蛋白質微陣列晶片之壓印機構設計與其影像檢測

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研究生：	蔡逸勤 Tzai Yi-chin
論文名稱：	蛋白質微陣列晶片之壓印機構設計與其影像檢測 Stamping machinery and Image analysis of Protein microarray chip
指導教授：	曾繁根博士 Tseng, Fan-Gang
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	原子科學院 - 工程與系統科學系 Department of Engineering and System Science
論文出版年：	2002
畢業學年度：	90
語文別：	中文
論文頁數：	72
中文關鍵詞：	蛋白質、微陣列晶片、影像檢測、壓印
外文關鍵詞：	Protein, Microarray chip, Image analysis, Stamping
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生物晶片技術是推動新一代生醫檢測技術的關鍵，在傳統的檢測上為使用機械手臂控制細針系統將所要分析的生醫檢體打點於試片上形成陣列（點針式），之後再進行後續的生醫處理程序。但傳統的點針式系統若是要處理大量的生醫檢體陣列，需要花費數小時，不僅增加檢體保存的難度，同時也限制住陣列檢測的數量，而且所點印出來的陣列也缺乏均勻性。並且用點針式系統進行檢測時，容易造成檢體的交互污染更造成檢體的浪費。針對上述的缺點，本研究以壓印的觀點出發，設計一壓印機構，並配合先前利用微機電製程所製作出來的微印陣列晶片，進行壓印的動作。以達到均勻施力，使的所壓印出來的蛋白質微陣列能夠有效的分佈在檢測晶片上。然後，便進行蛋白質的生物檢測程序，最後利用影像處理的方式進行分析。本研究以微陣列為主的生醫檢測方式，可用來同時檢測大量的生醫檢體，並且擁有極佳的擴展性，若利用現今成熟的半導體工業技術，將可批次且大量生產，又因為所使用的材料便宜，使其成為可拋棄式的晶片，此一發展的生醫晶片，不但能夠用於蛋白質的分析，也可用於DNA序列檢測、新藥的開發及臨床診斷上。

摘要……………………………………………………………………….i
目錄………………………………………………………………………ii

圖目………………………………………………………………………v

第1章 緒論……………………………………………………………..1

1 前言………………………………………………………….1

2 文獻回顧…………………………………………………….4

2.1 基因晶片（DNA chip）介紹……………………….4

2.2 微陣列技術介紹……………………………………..6

2.2.1 傳統的微陣列技術………………………...6

2.2.2 噴墨頭噴射技術…………………………...7

2.2.3 電噴灑技術………………………………...8

2.2.4 微壓印技術………………………………...9

2.2.5 光學微影技術…………………………….10

第2章 蛋白質微陣列製作過程………………………………………11

1 研究動機…………………………………………………...11

2 壓印機構設計與動作原理………………………………...12

3 沾印式蛋白質微陣列壓印流程…………………………...15

3.1 壓印原理……………………………………………15

3.2 沾印式微陣列晶片準備……………………………16

3.3 蛋白質儲存晶片準備………………………………17

3.4 沾印式壓印機構設計………………………………18

4 填充式壓印晶片壓印原理………………………………...19

4.1 壓印原理……………………………………………19

4.2 填充式蛋白質晶片壓印機構設計…………………21

4.3 填充式蛋白質微陣列晶片製程流程………………24

第3章 生物檢測程序與影像檢測程序………………………………25

1 生物檢測程序……………………………………………...25

1.1 ELISA（Enzyme-Linked Immunsorbent Assay）……………………………………………….25

1.2 本研究ELISA作法…………………………………26

1.3 檢測晶片的準備……………………………………28

2 影像檢測程序……………………………………………...30

3  GenePix 4000B Scanner…………………………………..34

3.1 選擇GenePix 4000B Scanner的原因………………34

3.2  GenePix 4000B Scanner之影像處理原理………..36

第4章 實驗與成果……………………………………………………37

1 蛋白質螢光反應測試……………………………………...37

1.1 一級蛋白質最小濃度測試…………………………37

1.2 二級蛋白質最小濃度測試…………………………39

1.3  ELISA生物檢測程序之背景雜訊處理…………..41

2 影像檢測分析成果………………………………………...43

2.1  FITC營光檢測…………………………………….43

2.2  Cy3和Cy5的螢光檢測…………………………...44

3 沾印式蛋白質微陣列晶片之壓印實驗…………………...48

3.1 實驗流程……………………………………………48

3.2 實驗結果……………………………………………49

4 填充式蛋白質微陣列晶片壓印實驗……………………...53

4.1 手動壓印實驗流程…………………………………53

4.2 手動壓印實驗結果…………………………………54

4.3 壓印機構壓印實驗流程……………………………58

4.4 壓印機構壓印實驗結果……………………………58

第5章 結論與未來規劃………………………………………………63

1 沾印式蛋白質微陣列晶片壓印實驗結論………………...63

2 填充式蛋白質微陣列晶片壓印實驗結論………………...64

3 影像檢測分析結論與比較………………………………...67

4 本研究貢獻與未來規劃…………………………………...7

[1] Martin, B. D., Gaber, B. P., Patterson, C. H., and Turner, D. C., “Direct Protein Microarray Fabrication Using a Hydrogel ‘Stamper’,” Langmuir, Vol. 14, No. 15, pp. 3971-3975, 1998.
[2] Anthony V.Lemmo, Jeffrey T, H.Mario Geysen, and Donald J. Rose,
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[3] Morozov, V. N., and Morozova, T. Ya., “Electrospray Deposition as a Method to Fabricate Functionally Active Protein Films,” Analytical Chemistry, Vol. 71, pp. 1415-1420, 1999.
[4] Martin, B. D., Gaber, B. P., Patterson, C. H., and Turner, D. C., “Direct Protein Microarray Fabrication Using a Hydrogel ‘Stamper’,” Langmuir, Vol. 14, No. 15, pp. 3971-3975, 1998.
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[9] S.C. Lin, F.G. Tseng, H. M. Huang, C.Y. Huang and C.C. Chieng, “Microsized 2-D Protein Arrays Immobilized by Micro-stamps and Micro-well For Disease Diagonosis and Drug Screening ”,FJAC 2001.
[10] 冷泉港生物科技網站屬於冷泉港生物科技股份有限公司.
[11] GenePix 4000B User Giude, “Introduction to GenePix 3.0”.
[12] “微印陣列晶片之研發”, 林世章 ,博士論文.

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