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研究生： 張雅萍
Ya Ping Chang
論文名稱： 硼化磁性奈米碳球作為中子捕獲抗癌試劑
Boronized Magnetic Carbon Nanoparticles for Thermal Neutron Capture and Anticancer Reagents
指導教授： 黃國柱
Kuo Chu Hwang
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年： 2008
畢業學年度： 96
語文別： 中文
論文頁數： 170
中文關鍵詞： 奈米碳球 、硼中子捕獲試劑
外文關鍵詞： BNCT
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    • 中子捕獲治療自1936年至今已經有70年的歷史，將含元素10B的藥物注射到人體內，並利用腫瘤細胞對藥物具有高度的吸收性質或是以修飾專一選擇性的官能基或抗體，使得藥物得以在腫瘤細胞上產生效果。由於10B具有高中子捕捉截面，照射中子束後，發生核分裂反應，放射出高能量的α粒子以及γ射線以殺死癌細胞。然而，目前硼中子捕獲試劑仍需要改進的缺點主要有兩項：(1)藥物是否能選擇性的標定在癌細胞上。(2)藥物送至體內是否能夠達到一個癌細胞的致死劑量 (大於20-35 μg 10B / cell gram 或 109 10B atom / cell )。因此，我們設計結合奈米碳球的幾項特性並將硼元素摻入奈米碳球當中，以作為硼中子捕獲試劑：(1)石墨層可以將藥物包覆在碳球內部，以減低毒性。(2)奈米碳球石墨表面容易進行官能基的修飾，接上不同專一性辨識的物質，如抗體或是葉酸，可以把藥物選擇性地標定在癌細胞上。
    目前文獻上利用奈米碳材作為硼中子捕獲的藥物並不多，大多都是以奈米碳管當作載體，在碳管外部接上10B的化合物。且一般藥物都是小分子的化合物，其中僅包含數個10B或是只是接上一個boron正二十面體的結構，因此往往達不到能夠致死一個癌細胞的劑量，若所需注射的劑量過高，週邊正常細胞也無法承受。因此我們以氣相脈衝直流電弧電漿法合成包覆鈷的奈米碳球，再將對於中子捕獲能力較大之元素，硼，在高熱條件下大量擴散至碳球內部，以突破目前所面臨之劑量不足的瓶頸。利用polyacrylic acid水溶性官能基修飾在碳球表面，再接上對腫瘤細胞膜表面葉酸受體 (Folate receptor) 具有專一辨識能力的葉酸分子，達到水溶性及專一選擇性藥物的攜帶，為奈米碳球在生物醫學應用上開創新的里程碑。

    摘要…..………………………….……………………...I 章節目錄………………………..……………………..Ⅲ 圖目錄………………………………...……..………VⅢ 表目錄…………………………………...……… ..XXⅢ 公式目錄…………..……..……………..…… …... XXIV 章節目錄 第一章. 緒論…………………………………………………………….1 1-1 碳、碳六十、奈米碳管、奈米碳球...…………………………………2 1-1.1碳………………....…………………………………………..…….2 1-1.2碳六十…………………..………………………………………….3 1-1.3奈米碳管……………………..……………………………... …….5 1-1.4奈米碳球………………..………………………………………...11 1-2 硼..………..…..…….………………………………………………22 1-3 中子捕獲治療(NCT)..………….…………….………………...23 1-3.1中子捕獲治療(NCT)的介紹……………………………………...23 1-3.2硼中子捕獲治療(BNCT)的介紹...……………………………….27 1-4 實驗目的..…………….………………..………..…………………31 第二章. 硼化奈米碳球………………………………………………...33 2-1 實驗原理..……………..………………………………….………..33 2-1.1氣相直流脈衝電弧電漿法製備奈米碳球…………….…...…….33 2-1.1-1電漿 (Plasma)概述…………...…………………….………….34 2-1.2高溫硼化包覆鈷的奈米碳球.........................................................39 2-2 實驗裝置、藥品、設備...……………………………………………45 2-2.1實驗裝置………………………………………………………….45 2-2.2實驗藥品………………………………………………………….47 2-2.3實驗設備………………………………………………………….47 2-3 實驗步驟..………...……………………………………..…………49 2-3.1氣相直流脈衝電弧電漿法製備包覆鈷之奈米碳球.……………49 2-3.2高溫硼化包覆鈷的奈米碳球之步驟……………...……………..50 2-4 實驗結果與討論…..….……………………………………………52 2-4.1 鑑定包覆含鈷的奈米碳球 (Co@CNP)……………………..….52 2-4.2包覆鈷的奈米碳球硼化後之鑑定……………………………….58 第三章.官能基化奈米碳球………………………….…………...…….77 3-1 實驗原理………………...…..…....………………………………77 3-1.1水溶性官能基化奈米碳球.............................................................77 3-1.2 葉酸 (Folic acid)與葉酸受體 (Folate receptor)的介紹……...