圖目錄-----------------------------------------------------------------------------I 中文摘要-----------------------------------------------------------------------XV 英文摘要----------------------------------------------------------------------XVI 第一章 緒論--------------------------------------------------------------------1 1.1 電化學聚合薄膜--------------------------------------------------1 1.2 電化學聚合方法--------------------------------------------------2 1.3 漫射式光譜分析法-----------------------------------------------4 1.4 流動式注入分析法-----------------------------------------------6 第二章 實驗--------------------------------------------------------------------8 2.1 化學藥品-----------------------------------------------------------8 2.2 實驗設備----------------------------------------------------------10 2.3 類核黃素修飾電極：前處理與製備--------------------------12 2.4 FIA操作流程-----------------------------------------------------13 第三章 實驗結果與討論--------------------------------------------------15 3.1 ITO表面修飾類核黃素酵素電極螢光光譜分析----------15 3.2 類核黃素修飾電極之膜厚與螢光分析----------------------23 3.3 類核黃素薄膜電極生化應用潛力探討----------------------30 3.4 TC薄膜螢光放射探討------------------------------------------48 3.5 pH值對TC薄膜電極螢光放射之影響----------------------65 3.6 葡萄糖感測-------------------------------------------------------69 第四章 結論-------------------------------------------------------------------74 第五章 參考文獻------------------------------------------------------------75 第六章 附錄-------------------------------------------------------------------77 圖目錄 圖 1-1 Thionine氧化聚合示意圖。-----2 圖1-2 Thionine經偶氮化還原法吸附於ITO電極表面示意圖。-----3 圖1-3 光纖示意圖，其中黑色、紅色箭頭分別為光纖運輸激發光源與接收漫射光行進之方向。-----4 圖 1-4 漫射式光譜分析示意圖。-----5 圖1-5 FIA操作示意圖。-----6 圖 3-1 三種常見類核黃素。------15 圖 3-2 TC、TB與MB在水溶液中(10 mM)所測得之激發與螢光放射光譜圖。-----17 圖3-3 TC、TB與MB (10 mM) 經不同掃描圈數氧化後所得漫射式螢光光譜圖與掃瞄圈數之關係。-----19 圖3-4 TC、TB與MB (10 mM) 在偶氮還原修飾中經不同圈數還原後，電極所測得的漫射式螢光強度與掃瞄圈數之關係。-----20 圖3-5 TC、TB與MB (10 mM) 在電位 -0.4~1.2 V 間連續掃描30圈後再置於乾淨KCL溶液中所得之CV圖譜，掃描速率：0.02 V/s。