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Quantitative Ultrasound Assessment of Bone Status in Hemodialysis Patients

The aim of this study was to investigate the bone status of hemodialysis patients and identify factors that have influence on bone quality. Four hundred eighty-nine subjects (213 males and 276 females) on maintenance hemodialysis and 696 healthy subjects (309 men, 387 women) were enrolled in this study. Speed of sound (SOS), broadband ultrasound attenuation (BUA) and quantitative ultrasound index (QUI) were assessed by quantitative ultrasound (QUS) at the right calcaneus in both groups. Serum levels of intact parathyroid hormone (iPTH), total alkaline phosphatase (ALP), calcium and phosphate were measured to determine their influence on bone status in hemodialysis patients. All QUS parameters were significantly lower in hemodialysis patients than in controls (p<0.0001). Stepwise multiple linear regression analysis in male patients indicated that age, weight, calcium-phosphate product and ALP were significant predictors of QUS parameters (adjusted R2 = 0.15 in SOS; adjusted R2 = 0.17 in BUA and QUI). In female patients, same findings including number of parity were observed in SOS only (adjusted R2 = 0.25 in SOS). In postmenopausal patients, the duration of menopause was significant negatively correlated with all QUS parameters (p< 0.01). In conclusion, patients on maintenance hemodialysis had additional risk of bone loss. Advanced age, low body weight, high calcium-phosphate product and high ALP level were important risk factors for deterioration of bone quality. Early assessment of the bone status in hemodialysis patients is essential to prevent osteoporosis.

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以紅外光光譜儀定量真空中鋁合金表面的水氣吸附

本論文主要探討:(1)鋁合金樣品表面冰膜厚度的定量以及(2)水氣在鋁合金樣品表面吸附與脫附現象的研究，而在實驗中亦進行水氣氣壓讀值的校正，以確認定量上的準確性。 實驗系統以偏振調制紅外光譜儀為主，分析在不同氣壓下，鋁合金樣品表面的水氣吸附量。在水氣氣壓讀值的校正的實驗結果方面，定出了電容真空計、對流真空計以及水銀真空計對水氣氣壓的讀值誤差及修正因子。在鋁合金樣品表面冰膜厚度的定量實驗中，則是利用液態氮冷卻鋁合金樣品，搭配氣體動力學的公式計算，得到吸附在樣品表面的水分子層層數，而將紅外光光譜的訊號強度，換算水分子層數。 在鋁合金樣品表面水氣吸附與脫附現象的實驗中，則透過前述的兩個實驗結果，得到在真空腔內曝入水氣到飽和蒸氣壓的過程，其吸附等溫線屬於吸附等溫線的第二型，也就是BET多層吸附的模型。證明水氣在鋁合金樣品表面會有多層吸附的行為，而在飽和蒸氣壓時，在鋁合金樣品表面的水分子層，約有67層的水分子。在水氣由高氣壓往低氣壓進行的脫附過程中，鋁合金樣品表面所吸附的水分子量，多於吸附過程(由低氣壓往高氣壓進行)的水分子量，而呈現出遲滯現象。