…80 3-2 實驗裝置、藥品、設備.......................................................................83 3-2.1實驗藥品.........................................................................................83 3-2.2實驗設備.........................................................................................84 3-3 實驗步驟…………………………...…………………..…………85 3-3.1合成NH2-PEG-folate……….…………………………………….85 3-3.2 Acrylic acid與奈米碳球共聚合產生水溶性碳球之步驟…….…86 3-3.3 Acrylic acid及Fluorescein O-Methacrylate (FMA) 與奈米碳球共聚合產生綠色螢光水溶性碳球之步驟...............88 3-3.4水溶性奈米碳球或是綠色螢光水溶性奈米碳球與 NH2-PEG-Folate產生偶合反應之反應步驟................................89 3-4 實驗結果與討論..…………………….……………………………91 3-4.1鑑定Folate與NH2-PEG-NH2的鍵結產生NH2-PEG-Folate…..91 3-4.2定性鑑定水溶性官能基化奈米碳球………….………….……...96 3-4.3 Acrylic acid及Fluorescein O-Methacrylate (FMA)與奈米碳球共 聚合產生綠色螢光水溶性奈米碳球之定性鑑定………...…...98 3-4.4 CNP-PAA與CNP-PAA-PFMA之傅立葉轉換紅外光譜之比較………………………………………………………...…...…100 3-4.5水溶性奈米碳球及綠色螢光水溶性碳球與NH2-PEG-Folate產生 偶合反應之定性鑑定................................................................103 3-4.6官能基修飾的奈米碳球以熱重分析儀作定量分析...................110 3-4.7綠色螢光分子修飾的奈米碳球之激發及放光光譜分析...........114 3-4.8 以螢光顯微鏡觀察綠色螢光水溶性奈米碳球..........................118 第四章. 奈米碳球作為硼中子捕獲試劑之應用…………………….120 4-1 簡介..……….……..………………………………………………120 4-2 實驗原理.........................................................................................122 4-2.1人類子宮頸癌細胞 (HeLa cell) 的介紹.....................................122 4-2.2細胞培養(Cell culture)………………………...………………...123 4-2.3 細胞計數 (Trypan Blue Dye Exclusion assay)………………...123 4-2.4 細胞攝取(Uptake)藥物................................................................124 4-2.5 MTT細胞毒性測試......................................................................128 4-2.6 甲醛 (Formaldehyde) 固定法固定細胞....................................129 4-2.7 DAPI (4'-6-Diamidino-2-phenylindole) 細胞核螢光染色…..…129 4-2.8雷射掃描共軛焦顯微鏡...............................................................131 4-3 實驗藥品與儀器.............................................................................133 4-3.1 實驗藥品......................................................................................133 4-3.2實驗儀器.......................................................................................134 4-4實驗步驟..........................................................................................135 4-4.1細胞解凍.......................................................................................135 4-4.2 細胞繼代與培養..........................................................................136 