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研究生: 洪欽華
Hung, Chin-Hua
論文名稱: 利用小角度X光散射研究硫醇保護金奈米粒子與磷脂分子及磷脂微脂粒的交互作用
SAXS Studies on the Interaction of Thiolated-Gold Nanoparticles with Liposomes
指導教授: 林滄浪
Lin, Tsang-Lang
口試委員: 鄭有舜
蕭百沂
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: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 60
中文關鍵詞: 金奈米顆粒磷脂質微脂粒
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  • 本論文探討不同碳鏈長的硫醇分子所合成之疏水金奈米顆粒以磷脂分子DPPC及DiC7PC包覆並分散於水溶液中,並以X光小角度散射(SAXS)來了解金奈米顆粒在磷脂分子構成之藥物載體上的聚集及分散程度。首先以八碳和十六碳硫醇分子做為保護劑合成出金奈米粒子,並在有機相中添加上述之磷脂分子,藉由相對應碳鏈長之磷脂分子的添加並相轉換之後,由SAXS發現金奈米顆粒的聚集程度並不隨著磷脂分子的添加量而有所改變,而皆是以固定尺寸之團聚物為單位包覆於磷脂自組裝物中,這顯示即使以相對短碳鏈之硫醇保護劑合成的金奈米顆粒之間的碳氫鏈作用力仍是極強,不易由外在添加物所分散,這點也可在電子顯微鏡的結果發現到,但當短碳鏈金奈米顆粒以團聚物包覆於磷脂分子中,會產生具有規則的結構;相對於長碳鏈金奈米顆粒則無此現象發生。然而在上述提及的金奈米粒子和磷脂分子的複合物額外於水溶液中添加多餘的磷脂分子自組裝物,隨著時間的演進,也可回到在有機相內含有相同物質量所形成的型態。


    Abstract
    Small-Angle X-ray scattering (SAXS) was used to investigate the dispersion of thiolated gold nanoparticles (Au-16C and Au-8C NPs) with DPPC, DiC7PC, and their combination of molar ratio 1:1. It was found that adding small amounts of phospholipids to disperse the synthesized thiolated small Au NPs in water phase would induce the formation of small thiolated-Au NP clusters that presumably are wrapped by a monolayer of phospholipids on the surface of the cluster, resembling the swollen micellar structure. However, when larger amounts of phospholipids (DPPC) were added, the morphology is transformed from thiolated-Au clusters into vesicle forms. The structural transition could be induced by the presence of lipid bilayers (liposomes) that could engulf the lipid wrapped thiolated-Au NP clusters to form such lipid bilayer vesicles loaded with several thiolated-Au NP clusters in the lipid membrane. The in-situ time-resolved study on the structural transformation by mixing lipid wrapped thiolated-Au NPs with liposomes showed that such a process would take hours to complete. The further observation of Au-8C NP dispersed by DPPC shows there’re two phases occurred as Au-8C aggregation, amorphous and crystalline. The phase can only be influenced by the initial concentration of sample chloroform state instead of thermal treatment or adding 8C thiol. And we believe that the crystalline phase will be superlattice structure made by Au-8C packing.

