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硫磺素T的衍生物作為替代螢光探針用於偵測人類胰島類澱粉蛋白的聚集

許多胜肽或蛋白質的不可逆錯誤折疊被指出與一些疾病有高度相關。例如，人類胰島類澱粉蛋白 (human islet amyloid polypeptide, hIAPP) 是一個由37個胺基酸所組成的賀爾蒙胜肽，容易發生聚集形成高度具有規則性結構的聚集體，稱為類澱粉蛋白纖維，並沉積於胰島β細胞的外部，造成β細胞的凋亡，此聚集體在大多數第二型糖尿病的病患中被找到。硫磺素T (Thioflavion T, ThT) 是一種普遍用於檢測類澱粉蛋白纖維生成的螢光探針。然而，ThT的放光波段與生物組織中自發螢光物質訊號重疊。合成的小分子或是奈米材料使用在一般抑制效果的測試實驗時，也有可能因本身的吸光範圍而影響到ThT的偵測結果，造成實驗結果的誤判。這激勵了我們想以ThT為結構骨架並進一步合成出另一系列的螢光探針，透過不同官能基的修飾使得放光波長能夠靠近近紅外光的範圍，以克服以上所述的難題。AmySP-4-Nap-Ene為該系列其中一個可放光在近紅外光區的螢光探針，它可辨識hIAPP形成的類澱粉蛋白纖維而大幅增長螢光強度，對於hIAPP纖維的結合親和力還更優於ThT。爾後，我們還利用全內反射式螢光顯微鏡觀察到螢光探針與hIAPP纖維結合時的放光。將其與大鼠胰島瘤細胞共培育48小時後也沒有發現明顯的細胞毒性。初步研究結果顯示，此探針具有檢測類澱粉蛋白纖維存在的潛力。

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N-保護-3-硝基吲哚和2-氨基苯扎丙酮的不對稱有機催化形式 [4+2] 環加成反應

近年來，發現一些具有生物活性的天然物，都有著四氫-5H-吲哚并[2,3-b]喹啉的核心骨架。過去的文獻中，對於此類架構合成必須透過金屬催化劑控制立體選擇性，直接使用3-硝基吲哚搭配不對稱有機催化方法尚未被發表。本研究首次展示透過不對稱有機催化形式[4+2]環加成反應，構建四氫-5H-吲哚并[2,3-b]喹啉衍生物。 使用雙功能金雞納生物鹼方醯胺催化劑，對3-硝基吲哚和甲基-2-(甲苯磺酰氨基)苯基α,β-不飽和酮，在溫和的反應條件下，進行鏡像選擇性有機催化反應，合成一系列含有三個連續立體中心的四氫-5H-吲哚并[2,3-b]喹啉衍生物，得到良好的產率（高達60%）和高度立體選擇性（高達15:1 dr和98% ee）。

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掌性磷酸催化異噁唑啉及2-甲氧基呋喃進行不對稱插烯曼尼希反應

運用有機小分子進行不對稱催化為有效得到高光學活性產物之方法，高效率建構四級碳中心之策略，尤其含氮之雜環結構，常見於天然物分子中，且有許多的生物活性，廣泛出現應用於藥物中，故在有機合成領域中備受重視。 本實驗室開發了一種不對稱有機催化Vinylogous Mannich 反應，以良好的產率和對映選擇性（最高為97% ee）得到兩個手性中心 Δ4-異噁唑啉支架，該支架帶有一個四級碳立體中心。該步驟包括在手性磷酸存在下產生異噁唑離子，然後通過不對稱陰陽離子定向催化進行去芳香化和加成反應。

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hRPA以不同方向性解開三核苷酸重複序列髮夾結構的機制研究

