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使用官能化石墨烯製備電極的葡萄糖生物感測器之開發及其在3D生物反應器之運用

為了解決simply酵素的問題，作者卓加育 這樣論述：

生物反應器是近年來興起的一個提供藥物篩檢之平台，現行2D細胞培養僅提供單層細胞進行藥物篩檢，這些2D單層細胞與體內3D空間結構細胞的功能與生理並不相同。此外歐盟2013年3月實施動物試驗禁令，而2D細胞培養藥物篩檢方式仍需要後續大量動物實驗來驗證，因此開發出藥物開發所需的3D 細胞培養技術有其必要與產業需求。本研究使用真空抽氣過濾方式製作了一石墨烯薄膜電極應用於葡萄糖感測器。電極製作方式以大氣電漿添加官能基於石墨烯混和液並且透過真空抽氣過濾法製備。電極完成後，將葡萄糖氧化酶固定在石墨烯電極上，做為感測層，再將Nafion塗覆在最外層作為感測器之選擇性薄膜。本研究選用具生物相容性之聚對二甲苯作

為感測器之基材與封裝層，以減少感測器對微流體中細胞的排斥反應。完成後的葡萄糖感測器具可撓性，並能夠達到良好之監測葡萄糖濃度變化。實驗中，使用電化學循環伏安法在修飾前與修飾後的石墨烯電極上進行了不同流速與濃度之葡萄糖電化學分析，並以此繪製出電流與水中葡萄糖濃度之校正曲線圖，藉由此曲線圖可計算出葡萄糖感測器之靈敏度及線性關係R2得出感測器之可靠度，再以計時安培法得知應答時間。結果顯示，本研究所提出的感測器具可撓性，可因應隨著生物反應器在培養細胞與觀測細胞生長的過程中需要不斷的移動而改變形狀避免感測器電極破壞。在一般檢測環境下感測器靈敏度為12.5 uA/mM cm2，響應時間約10秒，線性範圍0

mM ~ 15 mM。而微小化設計的微流道感測電極可以完整貼附並與製備的簡易微流道結合。經實驗驗證，其靈敏度為12.5 uA/mM cm2，在流量0.45 mm3/s與1.8 mm3/s不影響其0 mM ~ 15 mM之線性範圍，符合一般癌細胞培養之葡萄糖濃度範圍。