新科技－細胞檢測專題

活體細胞行為之光、電與力學即時監測技術發展 [ 下載 PDF ]

張景裕, 陳盈廷, 沈孟儒, 張憲彰

細胞如何感知其外部環境的變化，並據以作出適當的對應，一直是細胞生理研究的熱門話題。人們試著操控物理性、化學性以及生物性等不同刺激方式，藉由細胞對這些刺激所產生的代謝、趨化、胞內分子調控以及凋亡等反應，企圖解開複雜的細胞生理反應機制。因應此一研究需求，各種不同細胞監測技術陸續被開發，用以觀察細胞內外不同的生理反應。本文回顧過往細胞檢測相關技術，就細胞分泌、蛋白質調控以及細胞力學等不同研究標的，比較各別檢測技術優勢以及使用限制，並探討不同方法相互整合可能產生的優點，嘗試歸納未來細胞監測技術整合與應用的趨勢。

利用螢光生命期顯微術觀測細胞新陳代謝過程 [ 下載 PDF ]

林伯彥, 郭宗霖, 高甫仁

氧化磷酸化是細胞代謝裡一個重要的生化過程，且與生物體內能量生成與利用有關。參與過程的重要分子－NADH 具有自發螢光的特性，使我們能利用螢光技術進行非侵入式的觀測及研究。在本研究裡，利用螢光生命期顯微技術觀察細胞代謝過程中 NADH 自發螢光生命期的變化，希望能建立生命期參數與細胞生理 (細胞密度、凋亡與壞死) 及病理狀態 (阻斷電子傳遞鏈) 間之關連性。

奈微米流體系統應用於單一細胞及次細胞等級之生物分子分析 [ 下載 PDF ]

吳仁貴, 楊重熙, 錢景常, 曾繁根

細胞扮演著生命最小單位的重要角色，個體的特殊性皆來自細胞的影響，而對細胞的研究提供吾人對生命特徵功能之了解。生物分子或次細胞的物質，若能透過高效率和高敏感度的檢測分析，進而解釋一些重要的生理過程，將有助於了解其中奧秘。由於以群體細胞平均行為表現的傳統實驗方式，具有無法得知單一細胞處於某週期狀態下的行為表現之缺點，也無法滿足對環境刺激反應敏感或罕見的細胞研究需求，因此科學家開發了對單一細胞研究的各種技術。奈微米流體系統搭配與生物分子尺寸相符的微小元件，有助於操控單一細胞或其濃度等級之生物分子，同時利用奈米尺度的效應，縮短樣本與感測器的反應時間，將有效提升檢測的靈敏度。

電化學式細胞活性檢測晶片的發展 [ 下載 PDF ]

袁佳吟, 傅世宇, 吳靖宙

藥物或生醫材料的開發有賴於大量的動物實驗，但近年來大眾對此種強加動物痛苦的行為產生反感，因此若能結合微流體控制、細胞培養與非侵入式感測器製作的技術，發展出以細胞為感測器的生物晶片，將可直接並快速地瞭解生命體對外界刺激的反應。此晶片的開發將有效地減少動物實驗，成為生技領域中的熱門產業。本文中將針對細胞活性評估原理、細胞活性檢測晶片的發展，及現有之實際應用，作一概述。

淺談奈米微粒進出細胞的行為模式及機制 [ 下載 PDF ]

瞿立威, 吳立真, 楊重熙

Nano 來自希臘字，為10 的冪次字首，奈米 (nanometer, 10⁻⁹ m) 即為一公尺的十億分之一，約是人類頭髮直徑的百分之一，10 倍於氫原子直徑大小 (10⁻¹⁰ m)，是一種長度單位，十億分之一公尺。當物質小到奈米尺寸時，將有別於塊材或分子狀態，會產生新特性，包括量子效應及表面效應等。這樣新特性的產生引發許多新的用途，當然新的問題也伴隨著產生。一般而言，小分子藥物進入身體後擴散至全身，雖然治療了病灶卻也帶給其他正常組織副作用。而利用奈米微粒當作藥物載體，可持續適量的釋放藥物，避免短時間內大量藥物攝入，造成強烈副作用。此外，奈米微粒藥物載體也可能躲避免疫系統，並有效地將藥物送入目標細胞，達成降低副作用的目的。但要設計這些新穎藥物傳遞模式，必須先通盤了解奈米微粒進入目標細胞的機制，才能有效治療病灶。隨著新穎奈米材料的應用越普及，人們暴露於這些奈米材料中將不自覺地攝入體內，而這些奈米物質對人體的影響也需加以評估，以減少其帶來的傷害，這些安全評估須建立在奈米微粒進入組織細胞所產生的影響上。本文引用目前發表之相關科學報導，深入淺出地討論當生物基本構成單元的細胞遇到奈米微粒所發生的現象。