4-4.3細胞計數.......................................................................................137 4-4.4 細胞標準曲線..............................................................................139 4-4.5 鈷、硼鈷及硼-10鈷奈米碳球對細胞之毒性測試......................141 4-4.6 以共軛焦螢光顯微鏡定性驗證藥物被細胞攝取……………..143 4-4.7 以感應電漿耦合電漿質譜分析儀 (ICP-MS) 定量分析細胞攝取 藥物……………………………………………………………..145 4-5 實驗結果與討論.............................................................................150 4-5.1 細胞標準曲線圖..........................................................................150 4-5.2 細胞攝取鈷奈米碳球、硼鈷奈米碳球以及硼-10鈷奈米碳球之藥物毒性測試..............................................................................151 4-5.3 以雷射掃描共軛焦顯微鏡定性驗證細胞攝取包覆鈷奈米碳球、 硼鈷奈米碳球以及硼-10鈷奈米碳球........................................152 4-5.4 以感應電漿耦合電漿質譜分析儀 (ICP-MS) 定量分析細胞攝取 藥物……………………………………………………………..157 第五章. 結論.........................................................................................161 第六章. 參考文獻…………………………………………………….165 圖目錄 第一章 圖1-1 鑽石以及石墨的結構……..……..……………………………..3 圖1-2 碳六十結構以及1967年加拿大蒙特婁世界博覽會上的美國 館，建築物高60公尺............……………………………….…..5 圖1-3 MWCNT末端封口的穿透式電子顯微鏡圖，平行線是 MWCNT縱剖面所看到的石墨管壁(Iijima所發表)….....…..….7 圖1-4 Iijima 利用穿透式電子顯微鏡所觀察到的奈米碳微管………..7 圖1-5 單層碳微管的穿透式電子顯微鏡照片…………...……....…….8 圖1-6 SWCNT的橫截面HRTEM影像…………………………....……8 圖1-7 單層奈米碳管的扶椅型(armchair)、拉鍊型(zig-zag)、及對掌 型(chiral)結構示意圖………………………………………..…..9 圖1-8 單層奈米碳管結構上的參數定義……..…………………..……9 圖1-9 Iijima當時利用電子顯微鏡所看到的石墨球狀結構……........14 圖1-10 1992年 Saito, Y. 以及 Yoshikawa, Y. 等人推導電弧電漿形 成奈米碳微管以及奈米碳球的反應機制圖…………………15 圖1-11填充金屬奈米碳球之生長機制圖………….……………...….15 圖1-12分別為中空奈米碳球以及包覆金屬的奈米碳球…..………...15 圖1-13電弧電漿放電產生奈米碳球的裝置圖……………………..…16 圖1-14電弧電漿反應後產物沉積在陰極上的圖..................................17 圖1-15左圖為石墨層包覆LaC2的奈米碳球。右圖為空心奈米碳球， 大小分布在20-40 nm………………………………..………..17 圖1-16 (a) 金屬氧化物與碳形成包覆金屬碳化物的關係圖...............18 圖1-16 (b)蒸氣壓與碳形成包覆金屬碳化物的關係圖………..……..19 圖1-17電弧電漿法於液相硫酸鈷水溶液合成的碳微管以及碳微粒..20 圖1-18液相電弧電漿法裝置圖..............................................................20 圖1-19液相電漿電弧所發現的奈米碳球..............................................21 圖1-20 10B及11B中子捕獲截面對中子能量的關係圖，(a)是10B、 (b) 是11B………………………………………………………23 圖1-21元素捕獲熱中子截面之圖表.....................................................24 圖1-22 (a)人體內部可以熱捕獲中子的捕獲截面積............................26 圖1-22 (b)人體中氫、氮對熱中子捕獲後的反應式............................26 圖1-23 10B與中子反應同步平行反應的示意圖....................................27 圖1-24 (a)為BPA化學結構式 (b)為BSH化學結構式.....................28 第二章 圖2-1 電漿放電之電壓對電流關係圖..................................................38 圖2-2 