@_@三核苷酸重複序列的異常擴張容易引發許多神經退化性疾病，這些序列容易折疊成二級結構，導致 DNA 在複製、重組及修復時發生滑動，進而造成不正常擴張。人類複製蛋白 A (human replication protein A, hRPA) 是真核生物中含量最豐富的單股 DNA 結合蛋白，其功能在於幫助 DNA 保持在單股的狀態以維持基因組的穩定性，而其亦具有解開部分二級結構的能力並傾向從 5’ 端往 3’ 端解開。在本論文中，我們以 CTG 重複序列所形成的髮夾型結構作為模型系統，並利用單分子螢光共振能量轉移技術探討 hRPA 在不同方向性上對於 CTG 重複序列之解旋機制，首先我們發現人類複製蛋白 A 難以解開對齊髮夾型結構，因此我們將CTG 重複序列的髮夾結構末端，加上一段 10 個核苷酸的單股 DNA，形成突出型髮夾結構 (overhang hairpin)，以利 hRPA 的初始結合，而結果顯示 hRPA 只能部分解開 CTG 重複次數較多的髮夾型結構。我們進一步發現當一顆 hRPA 結合 CTG 重複序列後，髮夾型結構會發生滑動重組，導致形成 hRPA 難以解開的對齊髮夾型結構。然而，在單點突變抑制滑動的實驗中，我們卻發現了與 DNA 方向性有關的結果：當 hRPA 從 3’ 端的突出 DNA 入侵時，單點突變會使其更容易形成完全解開結構；但當 hRPA 從 5’ 端的突出 DNA 入侵時，卻發現其結果有著更低比例的完全解開結構。因此，我們提出了一個模型：在hRPA 從 3’ 端往 5’ 端解開 CTG 髮夾型結構，第二顆 hRPA 便會結合上另一股以 5’ 端往 3’ 端的方向進行更進一步的入侵並解開整個髮夾型解構。然而，在另一個相反的方向性中，第二顆的 hRPA 則不傾向結合上另一股以 3’ 端往 5’ 端的方向解開 CTG 髮夾型結構，進而降低完全解開的效率。因此，我們可以總結在不同的方向性中，hRPA 具有不同的解旋機制。

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利用 SWATH 定量技術分析小鼠肝臟中塑膠微粒毒性之差異蛋白質體學研究

@_@近年來，人們對塑膠污染給予了相當大的關注。目前已有研究證實塑膠微粒可能被生物體攝入並通過食物鏈轉移到更高營養水平的生物體內，且人類確實會直接從環境中接觸到塑膠微粒。SWATH 是一種新穎的無標記定量技術，它提供了一種高通量檢測和具可追朔性的定量方法。本研究利用 SWATH 定量技術針對小鼠肝臟中塑膠微粒毒性之差異蛋白質進行分析。在這項研究中，我們不但成功地鑑定出來自 4232 個蛋白質的 31845個胜肽片段，也透過 SWATH 分析成功地量化了 2198 個蛋白質。暴露於塑膠微粒組的組織樣品與對照組的比較顯示，463 種蛋白質在低劑量組和高劑量組中的表現量存在顯著差異。根據 Gene Ontology 和 Metascape 分析，這些差異蛋白質的生物學過程主要涉及細胞過程、代謝過程和生物學調控，且它們可能與檸檬酸循環、小分子代謝過程等途徑有相關，而這些蛋白質也有望成為未來早期肝損傷的潛在新型診斷生物標誌物。這項研究可能有助於我們更加了解微塑膠微粒對生命系統的影響。

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分子表面修飾的氧化鐵奈米粒子用於穩定人類降鈣素

類澱粉蛋白纖維的形成在類澱粉蛋白變性中是重要的關鍵。此外，一些多肽類賀爾蒙，如人類降鈣素 (human calcitonin, hCT) ，因具有調節血鈣水平的作用而聞名，但由於hCT具高度傾向形成類澱粉蛋白纖維，因此作為藥物的潛力有限。 奈米材料在各個科學領域具有許多優勢，通常具有獨特的物理及化學性質，如體積小、表面積大和與其他物質反應時活性極高。最近，研究指出氧化鐵奈米粒子經過適當表面修飾能夠抑制類澱粉蛋白纖維的形成。在這項研究中，我們發現通過不同方法合成的 Fe3O4@Chl/Fe (Fe-C) 、Fe3O4@Chl/Cu (Fe-CCu) 和 Fe3O4@hematoxylin (Fe-SU) 會影響hCT的成核和聚集過程。為了獲取雙重的驗證，我們使用兩種放光區域不同的苯並噻唑螢光探針來監測 hCT 類澱粉蛋白纖維的形成，以避免氧化鐵奈米粒子自身光學特性潛在的干擾，並使用電子顯微鏡觀察樣品終點樣貌。額外使用動態光散射粒徑分析儀輔助監測hCT纖維的形成 。由凝膠電泳來佐證出終點樣品的單體含量，和使用4,4'-二苯胺基-1,1'-聯二萘-5,5'-二磺酸與尼羅紅觀測共培育後的纖維含量。我們證實Fe-C為效果最佳的奈米粒子用作抑制hCT類澱粉蛋白纖維的產生，可使hCT更加穩定，經共培養後依然保留最多蛋白質單體，得以與細胞膜上的受體結合，增加其生物活性。此外，我們發現Fe-C以及Fe-CCu能夠降解預先形成的hCT纖維。我們的目標是希望在 hCT 製劑中添加一種新穎材料，以增加 hCT 作為藥物活性成分的機會。