-----21 圖3-6 TC、TB與MB (10 mM) 在電位0 ~ -0.6 V間連續掃描30圈後再置於乾淨KCL溶液中所得之CV圖譜，掃描速率：0.02 V/s。-----22 圖3-7 以氧化聚合法掃描5圈後所得的ITO|TC修飾電極表面，經刮除法刮除一定面積 (1 ×0.5 mm2 ) 後，所得影像之俯視圖 (上) 與剖面圖 (下)，其中掃描速率為0.5 Hz。-----23 圖3-8 以氧化聚合法所得TC、TB與MB聚合膜刮除數次後所得深度與刮除次數之關係，其中接觸力︰0.4 N，刮除尺寸：1×0.5 m m2 ；掃描速率：2 Hz。-----25 圖3-9 TC、TB與MB氧化聚合膜之漫射式螢光光譜與膜厚關係；插圖中實線為模擬數據：F (TC) = 1.45×[1-exp(-x)]；F (TB) = 1.35×[1-exp(-x)]。-----26 圖3-10 TC、TB與MB偶氮化修飾膜之漫射式螢光光譜圖與膜厚之關係；插圖中實線為模擬數據：F (TC) = 1.45×[1-exp(-x)]；F (TB) = 1.35×[1-exp(-x)]。-----27 圖3-11 TC膜厚分析示意圖 。-----29 圖3-12 在不同pH值環境中，GOx吸附量的變化。-----32 圖3-13 逐量將 GOx 注入TC氧化聚合修飾電極時所測得的漫射式螢光強度(λex：570 nm；λem：621 nm ) 與GOx 濃度關係圖，其中：(A) 400 mg/mL；(B) 600 mg/mL；(C) 800 mg/mL；(D) 1.0 g/mL。箭頭所指為注射點，注射體積：20 mL，流速：0.25 mL/min。-----33 圖3-14 儲鐵蛋白注入TC氧化聚合薄膜修飾電極時所測得的漫射式螢光強度(λex：570 nm；λem：621 nm )與儲鐵蛋白濃度之關係圖，其中：(A) 4.25 mg/mL；(B) 8.5 mg/mL；(C)17 mg/mL；(D) 25.5mg /mL。注射體積：20 mL，流速：0.25 mL/min。-----34 圖3-15 鮭魚精蛋白DNA注入TC氧化聚合薄膜修飾電極時所測得的漫射式螢光強度(λex：570 nm；λem：621 nm)與鮭魚精蛋白濃度之關係圖，其中：(A) 10 mg/mL；(B) 20 mg/mL；(C) 30 mg/mL；(D) 40 mg/mL。注射體積：20 mL，流速：0.25 mL/min。-----34 圖3-16 以鍍有白金的AFM導電探針對ITO、ITO|TC與ITO|TC|GOx電極進行分析所測得之I-V曲線。-----36 圖3-17 導電模式AFM影像分析，其中 (A)為ITO；(B)為ITO|TC；(C)為 ITO|TC|GOx；(D)為(C)再注射一次GOx。掃描速率：1 Hz，偏壓︰0.5 V (探針接地)。-----36 圖3-18 以Pt-coated AFM 探針所測得之I-V曲線，其中探針與ITO|TC|GOx電極間的接觸力為：(A) 480；(B) 850；(C) 1160；（D）3130；（E）3350 nN。-----37 圖3-19 以氧化聚合法 (30圈) 所得的ITO|TC電極在 (A) 0.2 V；(B) 0.1 V；(C) 0 V；(D) -0.1 V；(E) - 0.2 V與(F) -0.3 V下所測得的電流以及即時漫射式螢光強度(λex：570 nm；λem：621 nm，插圖) 與時間之關係圖。GOx濃度：400 mg/mL，注射體積：20 mL，流速：0.25 mL/min。-----39 圖3-20 TC (10-5 M) 隨流洗液以 (A) 0.5；(B) 1；(C) 2.5；與(D) 5 mL/min不等流速流經空白ITO電極表面時注入20 mL GOx (0.4 g/mL)所得之漫射式螢光光譜圖 (λex：570 nm；λem：621 nm)。-----40 圖3-21 在一定濃度的GOx條件下，GOx吸附於TC修飾電極表面的動態螢光分析，其中[GOx]：(A) 0；(B) 400；(C) 600；(D) 800；(E) 1000 mg/mL，紅色者為模擬數據。-----42 圖3-22 dF/dt (t = 0)與[GOx]之關係圖。