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利用溶膠凝膠法製備碳修飾二氧化鈦材料及其特性鑑定

溶膠凝膠法為製備奈米級二氧化鈦結構材料常用之方法，經由碳源的添加，在氮氣狀態下鍛燒，即可製作出碳-二氧化鈦奈米材料。部分研究發現不同實驗參數影響溶膠凝膠法製作之產物，本研究的主要目的在於探討溶膠凝膠法製備方法中幾個重要的參數，包含靜置與熟化時間，以及鍛燒溫度等對碳-二氧化鈦微結構與光催化特性的影響，研究中選用四異丙氧基鈦與三共聚高分子P123作為二氧化鈦與碳之前驅物，調控溶膠凝膠法中靜置與熟化時間在六小時到七天之間，並添加1至3克之三共聚高分子，於酸性環境下反應，並經300-900 C的鍛燒形成碳-二氧化鈦奈米顆粒。。碳-二氧化鈦奈米顆粒在不同靜置與熟化時間條件下，其形態在鍛燒溫度700 C下皆為銳鈦礦，提升鍛燒溫度到900 C會產生些許金紅石相，添加3克P123作為碳源對二氧化鈦晶相轉換的抑制效果最佳。此外，碳-二氧化鈦與純二氧化鈦之奈米材料顆粒大小約為10與16 nm。溶膠凝膠法的生成產物隨著靜置或熟化時間的增加，比表面積與表面官能基也有些微的增加，但是變化並不明顯。利用X光吸收光譜儀分析碳-二氧化鈦奈米材料，發現sp2與sp3碳鍵結軌域，鈦原子EXAFS分析中也發現，碳-二氧化鈦材料隨著鍛燒溫度提升，特性波峰往較高能量移動，顯示晶相隨著時間的增加而轉換。電子順磁共振光譜儀分析光催反應下溶膠凝膠法生成之產物，發現在紫外光照射環境中，碳-二氧化鈦奈米材料表面產生三價鈦離子與帶負電之氧自由基。碳-二氧化鈦奈米材料吸附有機污染染物之能力，也遠高於二氧化鈦奈米材料。

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毛細管區帶電泳結合線上直接光解產生ABTS陽離子自由基後衍生系統進行掃除自由基偵測之研究

ABTS•+（2,2’-azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6- sulfonate acid) radical cation）去色分析不僅被廣泛地使用在抗氧化能力分析上，自從ABTS•+與層析分離技術結合後，對於環境分析領域相關的應用更具重要價值。本研究主要的目的為提供一個線上產生ABTS•+試劑作為CZE後衍生系統用以分析樣品抗氧化能力。本實驗利用UV 254 nm光源直接光解ABTS產生非常穩定的ABTS•+，並嘗試建立一套線上光氧化裝置，利用PTFE tubing線圈形成流動式光反應器（flow-through photoreactor）作為後衍生分析系統。此系統除了可簡化操作程序，還可以快速地在線上產生ABTS•+以降低逆反應之情形。經由批次直接光解實驗，在pH 3，提供飽合溶氧或不特意供氧的條件下，結果皆得到產率大約70%的ABTS•+，因此本實驗採用後者條件應用於線上流動式光反應器進行線上直接光解產生ABTS•+，其產率也可達70%。CZE結合光氧化後衍生系統，可以簡單有效地分離五種混合樣品（L-ascorbic acid, D-isoascorbic acid, sorbic acid, benzoic acid, gallic acid）並同時偵測其抗氧化能力，電泳分離時間不超過18分鐘，其抗氧化能力分析的偵測極限約0.58 µM（進樣量~84 nL），經換算VCEAC值與文獻相符合。綜上所述，本研究建立之CZE-UV/ABTS系統具有快速、簡單且能夠線上即時產生ABTS•+試劑等優點，並已成功分析真實樣品之抗氧化能力。

