Synchronous Measuring Technique and Verification For the Development of the Biosensor Platform by Chip Surface Modification with Bithiophene Biolinker — A Module Developed For the Interaction of Interferon-gamma Recombinant Protein and Its Antibody
Date Issued
2016
Date
2016
Author(s)
Tsai, Pei-I
Abstract
技術的創新應用不僅加速了科技知識的普及化，也增進了知識的再加值化。自2003年4月人類基因圖譜宣布完全解碼後，生醫領域的趨勢乃聚焦於蛋白質體的研究，而研究蛋白質體學所需的技術或設備，則以具有即時(real-time)、無標記(label-free)、可直接監測生物分子間相互作用情形的生物感測器最具競爭優勢。 本研究整合臺大奈米生醫微機電系統研究群累積多年之研發基礎-光生化形生醫晶片檢測儀（OBMorph），及電化學阻抗譜系統(EIS)技術於一新創檢測平台上，使用自製型感測晶片搭配本團隊自行合成之電誘導型雙噻吩生物連結分子作為鍵結蛋白質的橋接物，藉由表面電漿共振(SPR)技術反射光的相位變化及電化學氧化還原反應，同步量測丙型干擾素(interferon-gamma, IFN-γ)與其抗體間的結合作用，以相互驗證檢測平台的效能。此外，本研究亦驗證雙噻吩生物連結分子用於SPR商用儀器和晶片之適用性，平行開發檢測自體免疫型之抗丙型干擾素抗體(anti-IFN-γ Ab)的優化試驗程序。 實驗結果顯示，本研究團隊開發之檢測平台和生物連結分子皆具有優異的量測性能，同步以電化學量測系統整合於OBMorph平台，利用雙噻吩生物連接分子的導電特性可以同步量測丙型干擾素12.8 pM ~ 1000 nM的濃度，並具多功整合型生物感測平台獨特的靈敏度和靈活性。同時也成功證實雙噻吩生物分子可用於固定抗體或抗原，雙向檢測抗體-抗原或抗原-抗體，故為一有效的生物連結分子。雙噻吩基晶片固定IFN-γ的訊號響應為聚葡萄醣晶片的8.31倍，而分析物的訊號響應可再增為2倍，顯示出其高靈敏度的特性。所測得抗丙型干擾素抗體濃度為0.67 nM ~ 83.33 nM範圍，以3.33 nM的濃度進行六次再生循環測試之感測訊號耗損小於1%，再現性表現優良。本研究所開發之檢測程序模型簡化便捷，不僅具大量、 可快速篩檢潛伏性結核病或定量自體免疫病灶，襄助臨床診治與用藥判斷的潛能，且具有時間和成本的優勢。 聯合國防治結核病的重點工作之一，即為發展更適切且可用在第一線的診斷工具。此外，據市場分析，2015年至2020年全球免疫分析市場規模將增長70億美元，而生物感測器市場規模則將增長95.3億美元。因此，生物分子交互作用分析，尤其是抗體與抗原之間的親和作用力，在生命科學研究、新藥開發與醫學臨床檢驗等領域的應用益發重要。本研究結果證實了研究團隊所開發的即時、無標記的檢測方法與系統-雙噻吩基生物感測系統可應用於檢測潛伏型結核菌感染之生物標誌物IFN-γ和anti-IFN-γ Ab，即時監測與分析生物分子間的相互作用，所得結果更證明其為高靈敏度的生物感測器，同步的量測系統與數據則可加速臨床的診斷與處置，而anti-IFN-γ Ab檢測模組的開發，對於自體抗體的檢測程序及感測晶片的再生循環試驗，也提供了進一步臨床研究的應用及縮短檢測時間與降低成本的效益。希冀，本研究成果對於未來技術研發的運用、疾病的防治或多元的應用上，具有為本土性發展體外檢測器材帶來實質的助力，並得使其更臻完善的潛能。
Subjects
biosensor
autoantibody
interferon-gamma
surface plasmon resonance
ellipsometry
electrochemical impedance spectroscopy
bithiophene biolinker
biochip
real-time
label-free
Type
thesis
File(s)![Thumbnail Image]()
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Name
ntu-105-D98525012-1.pdf
Size
23.54 KB
Format
Adobe PDF
Checksum
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