包覆鈷的奈米碳球與硼在高溫下，其內部化學反應之圖示…42 圖2-3 碳原子在飽和金屬顆粒表面析出之示意圖…………………..42 圖2-4 碳核與金屬表面接觸之示意圖………………………………..43 圖2-5 為催化劑表面析出碳層之想像圖……………………………..43 圖2-6 B-Co合金相圖…………………………………………………..44 圖2-7 B-C合金相圖……………………………………………………44 圖2-8 直流電弧電漿法製備奈米碳球的不□鋼腔體裝置圖..............45 圖2-9 直流脈衝電流的基本電路圖......................................................46 圖2-10 石墨棒鑽孔示意圖....................................................................50 圖2-11 硼粉與包覆鈷金屬之奈米碳球在石英管中，以真空幫浦抽真 空，並輔以氬氣置換吸附在粉末表面的氧，真空下封口之示 意圖............................................................................................51 圖2-12 硼粉與包覆鈷金屬的奈米碳球在真空石英管中，於三段式高 溫爐內加熱的示意圖................................................................51 圖2-13 包覆鈷的奈米碳球之掃描式電子顯微鏡影像........................55 圖2-14包覆鈷的奈米碳球之高解析穿透式電子顯微鏡影像..............55 圖2-15 包覆鈷的奈米碳球之高解析穿透式電子顯微鏡較高倍率影 像................................................................................................56 圖2-16由HRTEM的實際影像經過傅立葉轉換得一圖樣(pattern)， 再經由軟體模擬加成使解析更為明顯，而可清楚看出石墨層 內部金屬二維晶格影像………………………………………56 圖2-17為此範圍經傅立葉轉換加成之影像，圖形可看到一維晶面，其方向為(1-11)。由右上電子繞射圖樣分析得知，石墨層內部所包覆的鈷金屬屬於fcc晶型…………………………..……57 圖2-18包覆鈷的奈米碳球之X光粉末繞射圖.....................................57 圖2-19 (a) JCPDS資料庫所列之石墨繞射資料圖................................58 圖2-19(b) JCPDS資料庫所列之鈷繞射資料圖....................................58 圖2-20 硼粉與鈷奈米碳球以1:5之重量比均勻混合，真空條件1200 ℃下燒結，所得到產物之SEM影像………………………….64 圖2-21硼-10粉末與鈷奈米碳球以1:5之重量比均勻混合，真空條件 1200℃下燒結，所得到產物之SEM影像………………….....64 圖2-22.1 硼粉與鈷奈米碳球以重量比1：5均勻混合後，至於石英管 中真空封管，1200℃下燒結2 hr得到硼鈷奈米碳球 HRTEM影像……………………………………………..….65 圖2-22.2 B-Co@CNP之HRTEM影像，其中左下圖為右上圖中之黑 框範圍放大圖……..…………………………………...…….65 圖2-22.3 B-Co@CNP之HRTEM的實際影像經過傅立葉轉換得一圖樣，再經由軟體模擬加成使解析更為明顯，而可清楚看出石墨層內部金屬二維晶格影像…………………...……….66 圖2-23.1硼-10粉末與鈷奈米碳球以重量比1：5均勻混合後，至於 石英管中真空封管，1200℃下燒結2 hr得到硼-10鈷奈米碳 球之HRTEM影像……………………...…………………....66 圖2-23.2 為圖2-23.1之黑框放大圖，可觀察到碳球的石墨層結構...67 圖2-23.3 為硼-10鈷奈米碳球之更高倍率之放大圖，其石墨層結構完 整，且石墨層數較未燒結前之鈷奈米碳球明顯增加…....67 圖 2-24.1包覆鈷奈米碳球硼化後，以37%HCl酸處理後的HRTEM 影像………...………………………………………….…....68 圖2-24.2包覆鈷奈米碳球硼化後，以37%HCl酸處理後的HRTEM 影像。左下角影像為右上角影像中黑框範圍之放大圖…..68 圖2-25硼鈷奈米碳球之XRD圖譜。空心圓標示CoB的繞射峰；實 心圓標示Co2B的繞射峰。與圖2-26對照，即可得知每個繞 射峰所代表的晶面……...…………………….……………....69 圖2-26硼-10鈷奈米碳球之XRD圖譜。空心圓標示Co10B的繞射峰； 實心圓標示Co210B的繞射峰。與圖2-26對照，即可得知每 個繞射峰所代表的晶面………………….……………….......69 圖2-27 CoxB (x=1, 2, 3) 系列合金的XRD圖譜。分別為orthorhombic CoB (PDF 65-2596), tetragonal Co2B (PDF 89-1994), 和 orthorhombic Co3B (PDF 89-3675) ……….……………….......70 圖2-28.1 硼鈷奈米碳球於HRTEM影像中的白色圓圈範圍內，所偵 測之電子X光散射光譜……….……………………….......70 圖 2-28.2 為圖2-27.1的黑框範圍 ( 0 – 1.25 KeV)的放大圖。