    目 錄 第一章 緒論 1 1.1金奈米顆粒之應用 1 1.1.1 觸媒、半導體及太陽能電池 1 1.1.2金奈米顆粒在生醫之應用 2 1.2 金奈米顆粒之製備 3 1.3 藥物載體 4 1.3.1脂質體(Liposome) 4 1.3.2 微胞體(Micelle) 5 1.4 承載金奈米顆粒於藥物載體 7 第二章 文獻回顧 8 2.1 奈米顆粒與高分子/磷脂質之作用 8 2.2 奈米顆粒和磷脂質混摻的表面能探討 9 2.3 奈米顆粒與微脂體之作用 13 2.4 研究動機 16 第三章 實驗方法 17 3.1 實驗藥品 17 3.2 實驗流程 18 3.2.1 金奈米顆粒之合成 18 3.2.2 包覆金奈米顆粒於磷脂質自組裝體 20 3.2.3 包覆金奈米顆粒之微脂體複合物與微脂體的作用 22 3.2.4 添加硫醇於金奈米顆粒與DPPC磷脂質混合系統 22 3.3 X光小角度散射實驗原理 23 3.3.1 形狀因子模型分析 25 3.3.2 X光小角度散射操作 26 3.4 實驗器材 28 第四章 結果與討論 29 4.1 金奈米顆粒之分析 29 4.1.1 小角度散射圖形分析 29 4.1.2 TEM影像分析 31 4.1.3 UV-Vis吸收光譜 33 4.1.4 熱重分析 34 4.2 DiC7PC系統包覆金奈米顆粒 35 4.2.1 純DiC7PC系統 35 4.2.2 添加金奈米顆粒 36 4.3 DPPC系統包覆金奈米顆粒 39 4.3.1 純DPPC系統 39 4.3.2 添加金奈米顆粒 40 4.4 DPPC與DiC7PC混摻系統包覆金奈米顆粒 43 4.4.1純Lipids系統(DPPC:DiC7PC=1:1) 43 4.4.2 添加金奈米顆粒 44 4.5包覆金奈米顆粒之DPPC複合物與微脂體的作用 46 4.6 與DPPC混合之八碳金奈米顆粒規則結構 48 4.6.1 改變初始氯仿濃度 48 4.6.2 額外添加八碳硫醇 50 4.6.3 改變溫度 52 第五章 結論 54 參考文獻 55 附 錄 57 圖目錄 圖 1 - 1 DPPC之化學結構示意圖 4 圖 1 - 2磷脂質雙分子層結構:(a) MLV,(b) ULV 之示意圖[15] 5 圖 1 - 3 DHPC之化學結構示意圖 6 圖 1 - 4微胞體之自組裝結構示意圖:(a) 圓球狀,(b) 圓盤狀, 6 圖 2 - 1(A)包覆奈米顆粒於高分子/磷脂質複合微胞體之流程示意圖,(B) 奈米顆粒-微胞體之TEM影像,(C) 磷酸鎢負染色之TEM影像 9 圖 2 - 2奈米顆粒-微脂體複合物之示意圖,其中奈米顆粒被包覆於磷脂質雙分子層中 10 圖 2 - 3在QLC下建立單層磷脂質膜附著於奈米顆粒外圍之模型 11 圖 2 - 4在不同奈米顆粒尺寸下之彈性形變的能量分布圖 12 圖 2 - 5奈米顆粒尺寸不同所造成磷脂質自組裝結構改變的示意圖 13 圖 2 - 6配置包覆金奈米顆粒於微脂體之流程 13 圖 2 - 7金奈米顆粒在雙層磷脂質分子層之示意圖 14 圖 2 - 8金奈米顆粒包覆於微脂體之TEM影像 14 圖 2 - 9製備金奈米顆粒及微胞體複合物之實驗流程圖 15 圖 2 - 10不同比例之金奈米顆粒與微脂體複合物的Cryo TEM影像,(A) 純微脂體,(B)和(C) 比例皆為1500:1之複合物,(D)、(E)、(F) 比例皆為100:1 16 圖 2 - 11金奈米顆粒如何進入雙層磷脂質分子中,並造成其形變之示意圖 16 圖 3 - 1疏水金奈米顆粒合成之流程示意圖 20 圖 3 - 2水之X光散射圖形 27 圖 4 - 