-----43 圖3-23 TB修飾電極注入葡萄糖氧化脢(A)、儲鐵蛋白(B) 與鮭魚精蛋白(C) 時所測得的漫射式螢光強度 (λex：623 nm；λem：672 nm)，其中葡萄糖氧化脢濃度：(i) 400、(ii) 600、(iii) 800與(iv) 1000 mg/mL；儲鐵蛋白濃度：(A) 4.25、(B) 8.5、(C)17、與(D) 25.5 mg /mL；鮭魚精蛋白濃度：(A) 10、(B) 20、(C) 30與(D) 40 mg/mL。注射體積：20 mL，流速：0.25 mL/min。-----45 圖3-24 MB氧化聚合薄膜修飾電極注入 (A)葡萄糖氧化脢；(B)儲鐵蛋白；(C)鮭魚精蛋白；時所測得的漫射式螢光強度(λex ：671 nm；λem ：703 nm) 與濃度之關係圖，其中葡萄糖氧化脢：(i) 400、(ii) 600、(iii) 800與(iv) 1000 mg/mL；儲鐵蛋白(i) 4.25、(ii) 8.5、(iii)17與(iv) 25.5mg/mL；鮭魚精蛋白：(i) 10、(ii) 20、(iii) 30與(iv) 40 mg/mL。注射體積：20 mL，流速：0.25 mL/min。-----47 圖3-25 (A) TC (10-5 M) 於水溶液中逐量添加Ascorbic acid所測得之紫外光-可見光吸收光譜圖，其中Ascorbic acid濃度為 (a) 0；(b) 0.498；(c) 0.664；(d) 0.83；(e) 0.996；(f) 1.328；(g) 1.494；(h) 3.125；與(i) 4.545 mM。 (B)為吸收度 (λabs：590 nm) 與Ascorbic acid濃度的關係。-----49 圖3-26 (A) TC (10-5 M) 在水溶液中逐量添加Ascorbic acid測得之螢光光光譜圖，其中Ascorbic acid濃度為 (a) 0；(b) 0.498；(c) 0.664；(d) 0.83；(e) 0.996；(f) 1.328；(g) 1.494；(h) 3.125；(i) 4.545 mM。(B)為螢光強度與Ascorbic acid濃度間的關係；其中λex：570 nm；λem：621 nm。-----50 圖3-27 (A) TC (10-5 M) 於水溶液中逐量添加H2O2所測得之紫外光-可見光吸收光譜圖，其中H2O2濃度為(a) 0；(b) 20；(c) 40；(d)60；(e) 80；(f) 100；(g) 120；(h) 140；(i)160 (j) 300 mM。(B)為吸收度 (λabs：590 nm) 與H2O2濃度間的關係；其中λex：570 nm；λem：621 nm。-----51 圖3-28 (A) TC (10-5M) 水溶液中逐量添加H2O2測得之漫射式螢光光譜圖，其中H2O2濃度為 (a) 0； (b)20；(c) 40； (d)60； (e)80；(f) 100；(g) 120；(h) 140；(i)160；(j) 300 mM。(B)為螢光強度與H2O2濃度間的關係﹔；其中λex：570 nm；λem：621 nm。-----52 圖3-29 TC (10-5M) 在水溶液中逐量添加Ascorbic acid與添加H2O2 (插圖)測得之螢光強度(λex：570 nm)與特徵吸收峰(λem：621 nm)吸收度之關係。-----53 圖3-30 (A) TC薄膜(氧化聚合10圈)逐量添加Ascorbic acid測得之紫外光-可見光吸收光譜圖，其中Ascorbic acid濃度為(a) 0；(b) 0.498；(c) 0.664；(d) 0.83；(e)0.996；(f) 1.328；(g) 1.494與(h) 3.125 mM。(B)為吸收度 (λabs：590 nm) 與Ascorbic acid濃度間的關係。-----54 圖3-31 (A) TC薄膜(氧化聚合10圈)逐量添加Ascorbic acid測得之漫射式螢光光譜圖；其中Ascorbic acid濃度為 (a) 0；(b) 0.498；(c) 0.664；(d)0.83；(e)0.996；(f) 1.328；(g) 1.494與(h) 3.125 mM。(B)為螢光強度與Ascorbic acid濃度間的關係﹔其中 λex：570 nm；λem：621 nm。-----55 圖3-32 (A) TC薄膜(氧化聚合10圈)逐量添加H2O2測得之紫外光-可見光吸收光譜圖，其中H2O2濃度為(a) 0；(b) 20；(c) 40；(d)60；(e)80；(f) 100；(g) 120；(h) 140；(i)160與(j) 300 mM。