發展表面增強拉曼光譜技術應用於生物分子檢測(3/3)

於電極/溶液界面之結構與此界面上的反應，在電化學(electrochemistry; EC)領域上 正扮演著逐漸吃重的角色，一般來說，紅外線與拉曼等振動光譜，是最被常用來鑑定界 面上被吸附之分子與其化學吸附之本性，雖然每一種技術有其優勢與限制，然而一些光 譜技術的結合，能夠提供更佳的訊息使我們更能了解發生在界面電化學上的複雜情形， 對提供界面高品質訊息的能力，通常是以這些技術偵測的靈敏度與解析度當作判斷標 準。現有之電化學技術有著非常高之靈敏度，使我們能偵測界面上僅有幾層分子或原子 的變化，但除非使用微電極或超微電極，否則時間的解析度非常差。拉曼光譜不僅可方 便地同步量測固-液界面之現象，更可運用於具高表面積多孔性、粗糙之表面，而後者 是其他表面技術很難做到的。隨後由於表面增強拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering; SERS)技術的發展，使得拉曼訊號的增強不僅來自貴金屬(金、銀與銅)粗糙的 表面積增加，亦包括來自貴金屬奈米粒子的表面電漿共振效應，因此拉曼訊號可大幅地 增強至1014 倍。有了SERS 光譜就可進一步作DNA、RNA 等蛋白質的標定與單分子的 檢測，擴大拉曼光譜應用於生物醫學領域。文獻中有關SERS 的論文雖多，但其廣泛應 用卻發展很慢，在EC-SERS 的發展上現存兩大阻礙，一為僅有金、銀與銅等貴金屬可 提供顯著地增強效果，這將限制其運用範圍，另一為具SERS 活性之基材通常都不穩定， 這將導致EC-SERS 的量測可逆性較差。 我們實驗室在以電化學法為基礎製備奈米貴金屬與具 SERS 活性金屬基材上，已有 豐富之研究經驗與不錯之研究成果，因此本計畫擬以電化學為基礎，發展陣列式具SERS 活性金屬基材，以期提高拉曼光譜檢測之靈敏度、解析度、再現性與穩定度，並將SERS 光譜檢測技術應用於生物醫學領域，發展生化感測器。第一年利用陽極氧化鋁膜(anodic aluminum oxide; AAO)製備高品質之奈米模板，以此為基礎利用電化學方法發展具SERS 活性基材，並應用於生物分子檢測。第二年發展新的電化學實驗策略，以製備靈敏度與 穩定度高之類陣列式具SERS 活性金屬基材，並研究白金之SERS 活性，另外研究SERS 技術應用於癌細胞之檢測。第三年將前兩年發展出高靈敏度與高解析度之陣列式SERS 技術結合應用於蛋白質的標定與單分子的檢測上，並發展生化感測器。 (1) 建立電化學實驗條件與電解液組成製備高品質之AAO 奈米模板的關鍵技術。 (2) 建立陣列式具SERS 活性金屬基材於生物分子檢測時之電磁與化學效應增強機制。 (3) 建立新的電化學實驗策略製備高品質類陣列式具SERS 活性金屬基材的關鍵技術。 (4) 建立電化學法製備具SERS 活性之白金奈米粒的關鍵技術並發展癌細胞檢測技術。 (5) 結合發展出之陣列式SERS 技術，以發展高靈敏度、解析度與穩定度之SERS 光譜。 (6) 將SERS 技術應用於蛋白質的標定與單分子的檢測，結合EC-SERS 開發生化感測器。