在過去十年中，微管道系統的快速成長對於分析系統微小化有很大的幫助，尤其是微機電毛細管電泳，將毛細管電泳縮小製作成微管道形式，不僅可使分析試劑減少、降低環境污染，還可節省成本及增快分析速度，又搭配簡單的電壓驅動可達自動化的目的，所以建立一種適合微管道系統的偵測方法是很重要的。
本研究利用實驗室之前開發出的金奈米組合電極(gold nanoelectrode ensemble，GNEE)結合電化學偵測方式發展出微管道系統，並利用一種新的PMMA材質接合技術來整合微管道系統，使製作過程更簡單；將電極置入管道(on-channel)的方式比起一般期刊常見的末端偵測(end-channel)的方式，可減少樣品經過電極時的擴散，且更具微小化之特性。微管道系統之工作原理與毛細管電泳相同，依照分析物的分子量與帶電荷不同有不同的遷移速度，再利用下游的金奈米組合電極做電化學偵測。
本研究是以三明治免疫分析法來偵測人類免疫球蛋白(HIgG)，利用標記有金奈米粒子的HIgG二次抗體以三明治免疫分析法分析HIgG，在系統外以聚苯乙烯微粒子(polystyrene bead)作為免疫分析的基板，先完成三明治免疫分析步驟，將微管道系統設計為三組注射管道，金離子、還原劑、微粒子的不同遷移速率，分別放置在不同注射管道，同時導入管道中，可在管道中進行混合，使金離子藉由還原劑還原到微粒子上的金奈米粒子，使金奈米粒子放大，藉由金離子反應剩餘的量作偵測，以此來對HIgG作定量，偵測極限為 1 pg/ml。
本微管道系統採用壓克力材質來製作，使成本大幅下降，並利用一新開發之塑膠材質化學接合技術來縮短製成的時間，在管道外先進行金奈米粒子標記免疫分析反應，再以微管道系統完成金奈米粒子放大的反應，在管道中混合及偵測只需5分鐘，比一般傳統的放大反應縮短了10倍以上的反應時間，HIgG的偵測極限可達1 pg/ml，期望將來能應用到其他蛋白質檢測或DNA鑑定。

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壹、前言……………………………………………………………1
貳、簡介…………………………………………………………………3
一、 電化學偵測槽設計……………………………………………3
1. End-channel detection…………………………………………3
2. On-channel detection…………………………………………6
二、 工作電極選擇………………………………………………9
參、原理…………………………………………………………………11
一、 微管道系統電泳原理…………………………………………11
二、 金奈米粒子放大方式………………………………………14
三、 免疫分析原理………………………………………………16
四、 免疫球蛋白簡介……………………………………………19
肆、實驗目的……………………………………………………………21
伍、溶液配製與藥品……………………………………………………22
一、 金奈米組合電極置備所需溶液之配製………………………24
二、 微管道系統製作所需之溶液………………………………26
三、 微管道系統所需之溶液……………………………………27
四、 三明治型免疫分析法所需之溶液…………………………28
陸、儀器設備………………………………………………………………30
柒、實驗流程…………………………………………………………….33
一、 金奈米組合電極製備……………………………………….33
二、 三明治免疫分析法之流程………………………………….35
三、 微管道系統製作……………………………………………37
1. 製程技術說明………….……………………………….37
2. 光罩圖案製作……………………………………………37
3. 製作熱壓模板……………………………………………38
4. 熱壓成型上板………………………………………………39
5. 底板電極製作……………………………………………41
6. 壓克力板化學接合………………………………………42
7. 完成微管道系統步驟……………………………………44
四、 微管道系統暨電化學偵測系統……………………………46
捌、結果與討論…………………………………………………………50
一、 running buffer 溶液濃度之選擇……………………………50
二、 金離子溶液反應之還原劑選擇………………………………50
三、 金奈米組合電極對金離子溶液之反應性……………………51
四、 底板金奈米組合電極對金離子溶液之反應性………………53
五、 微管道系統的偵測步驟……………………………………55
六、 偵測電位對金離子之影響…………………………………56
七、 分離電壓對金離子的影響…………………………………58
八、 金離子溶液在微管道系統中的定量偵測…………………………60
九、 微管道系統中還原劑濃度的選擇…………………………62
十、 微管道系統中金離子濃度與還原劑濃度的比例選擇……63
十一、 微管道系統中金離子與還原劑混合後的再現性偵測…65
十二、 金奈米粒子在微管道系統中的定量偵測……………….62
十三、 聚苯乙烯微粒子導入微管道系統使用界面活性劑之選擇………………………………………………69
十四、 界面活性劑所產生的背景訊號……………………………71
十五、 聚苯乙烯微粒子上的金奈米粒子放大…………………73
十六、 聚苯乙烯微粒子濃度對定量偵測的影響………………74
十七、 微管道系統之間的差異性………………………………75
十八、 HIgG 在微管道系統中定量偵測………………………76
十九、 相關文獻比較………………………………………………78
玖、結論與未來展望………………………………………………………79
拾、參考文獻………………………………………………………………80

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