簡易檢索 / 詳目顯示

回結果列表
研究生： 蔡哲堯
論文名稱： 超奈米微晶鑽石薄膜的生物相容性探討
指導教授： 陳盈潔
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱：
論文出版年： 2013
畢業學年度： 102
語文別： 中文
中文關鍵詞： 超奈米微晶鑽石
外文關鍵詞： UNCD
相關次數： 點閱：2  下載：0 
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報

    • 　　植入式微晶片必須有個包覆層，針對這個目的，首先該包覆層必須避免微晶片內的電子原件與週邊組織直接接觸。由於植入式微晶片在生產製造過程中所使用的部分材料，可能不具有良好的生物相容性，該部分就必須預防他漏出到週邊組織中；由於週邊組織具有酸性腐蝕液體的生物特性，因此必須從周圍組織中保護植入式微晶片。且須要讓微晶片的辨識層與週邊組織直接接觸。因此，包覆層本身首先必須具備良好的生物相容性，其次須具備在水性生理環境中（37℃下具各種鹽類及蛋白質，pH值為7.4）保護植入式微晶片；不讓微晶片直接暴露在其中。但是植入式微晶片本身對於被植入的生物體仍為異物，在植入體內時仍然會產生免疫及發炎反應。此外，植入之後相當於細胞要生長在植入式微晶片的包覆層上，某種意義上來說是一個未知的挑戰，這可能會引發或加速微晶片的降解速度。
    　　過去的研究發現，鑽石具備高化學惰性、高生物相容性及低導電性…等特性，雖也有做為植入物包覆層的研究文獻，但都止於模擬階段，並非有過實際上的試驗，考量的一方面是因實際值入晶片需跨多個領域，一方面則是需要龐大耗材資源。
    　　超奈米微晶鑽石薄膜在體內高溫及酸性的『長期』影響下，不同於矽基板會產生變質或腐蝕等問題。當然，植入元件的生物相容性可說是大前提，否則發炎及免疫反應帶來的結締組織，不是將微晶片團團包圍（失去原本植入式微晶片的功能），就是將導致微晶片喪失原有的功能。
    　　本研究就利用循環伏安法（CV）以0至8%的氫氣參雜比例來做包覆完整性（漏電流）的試驗，得到1%的氫氣參雜比例具有最低的漏電流值（0.5V的情況下具有2.5*10-6J），接著利用生理食鹽水（PBS）及烘箱模擬生物體內的高溫酸性環境，藉由放置1至3個月來模擬長期植入體內的效果，檢測矽基板（替代微晶片）的溶出量，得到1%的氫氣參雜比例具有最低的矽溶出量（3個月溶出0.158ppm），亦同為檢測超奈米微晶鑽石薄膜的包覆完整性，再來利用X-ray電子能譜儀（XPS）檢測生物相容性所需的表面改性（親/斥水），得到明顯的碳氧鍵差距（親水處理5.3*104/斥水處理2.1*104，背景2.0*104，單位為相對強度），，在體外培養細胞的試驗，則是利用光學顯微鏡在成長超奈米微晶鑽石薄膜的石英培養皿上觀測細胞狀況，以及發炎因子（TNFα及MCP-1）的酶聯免疫吸附試驗（ELISA）相關試驗，得到氧氣處理的超奈米微晶鑽石薄膜具有優於培養皿的生物相容性結果（TNFα值48小時<150pg/ml，MCP-1值48小時<100pg/ml），在植入體內的動物試驗（所有動物手術相關部分皆由指導教授陳盈潔老師幫忙操作），除了ELISA試驗之外，更藉由染色等直接觀測週遭的細胞組織所產生的免疫及發炎反應，印證了體外細胞實驗的結果，也較生醫界常用的鈦鋁釩合金更好（植入對照組）。

    Please refer to Chinese version.

    第1章：緒論……………………………………1 　1-1超奈米微晶鑽石的簡介………………………………•1 　　1-1-1人工鑽石的發展史………………………………•1 　　1-1-2超奈米微晶鑽石的定義與特性…………………•4 　1-2超奈米微晶鑽石薄膜在生醫工程上的應用…………•5 　　1-2-1超奈米微晶鑽石薄膜的簡介……………………•5 　　1-2-2超奈米微晶鑽石薄膜對體外細胞的影響………•5 　　1-2-3超奈米微晶鑽石薄膜對動物體內的影響………•8 　1-3植入式微晶片的簡介…………………………………•8 　　1-3-1植入式微晶片的目的與原理……………………•8 　　1-3-2植入式微晶片的瓶頸……………………………•9 　1-4研究計劃………………………………………………10 　　1-4-1研究目的…………………………………………10 　　1-4-2研究設計…………………………………………11 　　1-4-3未來應用性………………………………………16 第2章：超奈米微晶鑽石薄膜的製備…………17 　2-1矽基板的前處理………………………………………17 　　2-1-1邊角拋光處理……………………………………17 　　2-1-2表面去氧化處理…………………………………18 　2-2超奈米微晶鑽石薄膜的包覆…………………………20 　2-3超奈米微晶鑽石薄膜的觀測與鑑定…………………26 　　2-3-1表面形貌的觀測…………………………………26 　　2-3-2薄膜的結構性質鑑定……………………………28 　　2-3-3薄膜的光學鑑定…………………………………30 第3章：成長一個包覆完整的薄膜…………•33 　3-1漏電流檢測……………………………………………33 　　3-1-1漏電流檢測簡介…………………………………33 　　3-1-2幾何結構的差異…………………………………36 　　3-1-3厚度的差異………………………………………37 　　3-1-4電漿氫氣比例的差異……………………………38 　　3-1-5孕核前處理的差異………………………………38 　　3-1-6植入前處理的差異………………………………39 　3-2矽溶出量檢測…………………………………………39 第4章：生物相容性試驗……………………•47 　4-1表面生物相容性處理…………………………………47 　　4-1-1表面改性處理……………………………………47 　　4-1-2親/斥水處理的簡易驗證………………………•49 　4-2體外培養細胞檢測……………………………………50 　　4-2-1所用細胞簡介……………………………………50 　　4-2-2細胞生長狀況比較………………………………51 　　4-2-3 MTT評估…………………………………………57 　　4-2-4 ELISA評估………………………………………63 　4-3植入體內0~3月檢測…………………………………71 　　4-3-1拉曼驗證…………………………………………71 　　4-3-2漏電流的變化……………………………………72 　　4-3-3 ELISA評估………………………………………74 　　4-3-4 染色評估………………………………………•79 　　4-3-5 周邊結締組織觀測……………………………•93 第5章：成果分析與結論……………………•94 附錄：生物試驗相關彙整……………………110 參考文獻………………………………………125