細胞機械特性如何影響組織生理效應 [ 下載 PDF ]

鄭友仁, 毛建平, 謝達斌

隨著奈米量測技術日趨精進，細胞物理性質方面研究正逐步萌芽發展，本文著重於細胞物理性質探討，並從力學觀點，解釋細胞的機械特性及其對組織生理之影響，進而瞭解細胞是如何經由相關力學行為，促使細胞與基材之間產生交互作用，誘發各種細胞生理機制。

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高場不對稱波形離子移動能譜術 [ 下載 PDF ]

陳崇宇, 李茂榮

高場不對稱波形離子移動能譜術，為一種可在大氣壓環境下分離氣態離子之新技術，其優點為可減少背景之干擾、增加分析之訊號雜訊比，以及具有分離同分異構物之能力。本文將介紹高場不對稱波形離子移動能譜術之原理及影響分析結果之相關參數，並將對於該技術在藥物分析、同分異構物分離以及蛋白質體學之應用作一簡單回顧。

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多功能週期性奈米孔洞碳－二氧化鈦複合材料之特性分析與應用 [ 下載 PDF ]

黃俊賢, 張珮怡, 董瑞安

孔洞結構材料的合成與應用在近年來受到廣泛的重視與發展，具有可調控的孔洞結構 (表面積、孔洞大小、孔洞對稱性) 以及不同組成分的材料陸續被提出，然而許多功能性中孔洞結構材料，如光電材料、電極材料及感測器材料等，卻受限為非晶型結構，而限制其在磁學、光學及電化學等儀器方面的發展與應用。許多專家學者致力於多成分及多功能性中孔洞結構複合材料的開發與應用，結合金屬或金屬氧化物來增加材料的新穎性與功能性。目前此類規則性中孔洞材料在各領域均展現出優越的應用特性，除具有規則型孔道與孔洞、高比表面積和孔洞體積的優點外，更因有連續可調控之孔洞大小與可進行表面官能基修飾等優點，不僅將分子篩由微孔洞擴展至中孔洞範圍，並可應用在藥物傳遞、催化反應、生物醫學以及鋰離子電池之電極材料上。本文將以碳－二氧化碳為例，介紹多功能週期性中孔洞材料的製備、特性鑑定所需儀器之原理與意義，同時討論此類結構性材料在環境與能源領域的可能應用。

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工業界太陽能電池檢測技術簡介 [ 下載 PDF ]

戴鴻名, 王浩偉

台灣太陽光電產值已經名列全球第四，未來在帶動周邊設備與服務產業上，太陽光電產業被賦予高度期盼。檢測技術是太陽能產業中重要的一環，它兼具管控品質與搜尋製程參數之雙重角色。不過，相較於實驗室離線分析法，一般較少有工業用太陽電池檢測技術與規格對外揭露。因而本文由分析工業界生產矽晶太陽能電池時遭遇之問題為始，敘述當前工業界選擇一檢測技術的緣由與技術關鍵處。為便於說明，生產矽晶太陽能電池過程，檢測工作在此被分為四個區塊，分別是晶片初步篩檢、晶片蝕刻粗化前後篩檢、抗反射膜檢測及網印結果檢測。本文回顧這些檢測工作中所援用之技術原理、檢測標準，以及目前制訂中之檢測標準，以作為研究人員之參考。

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多角度臉部辨識 [ 下載 PDF ]

林建良, 陳俊仁

在所有臉部辨識與臉部偵測的研究中，提升辨識正確率與增快辨識速度是共同的研究目標。為了達到此目標，輸入影像與前處理步驟就顯得非常的重要，好的輸入影像與前處理可大大地提升後續辨識的準確率。在本文中利用臉部特徵來判斷臉部旋轉角度，再利用此計算出該角度臉部的模樣，以供辨識系統做判斷。藉由膚色區域切割與橢圓偵測，即可找出臉部位置，再依據擷取的臉部影像，利用特徵垂直的集中性，判斷人臉轉動角度及方向。而模擬計算方法為取得臉部各特徵點之數值，再利用內插法，計算出三維的虛擬臉部模型。完成上述方法的旋轉偵測，再配合虛擬資料庫的比對，即可以有限的判別資訊達到最好的判別率與最大的判別角度。