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貴金屬 (銅、銀) 嵌入第六族 (鉬、鎢) 與碲羰基團簇化合物之合成、結構、反應性及半導體性質之探討

@_@由 Te 粉末、M(CO)6 (M = Mo, W) 和 Et4NBr 在 KOH/MeCN/MeOH 溶液下以不同比例反應可合成一系列新穎的多核含碲之第六族過渡金屬羰基化合物，[Te7Mo6(CO)20]4- (1)、[Te6Mo6(CO)15]4- (2) 與 [Te6W5(CO)12]4- (3)。X 光單晶結構分析顯示，化合物 1 為籠狀團簇物，而化合物 2 與 3 則以過渡金屬為中心連接外圍 Te 與過渡金屬羰基片段形成籃型與碗型化合物。當高負價化合物 1 與 1 當量的 [Cu(MeCN)4]+ 反應時，可成功獲得銅引入之籠狀化合物 [Cu@Te7Mo6(CO)20]3- (Cu@1)。若化合物 1 與 2 當量 [Ag(MeCN)4]+ 反應時，可獲得車輪型結構之氧化產物 [Te8Mo6(CO)18]2- (4)。此外，化合物 2 或 3 與 1 當量 [M'(MeCN)4]+ (M' = Cu, Ag) 反應時，皆可獲得雙銅或銀橋接兩個 Te6M5(CO)12 (M = Mo, W) 片段之高負價啞鈴型化合物 [M'2{Te6M5(CO)12}2]6- (M'= Cu, M = Mo, 5-Cu, W, 6-Cu; M'= Ag, M = Mo, 5-Ag, W, 6-Ag)。再者，當提高 [M'(MeCN)4]+ (M' = Cu, Ag) 之當量為 3與化合物 2 或 3反應，則可獲得一貴金屬橋接兩 Te6M5(CO)12 (M = Mo, W) 片段之化合物 [M'{Te6M5(CO)12}2]3- (M'= Cu, M = Mo, 7-Cu, W, 8-Cu; M'= Ag, M = Mo, 7-Ag, W, 8-Ag)，其中化合物 7-M' 及 8-M' (M' = Cu, Ag) 之外圍兩 Te6M5(CO)12 片段皆具額外的 M‒M 鍵。從 X 光電子能譜 (XPS) 與 X-ray 吸收近邊緣光譜 (XANES) 得知化合物 5-M', 6-M', 7-M' 及 8-M' (M' = Cu, Ag) 中貴金屬 (銅、銀) 原子的氧化態趨近於 0 價。重要的是，固態反射式 UV-vis 光譜顯示此系列含碲之多核鉬及鎢羰基團簇物具有低能隙 (0.75‒1.10 eV)，指出貴金屬引入後可有效調節其能隙，並表現出良好的半導體性質

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銅摻雜之鈷有機金屬骨架應用於染料敏化太陽能電池對電極

@_@多孔隙雙金屬銅/鈷有機金屬骨架(Cu/Co-MOF)薄膜主要由銅摻雜的Co-MOF (Co2(6-mercaptonicotinate)2, CUK-2)與少量的鈷摻雜Cu-MOF ([Cu2(6-mercaptonicotinic acid)(6-mercaptonicotinate)]·NH4)組成，藉由下列六步驟的長晶機制鍵結在導電基材上：(i)錨定一層6-mercaptonicotinate (6-MNA)修飾層至基材；(ii) 硫醇基去質子化；(iii) 形成金屬−硫鍵；(iv) 6,6'-dithiodinicotinic acid (H2dtdn)釋出去質子化6-MNA；(v) 形成金屬-硫、金屬-氮或金屬-氧鍵；(vi) MOF晶體結構的展延。透過此方法可在沒有其他干擾物（包含客體分子、黏合劑或MOF衍生物）的情況下，量測MOF材料自身的本質電催化特性。使用碳布作為導電基材時，碳布中的碳纖維可作為一維導電核心，包覆其上的雙金屬Cu/Co-MOF薄膜可作為電催化外殼，可建立核/殼結構的階層式電荷傳輸路徑。雙金屬Cu/Co-MOF薄膜同時具備了由Co-MOF所提供的高孔隙度，也擁有Cu-MOF所提供的高導電度，此協同效應使雙金屬Cu/Co-MOF擁有較佳的本質電催化特性。在三維結構的Co-MOF中含有大量的一維彈簧狀(−Co−S−)n鏈作為活性位點，而二維Cu-MOF中含有許多二維蜂巢狀(−Cu−S−)n平面作為快速電子傳導路徑。因此，使用最佳雙金屬Cu/Co-MOF(9.96%)作為對電極之染敏電池相較於純Co-MOF(9.93%)、純Cu-MOF(9.36%)、白金(9.25%)之電池有更突出表現。在三種氧化−還原對（I−/I3−、Co(II/III)和Cu(I/II)錯合物）中可觀察到雙金屬Cu/Co-MOF出色的電催化劑活性，揭示了非導電、導電或雙金屬MOF應用於各種電化學系統的無限潛力。