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氟-18標誌血清素轉運器造影劑之發展

在中樞神經系統中，血清素器轉運體(SERT)濃度的變化與許多神經精神性異常疾病有關,例如憂鬱症、焦慮症、精神分裂、藥物濫用、酒癮、飲食失調、阿茲海默氏症(Alzheimer’s disease)及帕金森氏症(Parkinson’s disease)等。此外，它也是普遍使用的抗憂鬱處方藥物的主要作用標的。因此，以非侵入性的正子掃瞄 (Positron Emission Tomography, PET)或單光子射出電腦斷層攝影 (Single Photon Emission Computed Tomography, SPECT)活體造影技術探討血清素轉運器在腦部區域的分布將有助於探討血清素系統在神經精神性異常疾病的病理生理學及治療上所扮演的角色。本論文的總目標即為氟-18標誌血清素轉運器造影劑的發展與評估。近來，2-(2-amino-4-[18F] -fluorophenylthio)benzylamine ( 4-[18F] -ADAM )已被證實為具潛力的氟-18標誌血清素轉運器造影劑，並適用於動物及臨床前研究。然而，其低放化產率卻會妨礙其廣泛的應用性。因此，我們已發展一方法以改善其放化產率。此方法是基於分子軌域計算而推導出會發生親核性芳香環氟化反應之碳原子的電子電荷。基於計算所得結論，我們亦發展了一改良合成方法以製備4-[18F] –ADAM，並得到比之前所發表的合成方法更好的放化產率。而此計算方法也因此可作為一個預測親核性芳香環氟化反應發生位置的工具，並由結果證明此計算方法亦可以應用在其他系列的化合物上。 4-[18F]–ADAM更在大鼠及台灣彌猴體內以定量自動放射顯影術與microPET進一步地評估其是否為一具潛力的血清素轉運器造影劑。結果顯示4-[18F]–ADAM確實為一具潛力的氟-18標誌血清素轉運器造影劑。而由大鼠與台灣彌猴體內進行4-[18F]-ADAM的毒性與輻射劑量評估結果也發現4-[18F]–ADAM適合用於人體PET研究（在大鼠，單一劑量與五天連續劑量皆不會造成臨床上顯著的副作用。在猴子，大部分器官接受的輻射劑量介於7.1與35.7μGy/MBq之間，並且膀胱被視為是危急器官。）。在人體實驗中，研究結果顯示4-[18F]-ADAM PET在人腦中評估血清素轉運器狀態上為一個有用的工具。除了4-[18F]-ADAM之外，其一系列的同系物如[18F]-AFM, 2-[18F]-ADAM與4-[18F]-NMADAM也皆被合成，並在大鼠內評估其是否亦為具潛力的血清素轉運器造影劑。結果顯示[18F]-AFM為一有潛力的血清素轉運器造影劑，儘管其低放化產率(～1%)也許會妨礙其應用性。相反地，2-[18F]-ADAM與4-[18F]-NMADAM則不是一個有潛力的血清素轉運器造影劑。

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分析技術開發及應用研究: Part I.自動瞬時量測空氣與水中微量揮發性有機物之分析研究; Part II.以高壓萃取法萃取斑蟊與芭樂葉中有效成分及生物活性之研究

本研究論文為分析技術開發及應用之研究，共分為兩部份：第一部份--自動瞬時量測空氣與水中微量揮發性有機物之分析研究。本研究空氣監測部分利用實驗室開發完成的自動化氣相層析質譜儀，建立自動採樣分析之氣相層析質譜系統，進行連續十一天之環境監測，期間納莉颱風侵襲本島，儀器仍持續正常運作。颱風滯留三天裡，量測丙酮濃度低至偵測極限以下；相對極性較低之物種而言，甲苯平均濃度值為3.0 ppbv。得知極性高之物質容易隨著雨水沖刷而流至地面，雨量之多寡將對極性物種與非極性物種之量測有著不同程度影響。 另外，本研究水體監測部份針對經污水處理廠處理後廢水中揮發性有機化合物進行監測系統建立及分析，研究中監測系統發展為完全自動進樣、自動化的分析系統，有效縮短分析時間且運用在現場即時監測，有效取得24小時連續即時的分析結果並節省現場採樣、人力分析與資源的運用。 第二部份--以高壓萃取法萃取斑蟊與芭樂葉中有效成分及生物活性之研究。在斑蝥素的萃取上， CO2搭配乙腈約萃取出9.18 mg/g斑蝥素。液態二氧化碳萃取斑蝥素的與傳統的萃取方法有較明顯的差別，雖說效果並非最佳的萃取方法，但其主要優點是可以減少有機溶劑的使用，縮短萃取時間(液態二氧化碳30min;傳統萃取需65小時)並且幾乎不需要再經由其他純化的步驟就可以得到斑蝥素。 在芭樂葉萃取方法中，以高壓甲醇萃取法有較好的總類黃酮萃取效率，而其中利用加壓萃取不但省時而且省溶劑，所以實驗的萃取方式採用高壓甲醇萃取法。在動物餵食測試推論出quercetin對於芭樂葉降血糖的能力有一定的幫助，但是並非芭樂葉降血糖主要的有效成分，應該還有其他更重要的活性成分導致在動物實驗中明顯的降血糖效果。

