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水溶性多功能奈米量子點之合成、修飾與細胞毒理評估
Other Title
Synthesis, modification and cytotoxicity evaluation of functionalized water-dispersed semiconductor quantum dots
Type
thesis
Date Issued
2010-06-18
Author(s)
鍾安琪
Advisor
麥富德
Subjects
系所名稱：醫學科學研究所
Description
學位別：碩士
語文別：英文
指導教授：麥富德
共同指導教授：張榮善
口試委員：吳和生;張宏名
中文關鍵字：量子點(核/殼結構);量子產率;老鼠神經纖維母細胞
語文別：英文
指導教授：麥富德
共同指導教授：張榮善
口試委員：吳和生;張宏名
中文關鍵字：量子點(核/殼結構);量子產率;老鼠神經纖維母細胞
Abstract
本篇研究主要是著重於水溶性(water-soluble)量子點合成與研究，以及於生物相容性(bio-compatibility)方面之應用探討，所合成出來的量子點種類包含只有核結構(core)的CdTe及包括核/殼結構(core/shell)的CdTe/CdS，且在此量子點表面修飾含carboxyl group 的MPA(3-mercaptopropionic acid )，使其帶有親水(hydrophilic)的特性。所合成出來的水溶性量子點可利用其表面的carboxyl group官能基與含有amine group 的BSA (bovine Serum albulmin)相接，藉此研究量子點的bio-compatibility和photo-stability，結果顯示量子點與BSA相接可增加它們的螢光穩定性 ,而且發現量子點與BSA作用之最適濃度為0.037mM。根據各項分析結果得知:量子點結合BSA，具有很高的潛在能力，可被廣泛運用於未來tumor targeting 的研究。
此外，由於CdTe/CdS具有很好的photo-luminescence且CdTe與CdS的lattice mismatch 和band gap energy 相差亦比較小, 所以本研究使用CdTe(core) 以及CdTe/CdS(core/shell)去研究其cell viability，發現當使用CdTe-MPA培養老鼠神經纖維母細胞(mouse neuro-blastoma cell line)時，會導致老鼠神經纖維母細胞存活率(cell viability)降低, 但CdTe/CdS(core/shell)加入後發現對於細胞沒有毒化現象，且當量子點得濃度很高時，也不會對細胞存活率(cell viability)造成太大的影響，可見核/殼結構之CdTe/CdS量子點對於細胞具有很好的相容性。
除進行表面修飾外，本研究亦探討量子點的內部改質對其光譜及化學特性的影響，包括探討內部改質後量子點的photoluminescence特性和Mn2+ doped CdTe/CdS (core/shell)反應的elementary process。所選用的材料為Mn2+、TiO2 和ZnO 去作內部改質，結果發現TiO2-doped CdTe/CdS (core/shell)及ZnO-doped CdTe/CdS (core/shell)的Photo-luminescence效果會比CdTe/CdS (control)還好。此外, 觀察Mn2+-doped CdTe/CdS與反應時間的關係，發現在30min 時進行surface adsorption 而60min時會進行lattice incorporation，又由Electron Dispersive X-ray (EDX)光譜分析，可確定Mn進入晶格內。最後探討反應溫度變化情形，發現當Mn2+-doping CdTe/CdS時，以115 oC為最佳條件。由本研究結果可推測doping Mn2+, ZnO, TiO2 ，在未來如生醫影像(bio-imaging)等生物醫學領域上，具有很好的應用潛力。
此外，由於CdTe/CdS具有很好的photo-luminescence且CdTe與CdS的lattice mismatch 和band gap energy 相差亦比較小, 所以本研究使用CdTe(core) 以及CdTe/CdS(core/shell)去研究其cell viability，發現當使用CdTe-MPA培養老鼠神經纖維母細胞(mouse neuro-blastoma cell line)時，會導致老鼠神經纖維母細胞存活率(cell viability)降低, 但CdTe/CdS(core/shell)加入後發現對於細胞沒有毒化現象，且當量子點得濃度很高時，也不會對細胞存活率(cell viability)造成太大的影響，可見核/殼結構之CdTe/CdS量子點對於細胞具有很好的相容性。
除進行表面修飾外，本研究亦探討量子點的內部改質對其光譜及化學特性的影響，包括探討內部改質後量子點的photoluminescence特性和Mn2+ doped CdTe/CdS (core/shell)反應的elementary process。所選用的材料為Mn2+、TiO2 和ZnO 去作內部改質，結果發現TiO2-doped CdTe/CdS (core/shell)及ZnO-doped CdTe/CdS (core/shell)的Photo-luminescence效果會比CdTe/CdS (control)還好。此外, 觀察Mn2+-doped CdTe/CdS與反應時間的關係，發現在30min 時進行surface adsorption 而60min時會進行lattice incorporation，又由Electron Dispersive X-ray (EDX)光譜分析，可確定Mn進入晶格內。最後探討反應溫度變化情形，發現當Mn2+-doping CdTe/CdS時，以115 oC為最佳條件。由本研究結果可推測doping Mn2+, ZnO, TiO2 ，在未來如生醫影像(bio-imaging)等生物醫學領域上，具有很好的應用潛力。