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含硒之錳金屬與含碲之鉻金屬羰基團簇化合物之合成、物性、化性與半導體性質之探討

@_@Se−Mn−CO 系統 順磁性含硒之六錳團簇物 [{Se5Mn3(CO)9}2]4‒ [(1)2] 可經由硒粉末和 Mn2(CO)10 在 KOH/MeOH/MeCN 溶液中以 40 oC 一鍋化反應合成。(1)2 可視為由中央 Se‒Se 鍵橋接兩個 [Se5Mn3(CO)9] 片段的二聚體。當合成溫度升至 90 oC 時，發現化合物 (1)2 將熱裂解形成其自由基單體團簇物 [Se5Mn3(CO)9]•2‒ (1)，並通過高解析質譜及元素分析得相關證據。基於超導量子干涉裝置 (SQUID) 分析，其結果顯示化合物 [PPN]2[1] 在 300 K 時之有效磁矩 (μeff) 為 3.88 μB，為一四重自旋態 S = 3/2 (quartet spin state) 之物種。值得注意的是，自由基團簇物 1 的 100 K 電子順磁共振 (EPR) 光譜包含 Mn 超精細分裂和 Se 自由基信號，表明 μ-Se 自由基特徵。化合物 1 以高濃度溶於 MeCN 時 Se 自由基可自聚 (self-dimerization) 形成 (1)2，也可以被 (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-yl)oxyl (TEMPO) 捕獲並形成 TEMPO 加成物，[Se5Mn3(CO)9(TEMPO)]2‒ (1-TEMPO)。有趣的是，在室溫下利用二溴化烷衍生物 (CH2)nBr2 (n = 1, 2) 與 1 和 (1)2 反應可發現不同的反應模式。化合物 1 可形成 CH2 或 Se 片段插入於 Se8Mn4 的順磁團簇物 (S = 1)，[(μ4-Se2)(μ-Se2LSe)2Mn4(CO)12]2‒ (L = CH2, 2-CH2; Se, 2-Se)，而 (1)2 則形成 Se10Mn6 基底之 (CH2)nBr 官能化逆磁性團簇物 [Se10Mn6(CO)18((CH2)nBr)2]2‒ (n = 1, (1)2-CH2Br; 2, (1)2-(CH2)2Br)。此外，這些高核數 Se‒Mn‒CO 團簇物具有豐富的氧化還原特性並且在固態下呈現 CO 誘導的半導體行為，具低且可調控的光學能隙 (1.50‒1.94 eV)。這罕見的半導體性質主要來自團簇物於固態時具非典型的氫鍵 C‒H (苯基) ···O (羰基) 弱作用力，使其達成有效的電子傳輸。此系列化合物有趣的結構及不尋常的磁性表現可通經由 DFT 計算加以佐證。   Te−Cr−CO 系統 羰基碲化鉻團簇物 [Te7Cr4(CO)14]4‒ (1) 和 [Te7Cr6(CO)20]4‒ (2) 由 TeO2、Cr(CO)6 和 Et4NBr 分別在 1 M 的 KOH/MeOH/MeCN 溶液以45 oC 或 1.5 M 的 KOH/MeOH/n-Hexane 溶液中以 80 oC 一鍋化的方式合成。四鉻化合物 1 由兩個 Cr(CO)3 和兩個 Cr(CO)4 片段通過一個 μ4-η1,η1,η1,η1-Te2 和一個 μ4-η1,η2,η1,η2-Te5 連接，因此化合物 1 可被視為具有兩個 Te4Cr 和四個 Te3Cr2 五員環的三橋接扭曲立方體 (tris-homocubane) 化合物。至於六鉻化合物 2，為四個 Cr(CO)3 和兩個 Cr(CO)4 片段以一個 μ4-η1,η1,η1,η1-Te2、一個 μ6-η1,η1,η1,η1,η1,η1-Te3 和兩個 μ3-η1,η1,η1,-Te 片段連接形成一個籠狀化合物，可視為六個 Te3Cr2 五員環和兩個 Te2Cr2 四環組合而成。這些電子精確 (electron precise) 的化合物 1 和 2 在室溫下表現出不尋常的順磁性 (S = 1)，並通過 SQUID、EPR 和 DFT 計算進一步研究。此外，差分脈衝伏安法 (DPV) 顯示化合物 1 和 2 皆具有接近 0 V 的氧化峰，這意味著這些配合物可能具有氧化特性。當化合物 2 與金屬氧化劑 [Cu(MeCN)4]+ 反應時，獲得中等產率嵌入銅的籠形配位化合物 [Cu@Te7Cr6(CO)20]3‒ (Cu@2) 及 [Cu2@Te7Cr6(CO)20]2‒ (Cu2@2)。其中 Cu 原子被嵌在 Te7Cr6 籠狀骨架中，並通過高解析質譜及元素分析檢測得相關證據。此外，藉由 DFT 理論計算進一步研究 Cu@2 的結構、電化學和順磁性質。

