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Item 學研合作計畫---功能化奈米粒子結合質譜儀運用在檢驗與診斷技術平台的開發(II)(行政院國家科學委員會, 2010-07-31) 陳家俊; 蘇五洲; 陳玉如; 張瑛芝; 陳進勛; 林俊成; 吳登強; 巫坤品; 許聞廉在二十一世紀，人類的基因體資料被廣泛的應用在診斷疾病及其他用途上。本計畫的目標，就是發展一系列的技術，希望以後可以使用在偵測人類基因體。在本研究中，我們發展出利用修飾過油酸的磁珠，可以簡單和快速的分離純化DNA與RNA。首先，我們先製備具有超順磁性的水相四氧化三鐵，並且利用油酸修飾，讓磁性奈米粒子能夠均勻分散在溶液中，而表面更具有電荷，以提升純化效率。製備後的磁性奈米粒子，使用電子顯微鏡、傅立葉轉換紅外光譜、X光繞射儀和超導量子干涉磁量儀來鑑定材料的特性。我們也製備各種不同純化試劑，如:血液DNA自動純化試劑、組織DNA自動純化試劑、血液RNA自動純化試劑和細胞RNA自動純化試劑。這些試劑包含了分解液、清洗液及脫附液。血液DNA自動純化試劑和組織DNA自動純化試劑可被用來純化人體血液和組織中的DNA。血液RNA自動純化試劑和細胞RNA自動純化試劑可用於純化人體血液及細胞的RNA。更進一步的，我們用膠體電泳、紫外-可見光儀和聚合&；#37238；鏈鎖反應分析純化後的DNA和RNA。結果顯示，這套自動化純化的方法可以被用來純化DNA和RNA。Item 金屬合金奈米材料的製備及其在生醫影像、催化和光電上之應用(行政院國家科學委員會, 2012-07-31) 陳家俊發展新型態合金金屬奈米晶體的催化劑對於未來燃料電池商品化是相當重要的一個步驟。在這個研究中，我們成功利用簡單的置換反應，發展出陽離子與奈米粒子發生離子交換反應，此新奇方法能夠合成含有Fe，Ru與Pt一系列之多重合金奈米晶體，並且進而由X光吸收光譜來確定其奈米粒子中所進行陽離子交換反應之機制，從EXAFS數據分析來了解其三合金奈米晶體之結構及表面組成。在觸媒催化活性之測試中，我們發現三合金Fe35Pt40Ru25, Fe31Pt40Ru29,以及 Fe17Pt40Ru43奈米晶體作為陽極觸媒，其主要對甲醇氧化過程中所產生之CO毒化有極佳的解毒能力。同時我們發現Fe31Pt40Ru29奈米晶體有最高的合金程度時，對於甲醇氧化產生最高之氧化電流以及最低的氧化起始電位。最後，我們利用density functional theory來建構出此三合金奈米晶體對於CO解毒之模型，來了解其三合金電子Fe31Pt40Ru29從3d 過度金屬傳遞到Pt的情形大於二合金FePt或PtRu，較大的電子傳遞量會導致減弱Pt-CO的鍵結，進而降低CO的毒化現象。最終，我們希望利用這樣一個簡單的反應對於尋找新型態並具有高催化性的奈米晶體可以大大降低貴金屬Pt or Ru的使用量，這對於燃料電池的發展是相當的重要的一環，而本篇工作將發表於JACS期刊。Item 結合適配體之奈米金粒子與其在光聲分子影像與光熱治療之應用(行政院國家科學委員會, 2014-09-30) 陳家俊; 李百祺Item 開發以多功能奈米粒子為基礎之分子顯影試劑(行政院衛生署, 2012-05-31) 陳家俊生物及醫學上之影像試劑在全球市場上趨近於七十億美元市場，且每年有10-15%的成長；而本計畫研究的目標是以功能化奈米材料為基礎，發展當今於生物及醫學常用之影像試劑，並進一步建立更精準之影像顯示技術平台，甚至整合具強化製療功能之助劑；我們將基於現有已經測試成功的研究成果，開發成新型顯影劑與診療一體製劑，並與在此一年的研究計畫時程內，期望建立符合FDA Pre-clinical及 Phase I實驗標準為方向，最後希望落實基礎研究產業化之政策目標，成功的技術移轉，促進國家生技業之發展。 本計畫之未來將進行之研發工作，主要分為下列幾個步驟： (一) 開發新型材料作為影像試劑，在此計畫中共有三項主要在材料上的發展方向: (a) 合成以合金金屬奈米粒子為基礎之分子標靶CT/MRT或光學雙重或三重顯影劑，以及敏化放射線感受性之輔助治療佐劑。 (b) 量產以奈米鑽石為基礎之螢光標定試劑。 (c) 延續前兩期奈米計畫之成果，量產以磁性奈米材料作為快速DNA配對/分離/篩選儀之試劑。 (二) 設計具標靶性之分子影像試劑 等待材料之基本性質測試完成，我們將結合適體 (aptamer) 與新穎奈米材料來開發可用於電腦斷層掃描與核磁共振造影或光學影像的精靈顯影劑，以分子造影方法從事癌症的偵測、分期、預後、療效評估、復發監測等一系列肺癌診斷與治療的處理。適體為核酸分子，可依序列不同而形成許多穩定的結構並如同抗體一般可專一地與其特定標的物結合。我們可藉由此計畫的執行建立藥物研發的動物試驗平台。新技術的發明將使本團隊擁有獨特工具與競爭力，有益於加速完成此項計畫，並有助於發展新的診斷技術、治療方法與藥劑。 (三) 影像試劑體外測試及體內測試之實驗資料建立 將以上述之奈米材料做為基礎，製作標靶性之試劑，測試體內毒性測試、血溶性測試、生物毒性測試及生物分佈性，而這些步驟，也將遵循FDA等相關規定來進行，最後，我們將進行大量之In Vitro之動物實驗，評估成為Phase I之所需相關實驗，並尋求國外大廠之合作可能性。 (四）開發商業化可供應生物與醫學基礎研究上的產品 我們計畫初步由上一期之計畫所建立之基礎逐步發展。以FDA所建立之顯影試劑標準作為設計實驗上之參考，並試量產目前在研究實驗室內有需求之奈米材料，且開發其在生物與醫學基礎研究上用途；而下一步驟為進一步開發動物用之CT、MRI或光學顯影劑，並與現有製藥業業界合作，將量產化之材料轉變成最後商業化之試劑。 