以雷射光控制膠原蛋白字組成之結構

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蘇堡銓(Pao-chuan Su) 查詢紙本館藏

畢業系所

生物物理研究所

論文名稱

以雷射光控制膠原蛋白字組成之結構
(Light-controlled self-assembly of collagen)

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摘要(中)

膠原蛋白代表了胞外基質的主要結構蛋白，闡明其裝配的機制對於理解許多細胞生物學和醫學過程，以及用於組織工程和生物技術的方法，更是學術研究的主軸，但是目前研究方向不外乎為明膠與膠原纖維的大尺度比較，卻只有對於外觀上D-period的多寡證實材料製程上的可信度。

　　然而在微尺度的研究上，不管是用機械力或外加磁場都並未真正有效達成定向纖維的薄膜控制，且內部的交聯結構並未進行探究，也尚未沒有一個確切的模型，近年來發現在雲母片及二氧化鉬可以使低濃度下的膠原長成單片薄膜，對於膠原蛋白在體外的自組成上的有更加一步地探究模型，這也是我這篇論文最主要的軸心，我們利用此基板的特性為出發點，進行對膠原蛋白結構上可能的控制變因，並設計出了用雷射光的受激拉曼效應使局部材料吸共振吸收，導致局部性的材料加熱，並採用光壓達到薄膜上材料的指向穩定控制。

摘要(英)

Collagen represents the major structural protein of the extracellular matrix. Elucidating the
mechanism of its assembly is important for understanding many cell biological and medical
processes as well as for tissue engineering and biotechnological approaches.
In this work, conditions for the self-assembly of collagen type I molecules on a supporting
surface were characterized.
By applying deposition dynamics deposition of collagen on a substrate at room temperature
using an appropriate solvent, collagen assembled into ultrathin ( 4nm) highly anisotropic ribbon-like
structures coating the entire support.
We use stimulated Raman scattering system enables absorption of specific functional groups to
allow local resonance absorption, causing local heating of the material, and applying a
ponderomotive force to the collagen fibers, in order to achieve a stable directional control.

關鍵字(中)

★ 膠原蛋白薄膜
★ 受激拉曼散射
★ 光壓
★ 表面增強拉曼散射
★ 奈米線
★ 光極化

關鍵字(英)

★ collagen microribbons
★ Stimulated Raman Scattering
★ Ponderomotive Force
★ Surface Enhanced Raman Scattering (SERS)
★ Nanowire

論文目次

目錄
中文摘要 …………………………………………………………… i
英文摘要 …………………………………………………………… ii
誌謝 …………………………………………………………… iii
目錄 …………………………………………………………… iv
圖目錄 …………………………………………………………… v　　
表目錄 …………………………………………………………… vi　　
符號說明 …………………………………………………………… vii　　
第一章、　　緒論 ……………………………………………………… 1　　
　　　1-1　前言 ……………………………………………………… 1
　　　1-2　研究背景與文獻回顧………………………………………………… 3
　　　　1-2-1組織工程與再生醫學………………………………………………3
　　　　1-2-2膠原蛋白的細胞鷹架………………………………………………4
　　　　1-2-3膠原蛋白簡介………………………………………………………5
　　　　1-2-4 Type I collagen的結構與徵狀………………………………………7
　　　　1-2-5 Type I collagen纖維的沉積薄膜製造……………………………10
　　　1-3　研究動機 ………………………………………………………… 16
　　　1-4　章節概述 ……………………………………………………………18
第二章、　　研究內容與方法…………………………………………………… 19　　
　　　2-1 實驗藥品與配置………………………………………………… 19　　
　　　2-2 樣品製備與流程……………………………………………………20
　　　2-3 相關理論探討……………………………………………………22
　　　　2-3-1 質動力( pondermotive force) …………………………………22
　　　　2-3-2 拉曼光譜及拉曼散射理論……………………………………23
2-3-3 表面增強拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering)……25
2-3-3.1 物理機制的電磁增強效應………………………………26
2-3-3.2 化學增強效應（chemical enhancement effect）………26
　　　2-3-4 受激拉曼散射效應(Stimulated Raman Scattering)…………27　

第三章、　系統架構與診斷儀器……………………………………… 29　　
　　　3-1 系統架設……………………………………………………… 29　　
　　　3-1-1 雷射光源介紹………………………………………………… 29　
　　　3-1-2　雷射交集於靶材上的beam profile…………………………30
　　　3-1-3　光路架設………………………………………………32
　 3-2 綠光共軛焦拉曼與螢光光譜儀應用平台…………………………34
　 3-3 原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope) …………………………35
　 3-4 熱像儀(Thermal Imaging InfraRed Camera)…………………………36

第四章、　　實驗結果與討論………………………………………………… 37　　
　　　4-1　拉曼頻譜與波長的抉擇……………………………………………37
　　　4-2　不同化學條件下的樣品自組成檢測…………………………………39
　　　4-3　照光有效面積下，collagen film生成的均勻測試………………42
　　　4-4　不同雷射強度下的樣品測試………………………………………43
　　　　4-4-1 tropocollagen於雷射最高光強度(1.21 〖W/cm〗^2)照射生成………44
　　　　4-4-2 tropocollagen於雷射強度調降至0..605 〖W/cm〗^2照射生成………48
　　　4-5　偏振互相垂直的質動力測試…………………………………………49
　　　4-6　單一波長下的質動力測試…………………………………………51
　　　　4-6-1 　905 nm的質動力測試………………………………………51
　　　　4-6-2　 792 nm的質動力測試………………………………………52
　　　4-7　熱像儀的溫度分佈量測…………………………………………54
　　　　4-7-1 　Muscovite基板的雷射照射…………………………………55
　　　　4-7-2　平行偏振雷射(P)照射下，基板於不同溶質下的溫度分佈……56
　　　　4-7-3　792nm與902nm雷射的偏振方向及不同能量照射下的比較並
與AFM做探討………………………………………………58
　　　4-8　水蒸散測試……………………………………………………60
　　　4-9　最高溫度下樣品的生成檢視…………………………………62
　　　4-10　銀基板樣品生成測試…………………………………………63
第五章、　　總結……………………………………………………… 65　　
第六章、　　未來展望…………………………………………………………69　　附錄 …………………………………………………………… 70　　　
參考文獻 …………………………………………………………… 79

參考文獻

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指導教授

陳賜原(Szu-yuan Chen)

審核日期

2014-10-31

推文