金属半导体奈米晶体在生物检测及分析上的应用.pdfVIP

金屬 、半導體奈米晶體在生物檢測及分析上的應用 楊正義 陳吉峰 葉怡均 陳正龍 陳家俊* 國立台灣師範大學化學研究所 * e-mail: t42005@cc.ntnu.edu.tw 摘 要 奈米科技 （Nanotechnology）的發展使得一些新的物理及化學性質陸續被發現 ，對於材料的研 發也開啟了一個新的方向 。本文將概要地介紹金屬及半導體奈米材料與生物分子結合 ，分別介紹應 用上的實例 。最後將簡單地敘述奈米晶體未來在生物科技上的發展趨勢及潛力 。 材料大致可分成三類 ：（一）直接由碳簇分子合成 ， 一 、前言 其衍生物製成薄膜 。（二）碳簇分子被包埋或接在有 隨著科技高速發展 ，日常生活用品將朝更微 機高分子 ，例如 ：PVK 、PPV 、PC 等 。（三 ）將碳簇 小 、精細化的方向前進 ，半導體工業已進步到現今 及其衍生物結合在無機化合物上(1) 。各種不同的化 的 0.13 微米 （μm）製程 。因此 ，在半導體材料的 合物在應用上可當作超導體 、光導體 、半導體 、強 研發上 ，奈米科技可以說是目前的趨勢 ，除了在半 磁性物質及新的光學材料(2) 。(四)除了材料的應用 導體的應用外 ，舉凡光電 、通訊 、醫學儀器等 ，都 外 ，將碳奈米管柱 （carbon nanotube）或 C60 應用 試圖將元件及儀器縮小至奈米大小 ，以增加其應用 在生物技術上極受科學家的青睞 。例如 MER 公司就 性 。此外金屬 、半導體奈米晶體材料本身的物理及 生產一系列包含有機官能基的碳簇化合物 ，有些公 化學性質 ，提供了另一個新的應用方向 ：因此如何 司則致力於生物奈米材料 ，如基因晶片 、生物探針 將金屬或半導體奈米粒子應用至生物疾病檢測或藥 在藥物發現 、篩選 、及診斷上的應用 ，有些則把焦 物篩選 （screening）已是科學家現今幾年重要的研 點放在藥物傳遞的研發 。 究目標 。 目前科學家已將生物材料應用的研究領域擴展 近幾年來奈米粒子與生物科技的研究工作 ，最 到生物感測器、藥物開發、蛋白質基組(Proteomics) 受注目的是利用碳簇衍生物 。自從 C60 的發現及大量 和環境檢測 。生物感測器若結合靈敏度強 、特異性 製備法的不斷發展以來 ，材料科學家一直對於利用 高的生物系統和微電子電路系統可以量測到分子尺 碳簇分子合成各式新材料抱著很高的興趣 。事實 度的訊號 。當分析物與生物接受器發生作用時 ，結 上 ，許多碳簇分子的物理及化學性質都非常新穎 、 構上的變化將會轉換成有測量效果的電流訊號 特殊 ，對於新材料的開發有很大的挑戰空間 。碳簇 (3,4) ，再經由電腦的輸出來讀取 。一般訊號轉換的方 ■ 667 ■ 物理雙月刊 （廿三卷六期）2001 年 12 月 的穩定性及多樣性 。研究發現表面包覆一層高子當 外殼的奈米粒子可藉由將藥物封入內部 ，使水溶性 的藥物不易遺漏在血液中 ，同時攜帶到特定位置