藉由奈米結構化表面引導蛋白質形成規律狀排列

摘要

Part I 中文摘要 第一型膠原蛋白(collagen type I)是細胞外間質(extracellular matrix ECM)中含量最為豐富的蛋白質，是由三條多胜?鏈(polypeptide chain)纏繞在一起形成具有三螺旋(triple-helix)結構的纖維(fibril)，長度約有300 nm長，直徑約為1 5 nm，各次單元之間具有一暗帶間隙(D-band)，約隔67 nm就會出現一次。其?能為提供細胞間生長所需要的支架之用，進而引發一系列的訊息傳遞，故常被用來研究細胞間的相互作用。由於第一型膠原蛋白通常於一般基材表面上會隨機聚集成為纖維絲團塊，甚至形成孔洞凝膠結構，故在生醫材料應用上產生諸多限制，因此本研究的目的在於結合表面化學修飾法及微奈米製程技術，將一般基材表面進行修飾，使之產生具有多種官能基及特定奈米結構的表面，而使膠原蛋白能選擇性地分布於修飾過後的基材表面上，最終形成特定的膠原蛋白微奈米結構。 於本研究中，我們利用有機矽烷自組裝薄膜(organosilane self-assembled monolayers)及多種微奈米製程技術，製作多種奈米結構化的表面，當膠原蛋白分子吸附於此類奈米結構化的表面時，會自發地進行自組裝(self-assemble)過程，形成奈米纖維絲結構，藉由原子力顯微鏡(atomic force microscopy AFM)的高解析影像分析，我們發現多種截然不同的奈米纖維絲結構，以及膠原蛋白網狀奈米結構生成於奈米結構化的表面上，可直接藉由模板搭配第一型膠原蛋白則可得到由第一型膠原蛋白纖維組成的規律奈米結構。並成?利用所得到的第一型膠原蛋白奈米結構調控細胞，使細胞伸出?多絲狀偽足(filopodia)，且會順著底下的膠原蛋白奈米結構生長。此結果證實可利用所得到的各式第一型膠原蛋白奈米結構可調控細胞行為，使細胞產生變化，未來若將此第一型膠原蛋白奈米結構做成多層，形成立體結構，即可更加模擬體內細胞所處環境，以利研究細胞外間質和細胞間的作用。 Part II 中文摘要 Particle lithography先前已被證明為一簡單、便宜、高通量(high throughput)排列蛋白質的方法，但其形成的奈米結構只能侷限於奈米環和奈米洞，並無法隨意調控出所要的奈米結構。由於流體揮發時會牽動其中的物質移動，當流體中溶劑揮發完物質即會沉積於此處，代表可以藉由流體揮發來控制物質的沉積處，因此本研究目的在於是否能利用奈米粒子與基材之間的間隙所造成的奈米流體來控制牛血清白蛋白的排列，以發展簡易方式形成各式不同的蛋白質奈米結構。 從實驗結果中，觀察到的確能藉由溶液蒸發後殘留於奈米球模板內的奈米流體和牛血清白蛋白濃度調控出四種不同的奈米結構─奈米環、奈米環間有奈米線連結、奈米環間有奈米線連接加上奈米點堆積和奈米洞，且這些奈米結構是不容易用其他方法製作出來，因此若能更加了解奈米流體的形成機制，再搭配不同的奈米模版，或?可以製作出更多不同的奈米結構。

獎項日期	2016 7月 6
原文	???core.languages.zh_ZH???
監督員	Jie-Ren Li (Supervisor)