目錄 摘要 Ⅰ 致謝 Ⅱ 目錄 Ⅲ 圖表目錄 Ⅳ 第一章 緒論 1 第二章 文獻回顧 3 2.1 AFM生物掃描術 4 2.2 AFM力學曲線分析研究 5 2.3 細胞彈性係數的量測 7 2.4 AFM蛋白質分子研究 9 第三章 原子力顯微鏡技術發展與原理 10 3.1 原子力顯微鏡基本原理介紹 10 3.2 AFM基本操作模式介紹 12 3.2.1 接觸式 12 3.2.2 非接觸式 13 3.2.3 半接觸式 13 3.3 AFM機台介紹 15 第四章AFM生物試體影像掃描研究 16 4.1 AFM成像模式原理 17 4.1.1定力模式 17 4.1.2 定高模式 18 4.2 AFM掃描試片製作方法 19 4.2.1 掃描試片基材準備 19 4.2.2 細菌試片製作法 20 4.2.3細胞試片製作方法 20 4.2.3.1試片細胞流程 21 4.2.3.2細胞掃描試片 22 4.2.3.3 細胞培養物品說明 23 4.3 AFM機台操作步驟 24 4.3.1 AFM乾式掃描使用步驟 24 4.3.2 AFM液態掃描使用步驟 25 4.4 AFM生物掃描成像結果 26 4.5 研究結果與討論 33 4.6結論 36 第五章 CCL-60 兔眼細胞楊式係數與摩擦力量測研究 37 5.1 AFM探針力-距離曲線關係圖原理 38 5.1.1 AFM於間應試片力-距離曲線圖說明 39 5.1.2 AFM於軟性材質試片力-距離曲線圖 40 5.2 AFM對軟性物質的彈性係數量測技術 41 5.3 CCL-60細胞楊氏係數量測實驗驗步驟與流程 44 5.3.1 實驗結果與數據分析 44 5.3.1.1細胞掃描圖 44 5.3.1.1細胞彈性係數量測點示意圖 45 5.3.1.2 細胞楊氏係數分析數據結果列表 46 5.3.2 CCL-60細胞AFM 力學曲線分析 47 5.4 PDMS楊氏係數量測實驗 53 5.4.1 PDMS 楊氏係數量測實驗步驟與流程 54 5.4.2 實驗結果 54 5.4.3 細胞與PDMS楊氏係數量測結果討論 61 5.5 細胞摩擦力量測研究 63 5.5.1 AFM量測摩擦係數的量測原理 64 5.5.2 量測細胞膜摩擦係數的實驗步驟 66 5.5.3 實驗結果-探針偏折量與TMR value關係圖 67 5.5.4 結果與討論 72 第六章 蛋白質即時修飾研究 73 6.1研究目的 73 6.2蛋白質拉伸量測研究 74 6.2.1 實驗原理 74 6.2.2 實驗方法 76 6.2.2.1雞卵蛋白質溶液製備表 76 6.2.2.2 蛋白質拉伸實驗流程 76 6.2.2.3 蛋白質力學拉伸曲線統計分析 76 6.3 實驗結果與數據分析 77 6.3.1 蛋白質拉伸力圖曲線 77 6.3.2 雞卵蛋白拉伸鍵結質與間隔距離分析 78 6.3.3 結果與討論 81 6.4 矽針塗佈APTS分子的研究 82 6.4.1 探針塗佈接合APTS分子的實驗原理與方法 82 6.4.2 檢測APTS接合效果 83 6.4.3 檢測結果 84 6.4.4 結果與討論 85 6.5 Myosin 蛋白質分子掃描實驗 86 6.5.1 Myosin蛋白質掃描步驟 87 6.5.2 Myosin 掃描成果 88 6.5.3 結果與討論 89 6.6 第一代蛋白質即時掃描量測承載平台的製作研究 90 6.6.1第一代蛋白質即時掃描量測承載平台製作流程 91 6.6.2 製程結果 92 6.7 結果與討論 93 第七章 結語與未來研究方向 94 圖表目錄 Fig 2-1 Myosin protein scan image[9] 4 Fig 2-2 Chicken cardiomycyte scan image[3] 4 Fig 2-3 AFM力學量測曲線 [1] 6 Fig 2-4軟性材質與探針作用模型圖 [1] 6 Fig 2-5 AFM力曲線疊代分析圖示[2] 6 Fig 2-6 Gelatin Elastic analysis[2] 6 Fig 2-7 細胞楊氏係數與形貌高度圖分佈圖[5] 7 Fig 2-8 細胞生長延展部位的硬度與穩態部位的硬度分佈圖[6] 8 Fig 2-9 蛋白質拉伸示意圖1 [10] 9 Fig 2-10 Protein 拉伸示意圖2 [11] 9 Fig 3-1 AFM 基本原理示意圖[14] 11 Fig 3-2 AFM機組操作流程示意圖[14] 11 Fig 3-3 MultiModeⅢa 機組整體示[14] 15 Fig 3-4 MultiMode SPM [14] 15 =========================================================== Fig 