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光響應性核鹼基功能化超分子微胞的開發及在癌症治療的應用

為了解決zx-25r缺點的問題，作者Yihalem Abebe Alemayehu 這樣論述：

摘要在生物醫學和材料科學領域，新型智能奈米材料的開發已有顯著的發展。在過去的幾十年中，開發了許多具有不同形狀、大小和結構的奈米材料，其中包括樹枝狀聚合物、聚合物奈米顆粒及超分子聚合物微胞作為藥物遞送系統。值得注意的是，最近在生物工程和奈米技術領域中，刺激響應性奈米材料受到了極大的關注。智能奈米材料因具有較高穩定性、標靶特性及生物利用度而具有巨大的潛力，且能夠有效克服疏水性藥物（如抗癌療法）所造成的負向影響，利用標靶特性來識別癌症組織並釋放其藥物。然而，由於有著藥物的過早釋放和非目標性釋放藥物的缺點，在眾多研究中的奈米載體只有極少數通過了臨床階段。為了克服這些挑戰，透過利用次級相互作用（如多重

氫鍵、π-π堆積、主體-客體相互作用及離子相互作用力）來建構聚合物微胞，以改善其結構穩定性與靶向遞送效率。在本篇論文中，包含三種基於次級相互作用力所設計的不同智能型超分子奈米載體並評估其癌症治療的效果。首先，我們開發了一種具高光敏性的尿嘧啶功能化超分子微胞，由於尿嘧啶的自互補性氫鍵相互作用和高載藥量，在水溶液中表現出穩定的自組裝行為。有趣的是，細胞攝取分析與膜聯蛋白V /碘化丙啶雙重染色實驗結果表明，膠束的光二聚化加速癌細胞吞噬的效果，從而導致癌細胞中有更高程度的細胞凋亡。因此，將光敏性尿嘧啶基團導入超分子微胞結構中是增進藥物安全性及癌症治療有效性的重要關鍵。第二，透過腺嘌呤及尿嘧啶結合的官能

化聚丙二醇而形成互補性氫鍵體系並具有溫度和光敏感的特性。這些互補體系可在水中自組裝成球形微胞，其微胞具有特異的兩親性、可調控的光誘導相變行為、優異的生物相容性及可控的形態及尺寸。除此之外，可以對藥物含量和包封效率進行調控，並可以透過溫度和光照射的變化來調節藥物釋放動力學，因此極具潛力應用於藥物傳遞及癌症治療。重要的是，經由細胞毒性和流式細胞儀分析證實，照光後的載藥微胞對癌細胞具有更強的細胞毒性作用，並且比原始的藥物和載藥微胞表現出更高的細胞吞噬效率，表明照光後的載藥微胞夠迅速進入腫瘤細胞內部，誘導大量細胞凋亡。因此，此新開發的超分子系統可作為安全及有效的奈米載體，有效抑制原發性腫瘤的生長和擴散

。第三，透過一種簡單且突破性的策略，將尿嘧啶官能化的聚丙二醇和二價汞離子結成來形成一種新型的金屬超分子聚合物。超分子聚合物的存在誘導複合體在水中自組裝成奈米尺寸的球形微胞。此外，汞離子配位到超分子聚合物結構中還提供其他特異的物理特性，例如在生物體環境中具有高度的結構穩定性、獨特的螢光特性、高靈敏的pH響應性來誘導汞離子釋放。有趣的是，細胞毒性和螢光影像結果證實，此新型微胞具有選擇性内吞作用進入癌細胞内部並毒殺細胞，並且不會影響正常細胞，這些優點使其微胞成為極具吸引力的抗癌奈米材料。除此之外，使用雙重染色的流式細胞儀研究結果證實，微胞表現出對於癌細胞具有快速且高比例的細胞凋亡，同時也因其選擇性內

吞特性，可以使正常細胞不受影響。因此，本次研究成功證實此新方法能用於開發安全有效的金屬超分子奈米微胞並大幅增進癌症治療的效果。

脈衝雷射激發壓電超晶格受聲學致動的電磁輻射

為了解決zx-25r缺點的問題，作者白立宇 這樣論述：

　　壓電超晶格是壓電係數在空間中具有週期性調變的結構。作為一種壓電週期結構，其內部存在代表機械波波傳的聲子、代表電磁波波傳的光子，以及由於機械波和電磁波強烈耦合產生的極子，此種在不同物理場量間的強烈耦合能夠作為在布拉格散射外另一種在頻域上產生通帶與禁帶的機制。而在聲子的共振頻附近時，輸入壓電超晶格的電磁能將會轉換為機械能並產生相生的電磁波輻射至空氣中；相反地，輸入的能量為機械能時，部分的能量也將轉換為相生的電磁能並輻射。　　一般來說，能夠以電磁式或是機械式的方式激發壓電超晶格，然多數研究是利用電磁式的輸入激發，這是由於壓電超晶格振動頻率的數量級在MHz之上，於機械式的致動器上並不多見；且機械

式的激發方式大多為接觸式，容易影響到材料內部的機械場，使得理論分析不易。有鑑於此，為利用機械式的方式激發壓電超晶格的波傳，本論文針對傳統機械式激發的缺點尋找新的方式產生機械波，將利用在非破壞性檢測領域中廣泛使用的脈衝雷射。脈衝雷射藉由雷射本身的設計能達到MHz數量級的脈衝，該脈衝的能量被材料吸收後將產生向外輻射的熱膨脹，能夠在不接觸的情況下激發材料內部對應頻率的機械波波傳。　　本論文將實驗以76 MHz的脈衝雷射照射聲子共振頻為76 MHz的週期性極化鈮酸鋰，基於壓電超晶格內部機械能和電磁能的強烈耦合，以微波方式量測機械式激發材料內部由聲學場所致動出的電磁輻射。此實驗結果顯示在76.7 MHz

和77.2 MHz上將出現最高約3 dBm的能量提升，可以驗證壓電超晶格具有強烈耦合內部機械能和電磁能、並產生顯著電磁輻射的能力；而在應用上不需電極、純粹利用聲學場致動出電磁輻射的特性，將有益於微型化壓電天線與新式感測元件的開發。