在整體產業面未來發展來看，CT及MRI顯影試劑及螢光分子標定之需求，全球每年均以10-15%在成長，而未來分子影像顯影試劑，預計將成為早期癌症上的偵測輔助利器，我們相信利用合金金屬或單一金屬物奈米材料之影試劑，具有其之物理化學上特殊優勢(例如: 表面修飾相較現有單一有機金屬之試劑較為容易)，評估未來產業化之可行性是相當高。本計畫結合中研院、大學及二家教學醫院之資源，在相關資源整合上，已經完成分工及研究團隊建立。比較一般世界各研究單位在做相關生醫之研發上，在整合資源上與台灣較為困難；我們相信此團隊之研發成果，將可逐步落實到產業上。Item 學研合作計畫---功能化奈米粒子結合質譜儀運用在檢驗與診斷技術平台的開發(Ⅲ)(行政院國家科學委員會, 2011-07-31) 陳家俊; 許聞廉; 陳進勛; 陳玉如; 張瑛芝; 林俊成; 吳登強; 蘇五洲; 巫坤品Item 功能化奈米材料於生物檢測及分析上之應用(I)(行政院國家科學委員會, 2006-07-31) 陳家俊; 張瑛芝; 董成淵; 吳益群; 李百祺; 林俊成; 陳玉如Item 學研合作計畫---功能化奈米粒子結合質譜儀運用在檢驗與診斷技術平台的開發(I)(行政院國家科學委員會, 2009-07-31) 陳家俊; 陳玉如; 蘇五洲; 張瑛芝; 吳登強; 許聞廉; 巫坤品; 陳進勛; 林俊成本計畫的總體目標為開發出一套結合功能性奈米粒子與質譜儀為基礎的檢驗與診斷 技術平台。此計畫乃基於過去六年執行國家型計畫：「功能化奈米材料於生物檢測及分 析上的應用」之研究成果而發展出來之進一步的學術研發工作，此計畫除了將進行現有 操作技術標準化及檢驗試劑工業化製備外，本計劃將擴大與成大醫院、高雄醫學大學醫 院及長庚紀念醫院研發單位合作，進行較大規模臨床樣品測試，並且與醫院現有技術進 行比較及分析，期望在未來三年，能開發出有產業化及商品化價值的產品及服務。 在過去研究成果中，我們已經成功發展出奈米探針親和性質譜方法應用於癌症標 記分子檢驗學術研究部分，這個成果主要利用奈米探針上抗體抗原交互作用和基質輔助 雷射脫附離子化時間飛行式質譜儀，可快速偵測血漿中和癌症有關的微量蛋白質，我們 已經以胃癌為技術開發目標，分析超過三百名臨床癌症病人之血液樣品，這種可多元化 設計、穩定、製程經濟、操作簡易的奈米粒子，具同時檢測多重蛋白質之優勢，預期將 可以成為一種通用的方法，成為檢測疾病標記蛋白的有效工具，取代現有ELISA 方法， 節省複雜程序，快速提供更完整的癌症臨床診斷資料。 在這個計畫的主要方向架構上，我們提出計畫建立『產業化』之具體技術平台及相 關產品： (Ⅰ) 建立功能性奈米粒子-抗體共聚物之製備技術平台及標準流程。 (II) 設計及發展商業用之免疫質譜定量檢驗之標準試劑與量測模組。 (III) 建立多重癌症標記蛋白及分析技術平台，申請相關專利。 (Ⅴ) 發展質譜分析之生物資訊軟體，建立癌症標記蛋白與臨床病人之質譜分析資料庫。 (VI) 建立癌症病人蛋白質轉譯後修飾之資料庫，開發新穎生物標記蛋白結構。 癌症早期檢測技術是現今醫學領域相當重要之議題，且具有極大之商業價值。未來 三年，將與醫院研發單位直接合作，在病人樣品及資訊取得上，有相當大之研究優勢， 且在臨床檢測認證上，醫院已有相當經驗；因此只要專利、認證及策略聯盟之研發團隊 可建立，未來計畫將申請標準檢驗認證過程 (如；FDA 檢驗認證)，以技術轉移或技術入 股方式與國內、外醫院及藥廠合作，尋求最大之『產業化』利益。Item 功能化奈米粒子於生物檢測及分析上之應用(III)(行政院國家科學委員會, 2005-12-31) 陳家俊; 吳益群; 陳建添; 董成淵; 林俊成我們已發展出一種新技術，去使用功能化磁性奈米粒子，來辨認心臟病中所帶有的特定蛋白質標定物，這個技術也可用來偵測其他疾病標定物，且提供高靈敏度及快速的偵測效果，與一般現有的技術，也相較便宜。第二，我們利用矽螢光奈米管，載負核酸在奈米管中，這個特定之奈米管可進入細胞，並進行核酸釋放後作基因轉殖，這是世界上第一個利用利用矽奈米管來進行基因轉殖之工作。第三，我們已成功合成功能化量子點，利用聚合物包覆於量子點外面，這個聚合物量子為水溶性且生物相容性的，適合作為成生物標定上之用途。最後，我們已合成一系列之金奈米粒子包覆在醣類分子之中，這系列之奈米粒子，可用來標定特定之蛋白質，並研究其多重共價力鏈結上之研究，並可用來偵測疾病。Item 功能化奈米粒子於生物檢測及分析上之應用(I)(行政院國家科學委員會, 2003-12-31) 陳家俊; 陳建添; 董成淵; 林俊成; 吳益群Item 半導體奈米物質在發光元件上的應用及高排列性之半導體奈米線的製作(行政院國家科學委員會, 2001-07-31) 陳家俊Item 利用金奈米粒子於血糖檢測片效能提升之技術開發(行政院國家科學委員會, 2005-04-30) 陳家俊Item 非等方性半導體奈米粒子的製備、性質探討及其在生化與光電上之應用(I)光子晶體的化學製備與應用(II)(行政院國家科學委員會, 2002-07-31) 陳家俊Close packed 3-dimensional (3D) arrays of silica spheres assembled on an indium tin oxide (ITO) substrate surface have been prepared using sedimentation in the solution. Both galvanostatical and potentiostatical electrochemical depositions have been tested to infiltrate six different semiconductors, ZnSe, PbSe, CdSe, CdS, CdTe and GaAs, onto the 3D silica arrays. The detailed studies of deposition