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研究生: 陳怡全
Yi-Quan Chen
論文名稱: 於奈微米孔洞上形成自組裝雙層膜應用於原子力顯微術膜蛋白檢測
Selfassembly of Lipid Bilayer on Nano/Micro Pore Applied to Detection of Membrane Proteins by Atomic Force Microscopy
指導教授: 曾繁根
Fan-Gang Tseng
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: 2008
畢業學年度: 96
語文別: 中文
論文頁數: 61
中文關鍵詞: 原子力顯微術自組裝雙層膜
外文關鍵詞: DPPC, DOPC, LB film
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  • 本篇論文中,描述如何利用LB film成膜儀(Langmuir-Blodgett Troughs)在奈微米孔洞上有效率地形成自組裝雙層膜,並結合原子力顯微術(Atomic Force Microscopy, AFM)進行掃描分析,以期進一步建立起觀測膜蛋白的檢測平台。
    研究中,使用E-Beam 微影和濕式蝕刻製程在Si晶片上的Si3N4薄膜上打出奈微米陣列孔洞(pores),並挖空Si基材的晶片結構,來作為形成雙脂層薄膜的支撐。然後再以接觸式的原子力顯微鏡掃瞄出奈微米孔洞的成膜情形與孔洞直徑的量測。接著再以Langmuir- Blodgett 法於孔洞結構的Si3N4薄膜上形成雙脂層薄膜,同時比較不同參數(膽固醇添加物、稀釋程度、分子有無雙鍵結構、成膜溫度等)條件下,對於LB film成膜情形的影響,藉由各項參數所反映出的成膜臨界壓力值,來分析液面上單分子膜層的緊密排列情形,接著再利用原子力顯微鏡的幫助來掃描成膜晶片中央的孔洞是否有雙層膜形成,藉此來比較成膜的成功與否。如此一來便做出似生物膜狀態的結構,再以此架構作為膜蛋白檢測平台。
    實驗結果顯示,成膜臨界壓力值與膽固醇的添加、較高的稀釋度、無雙鍵油脂分子結構及較高的成膜溫度,有正向的關係呈現。


    目錄 摘要………………………………………………………………………1 致謝………………………………………………………………………2 目錄………………………………………………………………………3 圖目錄……………………………………………………………………5 第一章前言………………………………………………………………7 1.1 研究動機……………………………………………………………7 1.2 研究目的……………………………………………………………8 1.3 文獻回顧 …………………………………………………………10 第二章 實驗理論與儀器原理…………………………………………17 2.1 原子力顯微鏡原理……………………………………………… 17 2.2 電子束微影原理………………………………………………… 18 2.3 Langmuir-Blodgett film成膜儀原理………………………… 19 2.4 原子力顯微鏡…………………………………………………… 31 第三章實驗方法與步驟……………………………………………… 36 3.1 實驗方法………………………………………………………… 36 3.2 實驗儀器………………………………………………………… 36 3.3 實驗步驟………………………………………………………… 39 第四章實驗結果與討論……………………………………………… 44 4.1 挖空晶片之孔洞影像…………………………………………… 44 4.2 LB film 成膜不同參數條件的成膜臨界壓…………………… 49 4.3 成膜晶片與AFM掃描………………………………………………55 4.4 結果討論………………………………………………………… 56 第五章總結…………………………………………………………… 59 第六章未來工作……………………………………………………… 60 參考資料……………………………………………………………… 60 圖目錄 圖1-1 單一氮化矽孔洞構造示意圖……………………………………9 圖1-2 磷脂質結構 ……………………………………………………11 圖2-1 SEM原理示意圖…………………………………………………17 圖2-2 電子束微影系統示意圖 ………………………………………19 圖2-3 Langmuir trough示意圖………………………………………20 圖2-4 濾紙於水中示意圖 ……………………………………………22 圖2-5 兩性分子 ………………………………………………………24 圖2-6 Langmuir單分子層的形成…………………………………… 24 圖2-7 氣液界面上單分子層表面壓-每分子佔據面積的等溫線……26 圖2-8 單分子膜的崩潰……………………………………………… 28 圖2-9 LB寂寞膜的沉積………………………………………………29 圖2-10 X Y Z type的形成……………………………………………30 圖2-11 AFM 架構原理圖………………………………………………31 圖2-12 AFM三種掃描模式與其作用力隨探針與樣品間距的分佈圖 34 圖2-13 原子力顯微鏡探針掃描原理示意圖…………………………35 圖3-1 掃描式電子顯微鏡…………………………………………… 36 圖3-2 電子束微影機………………………………………………… 37 圖3-3 LB-Films成膜儀……………………………………………… 38 圖3-4 JPK Nano Wizard水溶式原子力顯微鏡………………………39 圖3-5 晶片俯視圖…………………………………………………… 41 圖3-6 晶片製程示意圖……………………………………………… 41 圖4-1 蓋玻片之AFM影像………………………………………………45 圖4-2 蓋玻片之AFM影像剖面圖………………………………………45 圖4-3 蓋玻片上雙層膜之AFM影像(2.5um)之一 ……………………46 圖4-4 蓋玻片上雙層膜之AFM影像剖面圖(2.5um)之一 ……………46 圖4-5 蓋玻片上雙層膜之AFM影像(2.5um)之二 ……………………47 圖4-6 蓋玻片上雙層膜之AFM影像剖面圖(2.5um)之二 ……………47 圖4-7 蓋玻片上雙層膜之AFM 3D影像 ………………………………48 圖4-8 DOPC有無添加膽固醇之成膜臨界壓等溫圖 …………………49 圖4-9 DOPC四種稀釋度之成膜臨界壓等溫圖 ………………………50 圖4-10 DOPC v.s. DPPC之成膜臨界壓等溫圖 ………………………51 圖4-11 DPPC四種稀釋度之成膜臨界壓等溫圖………………………53 圖4-12 DPPC不同成膜溫度之成膜臨界壓等溫圖……………………54 圖4-13 經KOH掏空之晶片AFM掃瞄示意圖……………………………55 圖4-14 中央成膜之晶片AFM掃瞄示意圖…………………………… 56

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