜合上述結論，表明NCM811反應機制和NCM523是不同的。 關鍵詞：鋰離子電池、鎳鈷錳三元材料、臨場X-ray繞射、臨場快速X-ray吸收、奈米探針、奈米繞射

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非血基質三價鐵超氧及過氧氫化物之合成與反應性

@_@在自然界中，P450細胞色素有著非常重要的催化能力，推測其反應機制有許多不穩定的中間體生成。在數種中間體當中，鐵超氧化物在裡面擔任重要的角色。本實驗室於先前發表的研究當中，已驗證二價鐵錯合物 Fe(BDPP) (H2BDPP = 2,6-bis[[(S)-2-(diphenylhydroxy- methyl)-1-pyrrolidinyl]methyl]pyridine) 與氧氣反應會形成鐵超氧化物，再和外加的氫原子提供者進行分子間氫原子轉移反應 (HAT) 形成鐵過氧氫化物。本研究利用較 Fe(BDPP) 更為穩定之二價鐵錯合物 Fe(BDBP) (H2BDBP = 2,6-bis[[(S)-2-(dibenzylhydroxymethyl)-1- pyrrolidinyl]methyl]pyridine) 與氧氣反應形成鐵超氧化物，且經多次觀察後發現其有機會行分子內碳氫鍵活化反應；重複先前的實驗，加入氫原子提供者後可形成鐵過氧氫化物，其後加酸性受質驗證，並以生成錯碘離子之 UV-vis 光譜觀測過氧化氫生成量，以確立鐵過氧氫化物含量。

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矽灰/兩性離子型複合水膠作為混凝土自養護劑的可行性研究

本論文主要目的為製備一種兩性離子型的吸水性水膠，使用丙烯醯胺、disodium 1-(4-(3-((carboxylatomethyl)dimethylammonio) propylamino)-4-oxobut-2-enoate)( 1-（4-（3-（（（羧甲基）二甲基銨）丙基氨基）-4-氧代丁-2-烯酸酯）二鈉）) (CDP)和矽灰為單體，合成 SF/PCA，使用FT-IR作結構鑑定，探討單體比例、起始劑或交聯劑劑量和矽灰含量對於水膠在各種水溶液下吸水率的影響。 將SF/PCA水膠加到混凝土和水泥砂漿中，作為自養護劑時，探討單體比例和矽灰比例含量，對於水泥漿中對於水泥砂漿和混凝土抗壓強度、內部濕度、乾縮量和自體收縮量的影響。 實驗結果顯示， SF/PCA水膠，當AM/CDP= 4, APS= 0.7 mole%, MBA= 0.5 mole%, SF = 10 wt%時，在去離子水中、Pore solution和水泥漿濾液中的最大吸水率分別為480.3 g/g、130.3 g/g、81.3 g/g。 將SF/PCA水膠加入水泥砂漿和混凝土中，當水膠劑量為0.2 wt% 和矽灰含量為10 wt%時，對水泥砂漿和混凝土的抗壓強度和內部濕度增加、乾縮量和自體收縮量減少，有較佳的提升效果。

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開發以LabVIEW程式控制的攜帶型人體呼氣感測裝置之研究

本研究透過自行編寫的LabVIEW程式控制自組裝的氣體感測裝置，並利用此裝置對人體的呼氣進行測量。過往在人體呼氣的研究當中，大多是利用氣相層析質譜儀來對樣品進行分析，雖然氣相層析質譜儀有高靈敏度和高解析度等優點，但儀器本身昂貴龐大無法輕易搬運，而且樣品也需要經過複雜的前處理步驟，因此較不適合應用在即時偵測上，所以本研究選擇使用體積較小操作簡單且價格較便宜的氣體感測器，但氣體感測器一般都是使用在環境的濃度測量當中，無法對氣體樣品的量進行測量，因此將氣體感測器與氣哨聲波技術結合，讓自組裝的呼氣感測裝置的定量分析變為可能。 在人體深層肺部呼吸和淺層肺部呼吸的實驗結果發現，當受試者在固定的身體條件下進行不同吹氣量的呼氣測試，其呼出氣體的濃度會和呼氣量呈現線性關係，二氧化碳濃度隨著吹氣量增加而上升，反之，氧氣濃度隨著吹氣量增加而下降，並且藉由觀察二氧化碳濃度的線性斜率來了解身體的耗氧能力，也可以間接得知受試者的心肺能力以及肺活量大小。在人體呼氣中二氧化碳濃度與血糖的相關性探討中，從所有受試者的結果可以發現，在喝下糖水後的60分鐘會達到二氧化碳濃度的最大值，並且在喝下糖水後的120分鐘二氧化碳濃度會回復到正常水平，這些變化和口服糖耐力測試的血糖變化趨勢相同，證明了二氧化碳濃度與血糖的相關性，這些結果對於未來開發非侵入性的血糖檢測方法具有一定的潛力。