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以奈米探針質譜法分析消化道癌症細胞中血清澱粉蛋白異構體

@_@消化道癌症在世界各地都有很高的發生率在台灣亦同，他們對病人及健保體系都造成相當程度的負荷。發展更具效率的診斷工具勢必能夠緩解此負擔。血清澱粉蛋白A(SAA)為一種急性反應蛋白並與多種癌症皆有所關聯。我們團隊於先前發現了24種SAA的等位基因異構體，在健康個體與胃癌病人中其多變複雜的表現模式能夠運用於胃癌病人的診斷。然而，SAA異構體產生的來源至今仍尚未明瞭。為了進一步了解SAA異構體產生的機制和異構體的癌症特異性與否，我們想藉由癌症細胞模型來模擬病人中SAA的分泌與修飾來了解血清中的SAA異構體的特性，並比較病人及細胞的結果解析在不同癌症群體中是否具有癌症特異性的異構體。在與高雄醫學大學吳登強醫師的合作下，我們使用兩種癌症細胞:肝癌(Huh7、HepG2、Hep3B)、胃癌(AGS、N87)及正常細胞(GES-1)並設計以細胞激素 (IL-6, IL-1β, TNF-α) 加以刺激來進行實驗。藉由半自動化的奈米探針純化方法並結合基質輔助雷射脫附游離飛行時間質譜儀 (MALDI – TOF – MS)來分析細胞液中的SAA異構體形式。由於細胞液中所含有的SAA濃度很低，我們運用了濃縮過濾的方法，在其濃縮過程能留住目標蛋白也能達到除鹽功效。首先，我們根據美國食品藥物管理局的指南進行方法確效，建立5 -200 ng的校正曲線，且經對數轉換亦有良好的線性(r2 = 0.9859)，最低點5 ng其異日間變異數為14.1%。肝癌細胞(HepG2)經過IL-6, IL-1β刺激後透過西方點墨法(Western blotting)我們能觀察到SAA而(MALDI – TOF – MS)卻無信號產生；而肝癌細胞(Huh7、HepG2、Hep3B)在IL-6, IL-1β, TNF-α共同刺激下SAA分泌顯著上升並且Western blot與MALDI – TOF – MS皆可偵測。在正常胃細胞(GES-1)具11683 (SAA1α)、11655 (SAA1γ(R−))、11491(SAA2β(R−))、11404 (SAA2β (RS−))等異構體而胃癌(AGS、N87)中卻無任何異構體的表現。在肝癌細胞中(Huh7、HepG2、Hep3B)只有找到11683 (SAA1α)、11629 (SAA2γ) 等完整型異構體。比較肝癌細胞與肝癌病人中SAA的表現形式，兩者可以找到相同的完整型異構體，而在細胞中無截斷型異構體存在。結果推測SAA可能在病人檢體與細胞中具不同的修飾作用，而人體血清中可能存在一些與癌症相關的蛋白酶作用並涉及N端、C端截斷等修飾作用。簡而言之，我們改善的方法能夠運用於細胞且在肝癌細胞及正常胃細胞中能夠檢測到SAA的表現。未來，我們想透過細胞共培養系統,來更進一步驗證假說中受傷的細胞與正常細胞間的交互作對SAA造成的影響。