0.18 KeV為B的散射訊號；0.27 KeV為C的散射訊號……......71 圖2-29.1 針對HRTEM影像中所圈選區域所得到的電子能量損失光 譜。188 eV為硼原子的K 層電子的能量損失訊號，284 eV 為碳原子的K層電子的能量損失訊號……………..…......71 圖2-29.2 為圖2-28.1扣除背景值後所得到的電子損失能譜，此是除 去厚度效應所得到的結果…………………………..…......72 圖2-30.1針對HRTEM影像中所圈選區域所得到的電子能量損失光 譜。782 eV為鈷原子的L 殼層電子的能量損失訊號….....72 圖 2-30.2為圖2-29.1扣除背景值後所得到的電子損失能譜，此是除 去厚度效應所得到的結果………………..…......................73 圖2-31.1針對Zero Loss、Boron、Carbon以及Cobalt 之EELS Mapping，圖中明亮部分代表有該元素存在........................................73 圖2-31.2為硼、鈷及碳元素分布之混色疊圖，藍色代表硼、黃色代表 鈷、紅色代表碳…..…...........................................................74 圖2-32 為石墨層包覆硼鈷合金的亮場影像，右(a)、(b)圖分別顯示 (a)、(b) 虛線上B、C及Co的元素分布剖面圖.........................74 圖2-33 鈷奈米碳球與硼粉或硼-10粉末在真空下高溫燒結前後之拉 曼散射光譜................................................................................75 圖2-34硼化前之鈷奈米碳球在室溫下測得的磁滯曲線圖.................75 圖2-35硼化後之奈米碳球(B-Co@CNP)在室溫下測得的磁滯曲線 圖................................................................................................76 第三章 圖3-1 顯示界面活性劑吸附在奈米碳管的表面..................................78 圖3-2 利用非共價性吸附π -π stacking與碳管作用.......................79 圖3-3 以陽離子或是Nitrene與碳管反應之官能基.............................79 圖3-4 利用自由基與碳管反應的機制圖..............................................80 圖3-5葉酸具有兩種不同形式α以及γ位置的碳酸根..........................82 圖3-6 NH2-PEG-folate之合成反應機制................................................86 圖 3-7以微波震盪奈米碳球及acrylic acid產生水溶性碳球的機制...87 圖 3-8 Acrylic acid及Fluorescien O-Methacrylate (FMA)與奈米碳 球共聚合產生綠色螢光水溶性碳球之反應機制 (x、y、z、n 為0或正整數)，產生CNP-PAA-PFMA......................................89 圖3-9水溶性奈米碳球與NH2-PEG-Folate反應之機制........................90 圖3-10 綠色螢光水溶性奈米碳球與NH2-PEG-Folate反應之機制....91 圖 3-11.1 NH2-PEG-NH2溶於d6-DMSO中之1H-NMR光譜………..93 圖 3-11.2 Folate溶於d6-DMSO中的1H-NMR光譜…………………..94 圖 3-11.3 NH2-PEG- Folate溶於d6-DMSO中的1H-NMR光譜……94 圖3-12.1 (a) NH2-PEG-NH2。(b)葉酸。(c)NH2-PEG-NH2與葉酸反應產 生NH2-PEG-Folate所測得的傅立葉轉換紅外線光譜圖…..95 圖3-12.2 為圖3-12.1黑色方框放大圖………………………………..95 圖3-13.1 (a) 為未經官能基化修飾的包覆鈷奈米碳球 (Co@CNP)； (b) 為帶上Polyacrylic acid聚合物的鈷奈米碳球 (Co@CNP-PAA)之傅立葉轉換紅外線紅外線光譜…..........96 圖3-13.2 (a)為未經官能基化修飾的硼鈷奈米碳球 (B-Co@CNP)； (b)為帶上Polyacrylic acid聚合物的硼鈷奈米碳球…..........97 圖3-13.3 (a)為未經官能基化修飾的硼-10鈷奈米碳球 (10B-Co@CNP)；(b)為帶上Polyacrylic acid聚合物的硼-10 鈷奈米碳球 (10B-Co@CNP-PAA) 之傅立葉轉換紅外線光 譜…........................................................................................97 圖3-14.1 (a)為未經官能基化修飾的鈷奈米碳球(Co@CNP)；(b)為帶 上Polyacrylic acid與PFMA共聚物的鈷奈米碳球 (Co@CNP-PAA-PFMA) .........................................................98 圖3-14.2 (a)為未經官能基化修飾的硼鈷奈米碳球(B-Co@CNP)；(b) 