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廚餘堆肥廠生物氣膠對於人類呼吸道上表皮細胞重塑基因之影響

摘要 近年來，堆肥法廣為利用在處理廚餘廢棄物。然而，在堆肥過程中翻動含有許多微生物的堆肥物，會使生物氣膠散佈在空氣中。若吸入生物氣膠微粒，呼吸道表皮細胞會因生物氣膠微粒所含的內毒素與黴菌毒素造成發炎反應。由於生物氣膠微粒中的孢子可深入呼吸道末稍，因此本研究之目的在於定量廚餘堆肥廠生物氣膠中微生物，以及其對人類呼吸道表皮細胞重塑基因(remodeling genes)之影響。 本研究收集廚餘堆肥廠三月至八月的生物氣膠微粒，分別以培養法和即時定量聚合酶連鎖反應(real-time quantitative polymerase chain reaction; real-time PCR)對生物氣膠中Aspergillus fumigatus (A. fumigatus)進行定性與定量分析。另一方面，將人類呼吸道上表皮NCI-H292細胞暴露生物氣膠樣本或A. fumigatus標準菌株，以酵素連結免疫吸附分析法(enzyme-linked immunosorbent assay; ELISA)量測發炎前趨激素介白素-6 (interleukin-6; IL-6)分泌量，並以real-time PCR分析重塑基因表現。 研究結果顯示，五月至六月之間堆肥廠中生物氣膠總菌落數最高(4.9104 CFU/m3)，其中嗜中溫細菌與麴菌的數量最多，A. fumigatus孢子數也達到最高。生物氣膠樣本誘發NCI-H292細胞分泌IL-6同樣在五月至六月最高(平均值標準差：987129.4 pg/ml)，並且與麴菌和嗜中溫細菌之數量呈正相關。在重塑基因表現方面，NCI-H292細胞暴露生物氣膠樣本後造成transforming growth factor (TGF)-b1、epidermal growth factor receptor (EGFR)與cyclin-dependent kinase inhibitor 1A (p21WAF1/CIP1)表現上調，而matrix metalloproteinase (MMP)-9表現下降。 總結以上結果發現，堆肥廠生物氣膠造成呼吸道表皮細胞之發炎反應與微生物數量有關，並且影響重塑基因表現。由於呼吸道重塑反應會增加慢性呼吸道疾病之發生，如氣喘或阻塞性肺病等，因此生物氣膠對於堆肥廠工作人員之健康危害值得注意。

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使用電腦斷層影像建立台灣成年人之體素式假體

隨著電腦運算速度的進步，國際上常使用體素式假體進行蒙地卡羅模擬，評估人體在輻射防護、放射醫學的輻射劑量，有鑑於輻射防護越來越地區化，建立各國之體素式假體評估各國國民之輻射劑量為目前國際間熱門的趨勢。 本研究隨機選擇三十位符合台灣人平均身高體重且健康之受檢者，以其電腦斷層腹部影像分析器官體積、表面積、長短軸、平均弦長、解剖位置、解剖傾斜角度等器官特性，根據ICRP 101號報告中「具代表性的人」之觀念選擇出器官特色與平均結果接近之受檢者，作為具代表性的台灣成年人，以此人之電腦斷層影像進行台灣體素式假體(TW voxel phantom)之建立。 研究結果顯示，台灣人與亞洲參考人、ICRP參考人之器官質量有所差異，因此建立台灣國人之體素式假體為一重要且迫切之研究；以ICRP 101號報告中「具代表性的人」之觀念進行體素式假體建立，使得建立出之體素式假體有效代表國人的平均結果，並且降低選擇單一受檢者時受檢者個人器官特異性的偏差，肯定了以「具代表性的人」的觀念建立體素式假體時的合理性和可行性。