    1. Revie, James (21 February 1980). "The Case of the Hannay Diamonds". New Scientist. Retrieved 28 September 2010.
    2. Moissan, Henri (1893). "Le diamant : conférence faite à la Société des amis de la science le 17 mai 1893". Europeana. Retrieved 2012-06-27.
    3. Li-Ju Chen, Chi-Young Lee, Nyan-Hwa Tai, I-Nan Lin. "金屬基板上成長超奈米微晶鑽石膜之研究". 國立清華大學 材料科學與工程學系 碩士論文. 中華民國95年7月.
    4. 余樹楨. "人造鑽石". 科學發展2007年1月，409期 p66-71.
    5. 郭正次. "薄膜內應力量測". Materials analysis 中國材料協會 (1998) p673-698.
    6. Osawa, E (2007). "Recent progress and perspectives in single-digit nanodiamond". Diamond and Related Materials 16 (12): 2018.
    7. 廖文祥, "Studies of synthesizing UNCD films with MPJCVD system". 國立台北科技大學 製造科技研究所 碩士論文. 中華民國98年7月.
    8. Orlando Auciello, Anirudha V. Sumant. "Status review of the science and technology of ultrananocrystalline diamond (UNCD™) films and application to multifunctional devices". Diamond & Related Materials 19 (2010) p699-718.
    9. Chun-Cheng Liu, Nyan-Hwa Tai, Chi-Young Lee, I-Nan Lin. "The development and application of the ultra-nano crystalline diamond film in field emission device" 國立清華大學 材料科學與工程學系 碩士論文. 中華民國96年7月.
    10. N. Setaka. "Proceedings of the 10th International Conference of CVD". The Electrochemical Society, Pennington, NJ (1987).
    11. Bing Shi, Qiaoling Jin, Liaohai Chen, Orlando Auciello. "Fundamentals of ultrananocrystalline diamond (UNCD) thin films as biomaterials for developmental biology: Embryonic fibroblasts growth on the surface of (UNCD) films". Diamond & Related Materials 18 (2009) p596-600.
    12. Ying-Chieh Chen, Don-Ching Lee, Tsung-Yen Tsai, Chao-Yang Hsiao, Jen-Wea Liu, Chien-Yu Kao, Hua-Kuo Lin, Huang-Chin Chen, Thomas Joseph Palathinkal, Way-Faung Pong, Nyan-Hwa Tai, I-Nan Lin, Ing-Ming Chiu. "Induction and regulation of differentiation in neural stem cells on ultra-nanocrystalline diamond films". Biomaterials 31 (2010) p5575-5587.
    13. Xingcheng Xiao, Jian Wang, Chao Liu, John A. Carlisle, Brian Mech, Robert Greenberg, Dilek Guven, Ricardo Freda, Mark S. Humayun, James Weiland, Orlando Auciello1. "In Vitro and In Vivo Evaluation of Ultrananocrystalline Diamond for Coating of Implantable Retinal Microchips". Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials Volume 77B, Issue 2, p273-281, May 2006.
    14. Hui-Chi Huang, Yu-Der Lee, Hsin-Lung Chen. "新型材料於仿生感測器及光催化之應用".國立清華大學 化學工程學系 博士論文. 中華民國95年9月.
    15. Orlando Auciello, James Birrell, John A Carlisle, Jennifer E Gerbi, Xingcheng Xiao, Bei Peng and Horacio D Espinosa. "Materials science and fabrication processes for a new MEMS technology based on ultrananocrystalline diamond thin films". J. Phys.: Condens. Matter 16 (2004) R539-R552.
    16. Nevin N. Naguib, Jeffrey W. Elam, James Birrell, Jian Wang, David S. Grierson, Bernd Kabius, Jon M. Hiller, Anirudha V. Sumant, Robert W. Carpick, Orlando Auciello, John A. Carlisle. "Enhanced nucleation, smoothness and conformality of ultrananocrystalline diamond (UNCD) ultrathin films via tungsten interlayers". Chemical Physics Letters 430 (2006) p345-350.

    無法下載圖示 全文公開日期 本全文未授權公開 (校內網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
    全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館：臺灣博碩士論文系統)
    QR CODE