為帶上Polyacrylic acid與PFMA共聚物的硼鈷奈米碳球 (B-Co@CNP-PAA-PFMA) ……………….............................99 圖3-14.3 (a)為未經官能基化修飾的硼-10鈷奈米碳(10B-Co@CNP)； (b)為帶上Polyacrylic acid與PFMA共聚物的硼-10鈷奈米碳 球(10B-Co@CNP-PAA-PFMA) ……......................................99 圖3-15.1 (a) 為帶上Polyacrylic acid聚合物的鈷奈米碳球 (Co@CNP-PAA)；(b)為帶上Polyacrylic acid與PFMA共 聚物的鈷奈米碳球 (Co@CNP-PAA-PFMA) .....................100 圖3-15.2 (a) 為帶上Polyacrylic acid聚合物的硼鈷奈米碳球 (B-Co@CNP-PAA)；(b)為帶上Polyacrylic acid與PFMA 共聚物的硼鈷奈米碳球 (B-Co@CNP-PAA-PFMA)..........101 圖3-15.3 (a)為帶上Polyacrylic acid聚合物的硼-10鈷奈米碳球 (10B-Co@CNP-PAA)；(b)為帶上Polyacrylic acid與PFMA共 聚物的硼-10鈷奈米碳球 (10B-Co@CNP-PAA-PFMA).....101 圖3-16.1為圖3-15.1黑色方框放大圖................................................102 圖3-16.2為圖3-15.2黑色方框放大圖................................................102 圖3-16.3為圖3-15.3黑色方框放大圖................................................103 圖3-17.1 (a)為帶上Polyacrylic acid聚合物的鈷奈米碳球 (Co@CNP-PAA)；(b) 利用DCC將水溶性鈷奈米碳球與 NH2-PEG-Folate偶合後得到Co@CNP-PAA-Folate...........104 圖3-17.2 (a)為帶上Polyacrylic acid聚合物的硼鈷奈米碳球 (B-Co@CNP-PAA)；(b) 利用DCC將水溶性硼鈷奈米碳球 與NH2-PEG-Folate偶合後得到B-Co@CNP-PAA-Folate..105 圖3-17.3 (a)為帶上Polyacrylic acid聚合物的硼-10鈷奈米碳球 (10B-Co@CNP-PAA)；(b)利用DCC將水溶性硼-10鈷奈米 碳球與NH2-PEG-Folate偶合得到產物 10B-Co@CNP-PAA-Folate.....................................................105 圖3-18.1 圖3-17.1黑色方框放大圖...................................................106 圖3-18.2 為圖3-17.2黑色方框放大圖................................................106 圖3-18.3 為圖3-17.3黑色方框放大圖...............................................107 圖 3-19.1 (a)為帶上Polyacrylic acid與PFMA共聚物的鈷奈米碳球 (Co@CNP-PAA-PFMA)；(b) 利用DCC將綠色螢光水溶 性鈷奈米碳球與NH2-PEG-Folate偶合後得到 Co@CNP-PAA-PFMA-Folate.............................................107 圖 3-19.2 (a) 為帶上Polyacrylic acid與PFMA共聚物的硼鈷奈米碳 球 (B-Co@CNP-PAA-PFMA)；(b) 利用DCC將綠色螢光 水溶性硼鈷奈米碳球與NH2-PEG-Folate偶合後得到 B-Co@CNP-PAA-PFMA-Folate.........................................108 圖 3-19.3 (a) 為帶上Polyacrylic acid與PFMA共聚物的硼-10鈷奈 米碳球 (10B-Co@CNP-PAA-PFMA)；(b) 利用DCC將綠 色螢光水溶性硼-10鈷奈米碳球與NH2-PEG-Folate偶合後 得到10B-Co@CNP-PAA-PFMA-Folate..............................108 圖3-20.1 為圖3-19.1黑色方框放大圖................................................109 圖3-20.2 為圖3-19.2黑色方框放大圖...............................................109 圖3-20.3 為圖3-19.3黑色方框放大圖...............................................110 圖 3-21.1 包覆鈷之奈米碳球 (Co@CNP)與接上PAA及 PAA-PEG-Folate的熱重損失圖譜.....................................111 圖 3-21.2 包覆硼鈷之奈米碳球 (B-Co@CNP)與接上PAA及 PAA-PEG-Folate的熱重損失圖譜.....................................112 圖 3-21.3 