奈米生醫期末考考題1.說明xx的結構性質,並將殼跟核的結構特性描繪出來,舉例兩個應用的例子1.圖示量子點結構特性並舉例,殼和核的差異量子侷限效應(quantumconfinementeffect):大小不同之量子點具有不同的放光位置。粒子愈大之量子點,放光波長會有紅位移之現象。隨著不同的組成及大小,量子點的放光波長也會不同。其放光波長的譜帶較傳統有機染料窄(~30nm)。利用相同激發光源可同時激發大小不同的量子點,使其有不同放光波長。具有高效能之化學穩定性及量子效率。綜合以上優點,量子點不僅可以去標定生物分子做生化感測器,也能應用於發光之光電材料。相較於傳統有機染料分子,量子點有更多生醫應用的優點:螢光亮度強、光穩定性佳(即螢光時效久,沒有光漂白作用)、用單一波長雷射就可激發不同粒徑的量子點發出多種波長的發射波、發射波狹窄且對稱、可重複激發等。目前量子點的用途相當廣泛,可用於藍光雷射、光感測元件、單電子電晶體、記憶儲存、觸媒、量子目前量子點的用途相當廣泛,可用於藍光雷射、光感測元件、單電子電晶體、記憶儲存、觸媒、量子計算等。在生醫工程上可製成各種螢光標籤,應用於生物檢測的「基因條碼」或「蛋白質條碼2.奈米磁的性質和醫學上的應用。依據磁矩在外加磁場作用時的不同表現,可以將物體區分成下列三種不同的磁性性質:1.反磁性(Diamagnet):當外加磁場作用時,物體本身所產生的微弱磁化量的方向與外加磁場相反。2.順磁性(Paramagnet):當外加磁場作用時,物體本身所產生的微弱磁化量與外加磁場相同。3.鐵磁性(Ferrimagnet):當外加磁場作用時,物體本身產生極強的磁化量且方向與外加磁場相同。第四種「強磁(Ferromagnet)」,強磁是表示不論有無外加磁場時,其所有的磁矩都是同一個方向,為磁性性質裡頭擁有最強磁化量的狀態。磁性奈米粒子在生物醫學上的應用•固定化技術目前以抗體、酵素和DNA這三種生物分子為主,抗體可用來純化特定的抗原或是做為檢測的目的;酵素則是可以提高使用率及增加經濟效益;而DNA被利用作為生物探針的工具,利用其專一性親合力的特性來做為檢測的方法之ㄧ。另外蛋白質也有人利用固定化技術連接至奈米粒子,但至目前為止仍屬於少數部份。•AnsilDyal的研究中,將脂肪分解酵素固定化在氧化鐵磁性奈米粒子上,進行活性測試時仍保持相當的活性,甚至放置一個月後依然保有一半的活性。•在另一個研究中,一樣將脂肪分解酵素固定在磁性奈米粒子表面,發現可以增加酵素的溫度忍受程度及酸鹼的改變,且其活性也不會因為固定化而受到影響。3.癌症與主動和被動標定。奈米傳輸系統經由被動與主動奈米標靶可使放射性同位素物質有效傳輸至腫瘤組織與腫瘤的新生血管周遭,並有效累積至增強診斷及治療的劑量與效果。夲發明利用奈米微脂體穩定包覆放射性同位素物質或放射性同位素與化學治療葯物的組合双效葯物,可達成癌細胞標靶與提升診療之目標與效果。4.Whatissoftlithography?ch3第56頁SoftLithographySoftlithography(Figure3.6)isatermcollectivelyusedforagroupoflithographictechniquesinwhichapatternedelastomer,usuallypoly(dimethylsiloxane)orPDMS,isusedtogenerateortransferthisspecificpatternviamolding,stamping,ormaskingontoabiomaterialsurface.Additionally,thePDMSinversereplicacanbeusedasa“master”togeneratepositivereplicasoftheoriginaltemplate.MicrocontactprintingisasoftlithographictechniqueusingthecontactofthereliefpatternofthePDMSstampwiththebiomaterialsurfacetogenerateapatternonthelatter.PriortothemomentofcontactbetweenthePDMSstampandthebiomaterialsurface,thestampis“inked”tocreatethepatternofthestampatthebiomaterialsurface.Mostcommonly,microcontactprintingisusedtogetherwithSAMsongoldsubstrates.PatternsofspecificSAMscanbecreated,afterwhichtheintrapatternspacecanbefilledusinganotherSAM.SAMshave,respectivetotheirchemicalproperties,selectiveadsorptionprofilesforproteins.SelectingappropriateSAMsanddesigningthemintoapatterncancontrolproteinadhesion.Suchpatterned,protein-containingsurfacescanserveasligandsforcellreceptors,thusprovidingtheopportunityfordirectedcellattachment.65InadditiontoindirectproteinimmobilizationthroughSAMs,directpatterningofproteinsusingmicrocontactprintingisalsopossible.MicrofluidicpatterningisatechniqueusingthenetworkofmicrochannelscreatedduringcontactofthePDMSstampforthegenerationofpatternsonabiomaterialsurface.Viathesemicrochannels,fluidscanbedeliveredtoselectedareasofasubstrate.Inmicrocontactprinting,thepatterniscreatedatthesitesofcontactbetweenstampandbiomaterial.Incontrast,inmicrofluidicpatterning,theareaswherethestampisnotincontactwiththebiomaterialareresponsibleforthepatterning.Dependingonthetypeoffluidused,severalpossibilitiesforcreationofapatternarefeasible:(1)solidizationofthefluid,(2)depositionofsolubleconstituents,or(3)removalofunderlyingmaterial.Figure3.6Softlithographytechniques.Usingconventionallithographytechniques,amasterisprepared,ontowhichPDMSiscast.ThePDMSinversereplicacansubsequentlybeusedtocreatepatterns(viaetching,coating,etc.)onmaterialsurfacesviatechniqueslikecasting,microcontactprinting,andmicrofluidicpatterning.軟微影技術(softlithography),又稱軟微影製程、可撓性奈米轉印[1]、軟蝕刻技術或軟光刻技術,是一種用軟性高分子材質做成的可撓性刻印的模具,在模具上面塗佈具有自我組合性能的單元分子(SAM,Self-AssemblyMonomer)後,像印章一樣,在鍍金的薄膜基板上微壓,把奈米圖形模子上面凸出部分的自我組合性能的單元分子(SAM)像油墨一樣的印在金薄膜上[2]。優點軟微影技術具有一些獨特的優勢比其他形式的微影(光刻)技術(如光刻和電子束光刻)。它們包括以下內容:1.更低的成本比傳統微影技術大量生產。2.非常適合應用在生物技術。3.非常適合應用在塑膠電子。4.非常適合於超大型平面,或及非平面(nonflat)微影。5.不需要製作光罩,即可製造一個小的細節設計比一般微影實驗室設備的(30〜100奈米)差不多[3]。缺點現在的積體電路包含了好幾層不同的材料,PDMS壓模的扭曲變形會導致複製圖案的小誤差,也使上下層做好的圖形排列得不整齊。即使是最為小的排列誤差或扭曲,都會損壞多層奈米電子裝置。因此,軟蝕刻法不適合製造需要精準堆疊的多層結構。此缺點可藉熱壓成形式奈米壓印或步進光感式奈米壓印來改善之5.Pleasedescribe4KindsofBiomedicalApplicationinTheHumanBodyP.179~180A.ImplantsB.BoneRegenerationC.DiagnosisandTreatmentofDiseasesD.CosmeticsA.ImplantsNanostructuredmaterialsmayfindanumberofapplicationsinimplants,primarilytoreducewearandextendperformance.Nanomaterialsinimplantsmaybetailoredtospecificpartsofthebodytoadapttospecificneeds,offeringuniquetreatmentalternativestoexistingimplants.1,2However,someresearchersforeseethatlooseparticlesfromimplantsmadeofcompositescontainingnanomaterialsmayunintentionallylodgewithinthebodyastheimplantmaterialwearsdownovertime.Whetherthebodywilleliminatetheseloosenanomaterialsortheywillclusterintospecificorgansandbecomesourcesoffuturehealthproblemsisstilluncertain.B.BoneRegenerationNanostructuredmaterialshavebeenusedtohealbrokenbones.Smallpiecesofnanostructuredcalciumphosphatecementmeasuring30nminthicknessby60nminwidthwereusedsuccessfullytoaidthegrowthofnaturalbonesaftertheremovaloftumors.3,4Suchregenerationtechniquesmayreplaceconventionalbonegraftingthatinvolvesusingpartofanotherbonetorepairafractureorfillacavity.Thenanomaterialcementtestedinbonesmayalsohavesomeutilityindentistr