1在甲苯中以八碳硫醇合成金奈米顆粒之小角度散射曲線圖 30 圖 4 - 2在甲苯中以十六碳硫醇合成金奈米顆粒之小角度散射曲線圖 30 圖 4 - 3 TEM影像,A: 八碳硫醇合成之金奈米顆粒,B: 十六碳硫醇合成之金奈米顆粒 32 圖 4 - 4金奈米顆粒之尺寸分佈,A:八碳硫醇合成之金奈米顆粒,B: 十六碳硫醇合成之金奈米顆粒 32 圖 4 - 5未還原金離子與八碳、十六碳硫醇金奈米顆粒UV吸收光譜 33 圖 4 - 6金奈米顆粒之熱重分析圖 34 圖 4 - 7不同濃度之DiC7PC小角度散射曲線圖 35 圖 4 - 8添加八碳、十六碳金奈米顆粒於不同濃度之DiC7PC之小角度散射曲線圖 38 圖 4 - 9添加金奈米顆粒於不同濃度之DiC7PC之小角度散射曲線圖,A:0.6 mM,B:2.6 mM,C:8.6 mM 38 圖 4 - 10 DiC7PC系統加八碳硫醇金奈米顆粒之TEM影像,A:0.6 mM DiC7PC,B:8.6 mM DiC7PC 39 圖 4 - 11不同濃度之DPPC小角度散射曲線圖 40 圖 4 - 12添加金奈米顆粒於不同濃度之DPPC之小角度散射曲線圖,A:0.15 mM,B:0.6 mM,C:1.2 mM,D:2 mM 42 圖 4 - 13 DPPC系統加十六碳硫醇金奈米顆粒之TEM影像,A:0.15 mM DPPC,B:2 mM DPPC 42 圖 4 - 14不同濃度之Lipids小角度散射曲線圖 43 圖 4 - 15添加八碳、十六碳金奈米顆粒於不同濃度之Lipids之小角度散射曲線圖 45 圖 4 - 16添加金奈米顆粒於不同濃度之Lipids之小角度散射曲線圖, A:0.15 mM,B:0.6 mM,C:2 mM 46 圖 4 - 17 2 mM Lipids系統加十六碳金奈米顆粒之TEM影像,A:最初聚焦影像,B:聚焦5秒後影像 46 圖 4 - 18混合DPPC金奈米顆粒複合物與DPPC MLV隨時間變化之小角度散射曲線圖 47 圖 4 - 19絕對強度與時間之相關曲線圖 47 圖 4 - 20 較濃樣品配置之八碳金奈米顆粒與DPPC複合物之小角度散射曲線圖 49 圖 4 - 21 較稀樣品配置之八碳金奈米顆粒與DPPC複合物之小角度散射曲線圖 50 圖 4 - 22八碳金奈米顆粒與DPPC混和系統額外添加八碳硫醇之小角度散射曲線圖 52 圖 4 - 23八碳金奈米顆粒與DPPC混和系統升溫之小角度曲線圖,A:DPPC濃度為0.15 mM,B:DPPC濃度為2 mM 54 表目錄 表 4 - 1八碳及十六碳硫醇所合成金奈米顆粒之小角度適配參數 32 表 4 - 2金奈米顆粒熱重分析與總分子量 35 表 4 - 3不同DiC7PC濃度與金奈米顆粒之莫耳數比值 38 表 4 - 4 DiC7PC包覆金奈米顆粒以高斯分布適配顆粒聚集波峰數據 38 表 4 - 5不同DPPC濃度與金奈米顆粒之莫耳數比值 42 表 4 - 6 DPPC包覆金奈米顆粒以高斯分布適配顆粒聚集波峰數據 42 表 4 - 7不同Lipids濃度與金奈米顆粒之莫耳數比值 45 表 4 - 8 Lipids包覆金奈米顆粒以高斯分布適配顆粒聚集波峰數據 46 表 4 - 9 DPPC與八碳金奈米顆粒系統額外添加八碳硫醇以高斯分布適配顆粒聚集波峰數據 50 表 4 - 10 DPPC 0.15 mM與八碳金奈米顆粒系統以高斯分布適配顆粒聚集波峰數據 51 表 4 - 11 DPPC 2 mM與八碳金奈米顆粒系統以高斯分布適配顆粒聚集波峰數據 52

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