包覆硼-10鈷之奈米碳球 (10B-Co@CNP)與接上PAA及 PAA-PEG-Folate的熱重損失圖譜.....................................112 圖 3-22.1包覆鈷之奈米碳球 (Co@CNP)與接上PAA-PFMA 及PAA-PFMA-PEG-Folate的熱重損失圖譜.....................113 圖 3-22.2包覆硼鈷之奈米碳球 (B-Co@CNP)與接上PAA-PFMA 及PAA-PFMA-PEG-Folate的熱重損失圖譜.....................113 圖 3-22.3包覆硼-10鈷之奈米碳球 (10B-Co@CNP)與接上 PAA-PFMA及PAA-PFMA-PEG-Folate的熱重損失圖 譜..........................................................................................114 圖 3-23.1修飾上Polyacrylic acid與PFMA共聚物的鈷奈米碳球 (Co@CNP-PAA-PFMA) 之激發與放光光譜......................115 圖 3-23.2修飾上Polyacrylic acid與PFMA共聚物的硼鈷奈米碳球 (B-Co@CNP-PAA-PFMA) 之激發與放光光譜................115 圖 3-23.3修飾上Polyacrylic acid與PFMA共聚物的硼-10鈷奈米碳 球 (10B-Co@CNP-PAA-PFMA) 之激發與放光光譜.......116 圖 3-24.1綠色螢光水溶性鈷奈米碳球與NH2-PEG-Folate偶合後得 到Co@CNP-PAA-PFMA-Folate之激發與放光光譜........116 圖 3-24.2綠色螢光水溶性硼鈷奈米碳球與NH2-PEG-Folate偶合後 得B-Co@CNP-PAA-PFMA-Folate之激發與放光光譜....117 圖 3-24.3綠色螢光水溶性硼-10鈷奈米碳球與NH2-PEG-Folate偶合 後得10B-Co@CNP-PAA-PFMA-Folate之激發與放光光譜..........................................................................................117 圖 3-25.1 CNP-PAA-PFMA溶在水中，經螢光顯微鏡所觀察到的碳 球影像。(a)為在可見光下的影像；(b)為在FITC filter下的 影像......................................................................................119 圖 3-25.2 CNP-PAA-PFMA-Folate溶在水中，經螢光顯微鏡所觀察 到的碳球影像。(a)為在可見光下的影像；(b)為在FITC filter下的影像......................................................................119 第四章 圖4-1 左圖為胞吞(phagocytosis)作用，右圖為胞飲(Pinocytosis)作用 之示意圖....................................................................................126 圖4-2 Folate Receptor-mediated endocytosis(受器-轉介內吞作用)之 示意圖......................................................................................127 圖4-3 吞噬體 (lysosome) 包含水解酵素和氫離子幫浦，酸水解酶為 水解酵素在酸性條件下被活化。吞噬體藉H+ ATPase在膜中 pump H+進入內腔 (lumen)，維持吞噬體內的酸性.................127 圖4-4 MTT被粒腺體中的酵素還原為Formazan機制.......................129 圖4-5 (a) DAPI (粉紅色)與DNA的次溝槽 ( minor groove) 結合的示意圖。(b) DAPI緊密嵌入窄且深的AT-rich次溝槽之空間示意圖................................................................................................130 圖4-6雷射掃描共軛焦顯微鏡的裝置及訊號傳輸的示意圖.............132 圖 4-7 一般常見在可見光範圍紅色 (Texas Red)、綠色 (FITC) 與藍 色 (DAPI) 螢光的歸一化(normalized) 光譜圖。(a)為激發光 譜圖；(b)為(a)圖相對應的螢光放射光譜...............................132 圖4-8 (a) HeLa細胞貼於培養皿底部的型態圖。 (b) HeLa細胞從壁上 分離後成圓球狀型態圖..........................................................137 圖4-9血球計數盤..................................................................................137 圖4-10 於10倍物鏡下，血球計數器的一個chamber可分為九大方 格，計算時以四個角落為主要計算部分................................138 圖4-11 細胞計算的公式(N代表四個角落計算出的細胞數目除以4， 再乘上稀釋倍數後再乘以每一方格的體積，便得到每毫升多 少細胞數目..............................................................................139 圖4-12 為細胞計算所定的規則示意圖-以第二條邊線(簡稱中線)為 界，接觸到左側中線與上端中線的細胞要算，接觸到右側與 下端中線的細胞則不列入計算。