parameters such as current density, deposition time, concentrations of electrolytes, solvents and temperatures were performed to ensure the quality of resulting semiconductor films on the arrays. Following by the removal of the silica arrays, 3D macroporous structures made from those semiconductors were obtained and the structures exhibited 3D periodicity and uniformity. Clear diffraction peaks at ~1350 nm of CdSe and CdS macroporous films were observed.Item 功能化奈米材料於生物檢測及分析上之應用(III)(行政院國家科學委員會, 2008-07-31) 陳家俊; 林俊成; 吳益群; 陳玉如; 李百祺; 董成淵Item 一維奈米材料的成長、分析與功能化(2/3)(2004-09-08) 陳貴賢; 陳家俊; 王崇人; 林麗瓊; 吳季珍; 彭維鋒; 馬廣仁; 陳啟東; 呂宗昕; 莊敏宏; 陳俊維本計畫一年來 陳家俊 、林麗瓊、吳季珍、王崇人分別在Sb/sub 2/S/sub 3/、InN、GaN、ZnO、TiO/sub 2/、Ga/sub 2/O/sub 3/、Au等一維奈米材料的製備與特殊功能研究上有具體進展，除了有效製備各種奈米管、奈米線之外，我們更進一步研究其功能性的應用，以及特殊設計模式成長成為可行，有效促進下游的功能性應用研究。在光電特性分析上，彭維鋒利用同步輻射中心的X光吸收光譜(XANES)結合林麗瓊的電子束螢光光譜儀(Cathodoluminescence; CL)，以及可以對奈米大小尺寸的材料的電子結構，形貌、成分、螢光特性做有效分析。同時，UV Micro-Raman/PL系統在加裝325-nm光源之後，可以在有效再低溫下測量寬能距材料螢光與拉曼光譜，對本計畫光電特性的研究有極大幫助。在功能性應用方面，王崇人將研發出來的金奈米柱的表面電漿波應用於生物分子檢測，並且發展出光奈米光熱轉換的方法，可應用於生物晶片檢測及醫療聲波顯像上。陳啟東利用e-beam writer連結CNT並測其電性，在MWCNT上看到Columb oscillation。同時，呂宗昕與莊敏宏分別將CNT應用在鋰電池電極與場發射方面的研究，初步測 量顯示鋰電池充電量遠出過當前的文獻報告。呂宗昕也發展奈米結構鋰電池陽極材料，這配合奈米碳管鋰電池應用將有極大潛力。Item 奈米生醫之技術地圖(臺北市 : 行政院國家科學委員會技術資料中心, 2004-01-01) 陳家俊Item Photothermal cancer therapy via femtosecond-laser-excited FePt nanoparticles(Elsevier, 2013-01-01) C.-L. Chen; L.-R. Kuo; S.-Y. Lee; Y.-K. Hwu; S.-W. Chou; Chia-Chun Chen; F.-H. Chang; K.-H. Lin; D.-H. Tsai; Y.-Y. ChenFePt nanoparticles (NPs) have recently been revealed to be significant multifunctional materials for the applications of biomedical imaging, drug delivery and magnetic hyperthermia due to their novel magnetic properties. In this study, a newly discovered photothermal effect activated by the near infrared (NIR) femtosecond laser for FePt NPs was demonstrated. The threshold laser energy to destroy cancer cells was found to be comparable to that of gold nanorods (Au NRs) previously reported. Through the thermal lens technique, it was concluded that the temperature of the FePt NPs can be heated up to a couple of hundreds degree C in picoseconds under laser irradiation due to the excellent photothermal transduction efficiency of FePt NPs. This finding boosts FePt NPs versatility in multifunctional targeted cancer therapy.Item Fabrication of 2D Arrays of CdSe Pillars for Optics Applications(2002-05-26) Su, Y. W.; Wu, C. S.; Chen, C. D.; Chen, C. C.; Liu, H. L.Item Enhanced performance of photodetector and photovoltaic based on carrier reflector and back surface field generated by doped graphene(American Institute of Physics (AIP), 2012-08-13) C.