4-1 E-coli 大腸桿菌掃描圖一 26 Fig 4-2 E-coli 大腸桿菌掃描圖二 26 Fig 4-3 E-coli 大腸桿菌縱切高度分析圖 27 Fig 4-4 E-coli 大腸桿菌掃描圖三 27 Fig 4-5 HP 螺旋桿菌掃描圖一 28 Fig 4-6 HP 螺旋桿菌掃描圖二 28 Fig 4-7 JPK NanoWizard AFM HP螺旋桿菌掃描圖 29 Fig 4-8 JPK NanoWizard AFM HP螺旋桿菌掃描3-D立體圖 29 Fig 4-9單株CCL-60兔眼成纖維細胞掃描圖 30 Fig 4-10單珠CCL-60兔眼成纖維細胞縱切高度分析圖 30 Fig 4-11多株CCL-60 兔眼程纖維細胞細胞AFM掃描圖 31 Fig 4-12多株CCL-60 兔眼程纖維細胞細胞AFM 3-D掃描圖 31 Fig 4-13多株CCL-60 兔眼程纖維細胞分析圖 31 Fig 4-14乾凅硬化處理CCL-60 兔眼程纖維細胞AFM掃描圖一 32 Fig 4-15乾凅硬化處理CCL-60 兔眼程纖維細胞AFM掃描圖二 32 =========================================================== Fig 5-1 MultiModeⅢa AFM 力-距離曲線示意圖 38 Fig 5-2 標準AFM力-距離曲線圖 39 Fig 5-3 力曲線於軟硬材質的分析示意圖[1] 40 Fig 5-4 力曲線疊代分析示意圖 [2] 43 Fig 5-5 細胞彈性係數量測掃描示意圖 44 Fig 5-6 細胞彈性係數量測點示意圖 45 Fig 5-7 第一組細胞力曲線量測圖 48 Fig 5-8 第二組細胞力曲線量測圖 49 Fig 5-9 第三組細胞力曲線量測圖 50 Fig 5-10 第四組細胞力曲線量測圖 51 Fig 5-11 PDMS彈性係數量測圖一 55 Fig 5-12 PDMS彈性係數量測圖二 56 Fig 5-13 PDMS彈性係數量測圖三 57 Fig 5-14 PDMS彈性係數量測圖四 58 Fig 5-15 PDMS彈性係數量測圖五 59 Fig 5-16 PDMS楊氏係數分析圖 60 Fig 5-17 AFM探針摩擦力量測機制示意圖 64 Fig 5-18 Trace/Retrace路徑差示意圖 64 Fig 5-19 細胞膜以0.4%的Paraformaldehyde處理後的摩擦係數曲線關係圖 67 Fig 5-20 細胞膜以1%的Paraformaldehyde處理後的摩擦係數曲線關係圖 68 Fig 5-21細胞膜以2%的Paraformaldehyde處理後的摩擦係數曲線關係圖 69 Fig 5-22 細胞膜以4%的Paraformaldehyde處理後的摩擦係數曲線關係圖 70 Fig 5-23 加入Paraformaldehyde試藥後的CCL-60細胞摩擦係數曲線變化圖 71 Fig 5-24 MRTV1 rubber 摩擦係數曲線變化圖 71 =========================================================== Fig 6-1 AFM探針拉伸Protein示意[13] 75 Fig 6-2 MultiMode AFM拉伸蛋白質的力圖分析 75 Fig 6-3 AFM-雞卵蛋白拉伸力曲線示意圖 77 Fig 6-4 蛋白質拉伸力曲線波峰量值與波峰間隔距離關係曲線圖80 Fig 6-5 APTS反應流程圖 83 Fig 6-6 探針螢光反應示意圖 84 Fig 6-7 JPK tapping mode myosin image 88 Fig 6-8 Mosin protein image[9] 88 Fig 6-9 Myosin protein 尺寸分析圖 88 Fig 6-10 第一代蛋白質即時掃描平台製程流程圖 91 Fig 6-11 第一代蛋白質即時掃描平台光罩設計圖 91 Fig 6-12 Teflon平台獨立親水區示意圖 92 Fig 6-13 AFM掃描之Teflon疏水區圖 92 Fig 6-14於CCD螢幕顯示獨立親水區間隔液滴示意圖 92 =========================================================== 表一 .細胞楊氏係數分析數據結果列表 46 表二 .細胞不同深度層的楊氏係數對應關係分析列表 52 表三 .不同固化劑比例調配之PDMS 楊氏係數量測表 60 表四 .OVA蛋白質製備表 76 表五 .雞卵蛋白(Ovalbumin protein)拉伸鍵結量值分析表 78 表六 .雞卵蛋白各波峰拉伸鍵結間隔距離整理 79