一個圓圈皆代表活細胞，空 心的要算，而實心的不算........................................................139 圖4-13 為細胞標準曲線的濃度分布圖，細胞濃度最高在1的位置為 1.25× 104 cell number / ml，細胞濃度最低在7的位置為 195 cell number / ml.................................................................140 圖4-14為B-Co、10B-Co或Co奈米碳球之毒性測試濃度分配圖...142 圖 4-15 利用兩個六孔盤作細胞對不同藥物攝取培養之示意圖.....144 圖4-16 固定時間，針對不同藥物濃度探討細胞的攝取量之實驗設計 簡圖。每個10 cm 培養皿中細胞濃度為 1.25 × 10 5 / 10 ml medium.....................................................147 圖4-17 固定藥物濃度，針對不同時間探討細胞的攝取量之實驗設計 簡圖。每個10 cm 培養皿中細胞濃度為 1.25 × 10 5 / 10 ml medium.....................................................149 圖4-18 為HeLa細胞以高濃度1.25×104 cell/ml的濃度以1/2濃度向 下稀釋，於48小時後作MTT測試所得到細胞標準圖。內圖 是以X、Y散布圖表示，以利求得其趨勢斜率....................150 圖4-19為各種不同成分奈米碳球對HeLa細胞之毒性測試 (n=4) .152 圖4-20 HeLa Cell 未加藥物之雷射共軛焦掃描顯微鏡影像.............155 圖4-21修飾上葉酸分子的奈米碳球對細胞retain 24hr後之雷射共軛 焦掃描顯微鏡的影像..............................................................155 圖4-22未修飾葉酸分子的奈米碳球對細胞retain 24hr 後之雷射共 軛焦掃描顯微鏡的影像..........................................................156 圖4-23為比較修飾葉酸與否之奈米碳球對細胞treatment 2hr後之雷 射共軛焦掃描顯微鏡的影像..................................................156 圖4-24 Retention時間24hr，細胞內硼-10的含量對藥物濃度的關係圖 (n=3) ........................................................................................159 圖4-25藥物濃度3.1μg/ml，細胞內硼-10的含量對Retetion時間的 關係圖 (n=3) ..........................................................................160 第五章 圖5-1 157Gd與中子反應的示意圖........................................................164 表目錄 第一章 表1-1奈米碳簇材料 (碳六十、奈米碳球、奈米碳管) 之性質比較.....21 第二章 表2-2.2 實驗藥品………………………...……………………………47 表2-2.3 實驗設備……..……………………………………………….47 表2-1以ICP-AES及元素分析儀鑑定硼化奈米碳球前後之硼、鈷、 碳原子比…..…………………………………………...……….76 第三章 表3-2.1 實驗藥品………….……………………………………..……83 表3-2.2實驗設備……….……………..…………………………..……84 第四章 表4-3.1實驗藥品….……………..……………………………..…..…133 表4-3.2實驗儀器….……………..………………………………..…..134 表4-1 ICP-MS鑑定藥物配置在培養液中之10B濃度…. …..……….159 表4-2 藥物retain 24hr後，以ICP-MS鑑定細胞中硼-10的量..…….159 表4-3 藥物濃度3.1μg/ml，以ICP-MS鑑定不同retain時間，細胞 中硼-10的含量………………………………..…..................160 公式目錄 式2-1……………………………………………………………………35 式2-2……………………………………………………………………35 式2-3……………………………………………………………………35 式2-4……………………………………………………………………36 式2-5……………………………………………………………………40

    第六章
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