-W. Chang; D.-Y. Wang; W.-C. Tan; I-S. Huang; I-S. Wang; Chia-Chun Chen; Y.-J. Yang; Y.-F. ChenWe report the influence of carrier reflector and back surface field generated by dopedgraphene on n-ZnO nanoridges/p-silicon photodetectors and silicon solar cells. It is found that the p-type graphene not only acts as an electron blocking layer, but also helps the collection of photogenerated holes. Quite surprisingly, the on/off ratio of the photodetector with the insertion of dopedgraphene can be increased by up to 40 times. Moreover, we demonstrate that typical silicon solar cells with the dopedgraphene, the cell efficiency can be enhanced by about 20%. Our approach would expand numerous applications for graphene-based optoelectronic devices.Item FeS2 Nanocrystal Ink as a Catalytic Electrode for Dye-Sensitized Solar Cells(Wiley-VCH Verlag, 2013-06-24) Y.-C. Wang; D.-Y. Wang; Y.-T. Jiang; H.-A. Chen; Chia-Chun Chen; K.-C. Ho; - H.-L. Chou; Chun-Wei ChenCalligraphic counter electrodes: An important photovoltaic application using FeS2 nanocrystal (NC) pyrite ink to fabricate a counter electrode as an alternative to Pt in dye-sensitized solar cells is demonstrated. FeS2 NC ink exhibits excellent electrochemical catalytic activity and remarkable electrochemical stability. ITO=indium-doped tin oxide.Item Preparations of Functionalized Nanoparticles and Their Applications for Biological Imaging and Labeling(2004-09-08) Dong, Cheng-Yuan; Wu, Yi-Chun; Lin, Chun-Cheng; Chen, Chieh-Tien; Chen, Chia-ChunMetal and semiconductor nanostructures of Au, core-shell II-VI semiconductor nanocrystals and silica nanotubes are prepared by solution syntheses. The surfaces of those nanoparticles were modified by several different biological molecules including short peptide chains, carbohydrates and dendrimers. The nanoparticles functionalized with specific ligands are used for bio-labeling and imaging purposes. The binding or interactions between the functionalized nanoparticles and specific receptors are investigated, and multi-valence effects are systematically studied. Multi-photon spectroscopy was employed to investigate the transdermal delivery pathway using fluorescent quantum dots as an indicator. New applications of those functionalized nanoparticles in a living cell will be also discussed.