(B)為吸收度 (λabs：590 nm) 與H2O2濃度間的關係。-----56 圖3-33 (A) TC薄膜(氧化聚合10圈)逐量添加H2O2測得之漫射式螢光光譜圖，其中H2O2濃度為(a) 0；(b) 20；(c) 40；(d)60；(e)80；(f) 100；(g) 120；(h) 140；(i) 160與(j) 300 mM。(B)為螢光強度與H2O2濃度的關係。；其中λex：570 nm；λem：621 nm。-----57 圖3-34 TC薄膜在水溶液中逐量添加Ascorbic acid與添加H2O2 (插圖)測得之螢光強度 (λem：621 nm) 與特徵吸收峰 (λem ：590 nm) 吸收度之關係。-----58 圖3-35 TC薄膜 (氧化聚合10圈)逐量添加Ascorbic acid(上圖)後，再逐量添加H2O2(下)所得之漫射式螢光光譜圖；插圖為螢光強度對濃度之關係，其中λex：570 nm；λem：621 nm。-----59 圖3-36 TC薄膜電極(氧化聚合10圈所得) 施加電壓：0.1~-0.5 V時所得的 (A)紫外光-可見光吸收光譜圖以及 (B)漫射式螢光光譜圖。(C)與(D)為吸收度與螢光強度分別與電壓之關係圖。-----61 圖3-37 ITO|TC修飾電極所顯現的氧化態TC特徵峰吸收度以及螢光強度與施予電壓之關係。-----62 圖3-38 TC (氧化聚合30圈)薄膜電極加入(A) Fe3+、(B) Cu2+與(C) Fe2+離子所得之漫射式螢光光譜圖；插圖為螢光強度與金屬濃度之Stern-Volmer plot。-----64 圖3-39 溶液態TC (10-5M) 於不同pH值溶液中所測得之紫外光-可見光吸收光譜圖；插圖為吸收度與pH值之關係。-----66 圖3-40 溶液態TC (10-5M)於不同pH值溶液中所測得之螢光光譜圖；插圖為螢光強度與pH值之關係。-----66 圖3-41 TC氧化聚合薄膜修飾電極於不同pH值溶液中所測得之紫外光-可見光吸收光譜圖；插圖為吸收度與pH值之關係。-----67 圖3-42 TC氧化聚合薄膜修飾電極於不同pH值溶液中所測得之漫射式螢光光譜圖。-----67 圖3-43 TC氧化聚合薄膜修飾電極於不同pH值溶液中所測得之漫射式螢光光譜圖；插圖為漫射式螢光強度與pH值之關係圖。-----68 圖3-44 葡萄糖在GOx催化下被氧氣氧化產生葡萄糖酸與過氧化氫的示意圖。-----70 圖3-45 在氧氣下，ITO|TC|GOx薄膜電極逐量添加葡萄糖所得之漫射式螢光光譜；插圖為螢光強度與葡萄糖濃度的關係（上圖）。下圖為在氮氣下所進行的控制實驗。-----71 圖3-46 在pH 7緩衝溶液下，ITO|TC|GOx薄膜電極逐量添加葡萄糖所得之漫射式螢光光譜；插圖為螢光強度與葡萄糖濃度的關係。---72 圖3-47 在氧氣下，ITO|TC薄膜電極逐漸添加葡萄糖所得之漫射式螢光光譜圖；插圖為螢光強度與葡萄糖之關係。-----73 圖6-1 TC、TB、MB使用氧化聚合與偶氮化製備之修飾電極在載流液體下漫射式螢光穩定性與時間之關係。-----77 圖6-2 以氧化聚合法掃描5圈後所得的ITO|TB修飾電極表面，經刮除法刮除一定面積 (1 ×0.5 mm2 ) 後，所得影像之俯視圖 (上) 與剖面圖 (下)，其中掃描速率為0.5 Hz。-----78 圖6-3 以氧化聚合法掃描5圈後所得的ITO|MB修飾電極表面，經刮除法刮除一定面積 (1 ×0.5 mm2 ) 後，所得影像之俯視圖 (上) 與剖面圖 (下)，其中掃描速率為0.5 Hz。-----79 圖6-4 導電模式AFM影像分析，其中(A)為ITO；(B)為ITO|TC；(C)為 ITO|TC|FT；(D)為(C)再注射一次FT。掃描速率：1 Hz，偏壓︰0.5 V (探針接地)。-----80 圖6-5 導電模式AFM影像分析，其中(A)為ITO；(B)為ITO|TC；(C)為 ITO|TC|DNA；(D)為(C)再注射一次DNA。掃描速率：1 Hz，偏壓︰0.5 V (探針接地)。-----81 圖6-6 導電模式AFM影像分析，其中(A)為ITO；(B)為ITO|TB；(C)為 ITO|TB|GOx；(D)為(C)再注射一次GOx。掃描速率：1 Hz，偏壓︰0.5 V (探針接地)。