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發展大腸桿菌O157、維生素H及生物科技作物 之電化學感測平台

為了解決vtec缺點的問題，作者廖韋晴 這樣論述：

在臨床、環境和生物工業領域，為了達到即時監督及檢測的目的，發展快速、靈敏、可攜式且低成本的生物感測器是重要且迫切需要的。本論文分別針對 (一)食物中常見的致病菌大腸桿菌O157、(二) 生理中維持健康的維生素H及 (三) 生物科技產物基因改造作物，發展了三種電化學生物感測系統。腸溶血性大腸桿菌O157，會生成類志賀毒素 (Shiga-like toxins, verocytotoxin) 造成急性或慢性腎功能衰竭而導致死亡。為加快臨床檢驗的速度，在第一部分，我們發展一新型的電化學基因感測器，以電沉積法製作奈米金網版印刷電極，接著以硫–金鍵結自組裝的方式修飾核酸探針於電極上，對大腸桿菌O157

特有的rfbE基因進行感測。運用競爭型分析方法的原理，結合包覆電化學訊號分子三氯化六銨合釕的微脂體 (hexaammineruthenium(III) chloride-encapsulated liposomes) 進行訊號放大，最後以電化學方波伏安法偵測由微脂體釋放的電化學分子訊號。實驗結果可得一線性範圍1–106 fmol的檢量線，對大腸桿菌rfbE基因的偵測極限為0.75 amole，相當於體積5 μL濃度0.15 pM的分析樣品，與許多已報導的文獻相比，本方法具有更佳的偵測極限。一般的抗體修飾方法可會造成抗體結構改變或失去活性。為了改善此缺點，並增進免疫分析系統對目標物的感測能力，

在第二部分中，我們利用3-噻吩硼酸(thiophene-3-boronic acid) 親和力製作具有位向性的抗體修飾之奈米金網版印刷電極。將3-噻吩硼酸以自組裝方式修飾於奈米金網印電極，藉由硼酸與二元醇之間的親和力，將抗體 (含有二元醇的醣蛋白) 固定於電極上，並利用硼酸將抗體接合在電極上會使抗體具有方向性，增加免疫電極的感測效能。實驗中，以維生素H為分析物，與表面鍵結維生素H且包裏電化學分子六氰亞鐵酸鉀的微脂體 (potassium hexacyanoferrate(II)–encapsulated liposomes)，進行競爭型免疫分析。經電化學方法及表面電漿共振實驗分析，證實硼酸親和

力修飾之免疫感測器，能達到抗體位向性修飾、保持抗體活性及增進感測效能。第三部分為建構基因改造作物的數位分子邏輯閘感測平台。因為生物技術的發展，市面上已有許多基因改造作物產品，為保障消費者購買時具有選擇的權力，各國分別制定相關的基改食品標示及管理法規。為了能夠快速精確地檢驗食品中的基改成份，我們運用核酸分子的序列專一性及酵素梯瀑 (enzyme cascade) 的訊號傳遞方式，結合邏輯運算法則，發展出不同於以往的基因改造作物檢測平台。若以歐盟訂定的0.9 %基改食品標示準則，此系統目前能分析至少25 nM的樣品濃度，能有效地對基因改造作物進行定性及定量分析。透過多樣的感測原理配合新穎的生物技術

，期望在疾病診斷、環境監控或居家重點照護各方面，發展出更便捷、精準及人性化的生物感測器，以改善人類的生活品質。