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細菌視紫質單層塗覆光電感測晶片的光控制自旋過濾特性探討

為了解決Archaea 中文的問題，作者蕭奕岷 這樣論述：

含有光敏性細菌視紫質(bacteriorhodopsin, BR)的紫膜(purple membrane, PM)，具有手性誘導自旋選擇性(chiral-induced spin selectivity, CISS)，且具有光控制自旋過濾(light-controlled spin filtering)的效果。本研究針對實驗室先前所開發以單層PM為光電訊號轉換器的各式光電生物感測晶片，進行光控制過濾行為探討，檢測對象包含小分子核糖核酸、糖化血色素、抗生素、真菌以及革蘭氏陰性菌，且晶片分別以不同架橋來固定化感測辨識分子。首先，使用循環伏安法(cyclic voltammetry, CV)對各晶

片製程中各塗覆層在不同光照及磁場控制下進行其氧化與還原峰電流值量測，並計算自旋極化率(spin polarization, SP)。結果發現各感測晶片之所有塗覆層的氧化與還原峰電流值在光激發時均大於無照光時；外加磁場時，氧化與還原峰電流值會增加，且當磁鐵內部磁力線方向(S→N極)與晶片層層塗覆方向同向時，效果會大於另一磁力線方向，因此晶片在光激發時其SP值會低於無照光時，此意味著BR的光驅動質子傳遞效應會增加晶片的氧化及還原峰電流值，但同時也會降低電子自旋過濾效果；此外，對各種檢測晶片，塗覆層種類變化與SP值下降程度間並無顯著相關性。其次，利用電化學阻抗頻譜法(electrochemical

impedance spectroscopy, EIS)對各感測晶片製程中的各塗覆層進行量測，以了解不同塗覆層對晶片的阻抗變化影響以及CV峰電流值變化的原因。阻抗分析結果發現，晶片在光激發時均低於無照光時；外加磁場時阻抗值均會降低，且當磁鐵內部磁力線方向與晶片層層塗覆方向同向時，阻抗值會小於另一磁力線方向時。此結果隱喻晶片各塗覆層的阻抗變化會導致其氧化及還原峰電流值的變化，阻抗下降時其峰電流值會上升；此外，也顯示BR的光控制自旋過濾效果不會因塗覆層的增加或不同而消失。最後，將各種感測晶片對不同濃度目標物進行檢測並同時分析其阻抗值變化，結果發現，晶片阻抗值變化程度與目標物濃度間呈半對數線性關係，

且同一種檢測晶片間的相對標準偏差(relative standard deviation, RSD)均低於2 %，顯示阻抗值可作為以單層PM為基底之生物感測晶片的一種檢測參數。

開發有效利用乙醯輔酶A之代謝工程設計策略

為了解決Archaea 中文的問題，作者古庭碩 這樣論述：

乙醯輔酶A (Acetyl-CoA)是所有生物代謝途經中的核心代謝產物，可被用於檸檬酸循環氧化產生能量並提供電子給其他生化反應使用，亦作為包括:脂肪酸、類萜 (Terpenoids)、聚酮 (Polyketide)等合成途徑在內的重要前驅物，利用乙醯輔酶A設計並開發之代謝途徑因而具有廣泛的應用性且可被建立於不同物種中。雖然乙醯輔酶A相關代謝途徑具有很高的發展潛力，然而，若想轉換乙醯輔酶A回到上游代謝物丙酮酸的天然代謝途徑幾乎都需要兩個乙醯輔酶A經脫碳途徑產出一個丙酮酸而減少產率，無碳損途徑如丙酮酸合酶 (Pyruvate synthase) 則具有低活性與厭氧環境之需求，因此，開發一個無碳損

乙醯輔酶A至丙酮酸的代謝途徑具有很大的價值。本研究中基於乙醯輔酶A的衍伸代謝途徑的發展潛力與面對的困難，首先於大腸桿菌中建立以乙醯輔酶為前驅物之丁醛與乙酸丁酯合成途徑，藉由抑制競爭基因、代謝途徑設計、酵素表現量優化、產物移除……等代謝工程策略，達到高產量之生質化學品生產。接著，有鑑於部分物種(如藍綠菌)乙醯輔酶A濃度低難以推動下游代謝物合成，我們建立了一個代謝途徑迴路 (Balanced ATP driving force module) 以提供反應途徑驅動力，並於藍綠菌中證明其能有效提升由乙醯輔酶A合成3-羥基丁酸。最後，本研究建立一經3-羥基丙酸之合成代謝途徑，提供無碳損代謝途徑達成乙醯輔

酶A至丙酮酸之轉換，此途徑可被應用於提升丙酮酸衍生產物產率、二氧化碳再利用等重要代謝工程問題。綜上所述，本論文以乙醯輔酶A的泛用性為基礎，開發多種代謝工程策略以建立高效率乙醯輔酶A轉換平台。