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合成胺基醣類化合物以建構醯胺化衍生物分子庫

本研究的目的在合成出帶有胺基的單醣、雙醣、三醣、四醣類化合物和多種羧酸進行耦合後，在未純化的狀態下將其加入不同種類的癌細胞株中進行毒性檢測。 合成帶有胺基的化合物分別為Gal-O-(CH2)3CH2N3、雙醣Gal(1→6)Gal、三醣 及四醣 。予體(2R,3S,4S,5R,6S)-2-(azidomethyl)-6-((trichloromethylamino)methoxy) tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triyl tribenzoate和乳糖及半乳糖所合成的受體進行醣基化反應，得到(2R,3S,4S,5R,6S)-2-(((2S,3R,4S,5S,6R)-6- (azidomethyl)-3,4,5-tris(benzoyloxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yloxy)methyl)-6-((2R,3R,4S,5R,6S)-4,5-bis(benzoyloxy)-2-(benzoyloxymethyl)-6-(p-tolylthio)tetrahydro-2H-pyran-3-yloxy)tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triyl tribenzoate (70%)及(2R,3S,4S,5R,6S)-2-(((2S,3R,4S,5S,6R)-6 -(azidomethyl)-3,4,5-tris(benzoyloxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yloxy)methyl)-6-((2R,3R,4S,5R,6S)-2-(((2S,3R,4S,5S,6R)-6-(azidomethyl)-3,4,5-tris(benzoyloxy)tetrahydro-2H-pyran-2-yloxy)methyl)-4,5-bis(benzoyloxy)-6-(p-tolylthio)tetrahydro-2H-pyran-3-yloxy)tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triyl tribenzoate (63%)產物，在三醣的反應中α構型和β構型的比例約為1/9。另一方面，過程中觀察到由於空間的障礙使得Phenyl O-(2,6-Di-O-benzoyl-3,4-O-isopropylidene-β-D-galactopyranosyl)-( 1-4)-2,6-di-O-benzoyl-1-thio-β-D-glucopyranoside及(2S,3R,4S,5R,6R)-4- acetoxy-5-((2S,3R,4S,5R,6R)-3-(benzoyloxy)-6-(benzoyloxymethyl)-4,5-dihydroxytetrahydro-2H-pyran-2-yloxy)-6-(benzoyloxymethyl)-2-(p-tolylthio)tetrahydro-2H-pyran-3-yl benzoate的C-3、C-3’和C-4’二級氫氧基團的活性降低。 2-(azidomethyl)-6-((trichloromethylamino)methoxy)tetrahydro -2H-pyran-3,4,5-triyl tribenzoate經過八步合成總產率5%。衍生出的linker (4-azidobutan-1-ol)經過氫化之後，就可以成為核心合物((2R,3R,4S,5R,6R)-2-(4-aminobutoxy)-6-(aminomethyl)tetrahydro-2H-pyran-3,4,5-triol)，便可在分子庫的建立及生物分析上使用。

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動力學研究銅胺基酸活化過氧化氫中pH與有機酸效應

本研究利用銅胺基酸錯合物，於25oC的磷酸緩衝溶液中活化過氧化氫，並偵測反應中的2-甲喹啉藍(QB)的初始氧化速率來探討銅錯合物活化過氧化氫效率。本實驗透過改變pH及活性氧化物種抑制劑的添加，了解過氧化氫活化系統的反應機制及其主要活性氧化物種。實驗結果發現，在以銅胺基酸錯合物活化過氧化氫的系統中，銅胺基酸錯合物可有效增加過氧化氫解離常數Ka，因此反應效率隨pH值上升而增加。此外，透過有機酸類抑制劑的添加，發現其抑制效果符合Non-competitive 的抑制模型，再藉由抑制劑與一價銅生成關係，推論LCu(I)OOH•為系統中主要的活性氧化物種，造成後續QB的氧化反應。