-----82 圖6-7 導電模式AFM影像分析，其中 (A)為ITO；(B)為ITO|TB；(C)為 ITO|TB|FT；(D)為(C)再注射一次FT。掃描速率：1 Hz，偏壓︰0.5 V (探針接地)。-----83 圖6-8 導電模式AFM影像分析，其中 (A)為ITO；(B)為ITO|TB；(C)為 ITO|TB|DNA；(D)為(C)再注射一次DNA。掃描速率：1 Hz，偏壓︰0.5 V (探針接地)。-----84 圖6-9 導電模式AFM影像分析，其中(A)為ITO；(B)為ITO|MB；(C)為 ITO|MB|GOx；(D)為(C)再注射一次GOx。掃描速率：1 Hz，偏壓︰0.5 V (探針接地)。-----85 圖6-10 導電模式AFM影像分析，其中(A)為ITO；(B)為ITO|MB；(C)為 ITO|MB|FT；(D)為(C)再注射一次FT。掃描速率：1 Hz，偏壓︰0.5 V (探針接地)。-----86 圖6-11 導電模式AFM影像分析，其中 (A)為ITO；(B)為ITO|MB；(C)為 ITO|MB|DNA；(D)為(C)再注射一次DNA。掃描速率：1 Hz，偏壓︰0.5 V (探針接地)。-----87 圖6-12 (A) TC (10-5 M) 於水溶液中逐量添加NAD+所測得之紫外光-可見光吸收光譜圖，其中NAD+濃度為 (a) 0；(b) 0.63；(c)1.26；(d) 2.52；(e) 3.15；(f) 3.84；(g) 4.45；(h) 6.25；(i) 11.76；(j) 14.285 mM。 (B)為吸收度 (λabs ：590 nm) 與NAD+濃度的關係。-----88 圖6-13 (A) TC (10-5M) 在水溶液中逐量添加NAD+ 測得之螢光光光譜圖，其中NAD+ 濃度為 (a) 0；(b) 0.63；(c)1.26；(d) 2.52；(e) 3.15；(f) 3.84；(g) 4.45；(h) 6.25；(i) 11.76；(j) 14.285 mM。(B)為螢光強度與 NAD+ 濃度間的關係；其中λex：570 nm；λem：621 nm。-----89 圖6-14 (A) TC薄膜(氧化聚合10圈)逐量添加NAD+測得之紫外光-可見光吸收光譜圖，其中Ascorbic acid濃度為 (a) 0；(b) 0.63；(c)1.26；(d) 2.52；(e) 3.15；(f) 3.84；(g) 4.45；(h) 6.25；(i) 11.76；(j) 14.285 mM。(B) 為吸收度與NAD+ 濃度間的關係；其中λex：570 nm；λem：621 nm。-----90 圖6-15 (A) TC薄膜 (氧化聚合10圈) 逐量添加NAD+ 測得之漫射式螢光光譜圖，其中NAD+ 濃度為(a) 0；(b) 0.63；(c)1.26；(d) 2.52；(e) 3.15；(f) 3.84；(g) 4.45；(h) 6.25；(i) 11.76；(j) 14.285 mM。(B)為螢光強度與NAD+濃度間的關係；其中λex：570 nm；λem：621 nm。-----91 圖6-16 (A) TC (10-5 M) 於水溶液中逐量添加Na2S2O8所測得之紫外光-可見光吸收光譜圖，其中Na2S2O8濃度為 (a) 0；(b) 16.66；(c) 31.5；(d) 47.61；(e) 62.5；(f) 76.92；(g) 90.9；(h) 104.47；(i) 117.647 mM (j) 130.43 mM。(B)為吸收度 (λabs ：590 nm) 與Na2S2O8 濃度的關係。-----92 圖6-17 (A) TC (10-5 M) 於水溶液中逐量添加Na2S2O8所測得之螢光光譜圖，其中Na2S2O8濃度為 (a) 0；(b) 16.66；(c) 31.5；(d) 47.61；(e) 62.5；(f) 76.92；(g) 90.9；(h) 104.47；(i) 117.647；(j) 130.43 mM。(B)為螢光強度與Na2S2O8濃度的關係，其中 λex：570 nm；λem：621 nm。-----93 圖6-18 (A) TC薄膜(氧化聚合10圈) 逐量添加Na2S2O8所測得之紫外光-可見光吸收光譜圖，其中Na2S2O8濃度為 (a) 0；(b) 16.66；(c) 31.5；(d) 47.61；(e) 62.5；(f) 76.92；(g) 90.9；(h) 104.47；(i) 117.647 mM (j) 130.43 mM。 (B)為吸收度 (λabs：590 nm) 與Na2S2O8濃度的關係。-----94 圖6-19 (A) TC薄膜(氧化聚合10圈) 逐量添加Na2S2O8所測得之漫射式螢光光譜圖，其中Na2S2O8濃度為 (a) 0；(b) 16.66；(c) 31.5；(d) 47.61；(e) 62.5；(f) 76.92；(g) 90.9；(h) 104.47；(i) 117.647 mM (j) 130.43 mM。 (B)為螢光強度與Na2S2O8濃度的關係，其中λex：570 nm；λem：621 nm。-----95 圖6-20 (A) TC (10-5 M) 於水溶液中逐量添加NADH所測得之紫外光-可見光吸收光譜圖，其中NADH濃度為 (a) 0；(b) 0.63；(c)1.26；(d) 2.52；(e) 3.15；(f) 6.25；(g) 7.69；(h) 10.447；(i) 11.76 mM。(B)為吸收度 (λabs：590 nm) 與NADH濃度的關係。-----96 圖6-21 (A) TC (10-5M) 在水溶液中逐量添加NADH測得之螢光光光譜圖，其中NADH濃度為 (a) 0；(b) 0.63；(c)1.26；(d) 2.52；(e) 3.15；(f) 6.25；(g) 7.69；(h) 10.447；(i) 11.76 mM。(B)為螢光強度與NADH濃度間的關係；其中λex：570 nm；λem：621 nm。-----97 圖6-22 (A) TC薄膜(氧化聚合10圈)逐量添加NADH測得之紫外光-可見光吸收光譜圖，其中NADH濃度為 (a) 0；(b) 0.63；(c)1.26；(d) 2.52；(e) 3.15；(f) 6.25；(g) 7.69；(h) 10.447；(i) 11.76 mM。(B) 為吸收度 (λabs ：590 nm)與NADH濃度間的關係。-----98 圖6-23 (A) TC薄膜(氧化聚合10圈)逐量添加NADH 測得之漫射式螢光光譜圖，其中NADH濃度為 (a) 0；(b) 0.63；(c)1.26；(d) 2.52；(e) 3.15；(f) 6.25；(g) 7.69；(h) 10.447；(i) 11.76 mM。(B)為螢光強度與NADH濃度間的關係﹔其中λex：570 nm；λem：621 nm。-----99 圖6-24 (A) TC (10-5 M) 於水溶液中逐量添加Na2S2O3所測得之紫外光-可見光吸收光譜圖，其中Na2S2O3濃度為 (a) 0；(b) 16.66；(c) 31.5；(d) 47.61；(e) 62.5；(f) 76.92；(g) 90.9；(h) 104.47；(i) 117.647 mM (j) 130.43 mM。 (B)為吸收度 (λabs：590 nm) 與Na2S2O3濃度的關係。-----100 圖6-25 (A) TC (10-5M) 在水溶液中逐量添加Na2S2O3測得之螢光光光譜圖，其中Ascorbic acid濃度為 (a) 0；(b) 16.66；(c) 31.5；(d) 47.61；(e) 62.5；(f) 76.92；(g) 90.9；(h) 104.47；(i) 117.647；(j) 130.43 mM。(B)為螢光強度與Na2S2O3濃度間的關係；其中λex：570 nm；λem：621 nm。-----101 圖6-26 (A) TC薄膜(氧化聚合10圈)逐量添加Na2S2O3測得之紫外光-可見光吸收光譜圖，其中Na2S2O3濃度為 (a) 0；(b) 16.66；(c) 31.5；(d) 47.61；(e) 62.5；(f) 76.92；(g) 90.9；(h) 104.47；(i) 117.647 mM (j) 130.43 mM。(B) 為吸收度 (λabs：590 nm) 與Na2S2O3濃度間的關係。-----102 圖6-27 (A) TC薄膜(氧化聚合10圈)逐量添加Na2S2O3 測得之漫射式螢光光譜圖，其中Na2S2O3濃度為 (a) 0；(b) 16.66；(c) 31.5；(d) 47.61；(e) 62.5；(f) 76.92；(g) 90.9；(h) 104.47；(i) 117.647 mM (j) 130.43 mM。(B)為螢光強度與Na2S2O3濃度間的關係﹔其中 λex：570 nm；λem：621 nm。------103