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以奈米技術改質茶葉黑色素並研究其抑制泡沫細胞及戴奧辛引起的細胞毒性之基因體分析
(2006)
黃國華
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HUANG GUEWHA STEVEN
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國立交通大學奈米科技研究所
黑色素是一種存在於植物、動物和微生物的獨特色素。黑色素主要功能在於保護生物免於太陽輻射的直接照射；黑色素不僅是個「顏色」，同時也是具有清除自由機活性功能的抗氧化劑，亦是重金屬的螯合劑，也對有毒有機分子具有強吸收性。黑色素本身無毒且具有生物親和力；是對抗有毒化學物和重金屬的天然保護劑。我們成功的在茶葉中萃取出在生理酸鹼值下可溶解的黑色素。茶葉黑色素是個具有單一分子量14 kD的均勻高分子。我們使用掃瞄式電子顯微鏡第一次發現到茶葉黑色素自組裝的奈米結構，同時也發現了茶葉黑色素的奈米晶體。對於黑色素的奈米粒子的物性、化性和生物特性方面的研究是非常重要的。從茶葉萃取出的黑色素無毒以及具有由其他黑色素取得來源相同的生物活性。對於蛋白質和有毒分子的強結合性使黑色素是一種很好的抗蛇毒劑。其抗氧化以及清除自由機活性的能力能保護果蠅免於benzidine的破壞。黑色素的保護能力甚至可以保護肝細胞免於hydrazine的直接破壞。此外，黑色素亦可以阻止acetaminophen對於肝臟的傷害。巨噬細胞是白血球的一種，可將身體的非特異性免疫反應，轉換成特異性免疫反應。早期心臟血管疾病是因為動脈粥狀硬化，高濃度的低密度脂蛋白在血管內壁氧化之後，改變巨噬細胞而形成泡沫細胞，一旦泡沫型細胞形成後，動脈便會加速硬化，造成平滑肌細胞增生、轉移，進一步導致血栓而壞死。因此，如何降低膽固醇、抑制氧化作用，是防止泡沫細胞形成的要務。戴奧辛被稱為世紀之毒，是一種劇毒的致癌物質。戴奧辛是無色、無味的多氯環氧多苯的有機化合物，不易溶於水，不容易形成氣體，在生物體內易溶於脂肪。戴奧辛的特性使其積聚於生物體中，經由食物鏈進入人體。戴奧辛進入人體後會與芳香族碳氫化合物調節基因，及其基因蛋白質作用，當此類蛋白質進入細胞核與DNA結合後，即造成基因密碼的錯讀，而可能引發癌細胞。因此，研究戴奧辛的分子作用機制以及基因調節是非常重要的。我們提出對於經奈米技術改質後的茶葉黑色素，在物性、化性和生物特性的研究。我們將測試奈米改質黑色素對巨噬細胞的影響，並評估奈米改質黑色素對戴奧辛細胞毒性的抑制。我們的特定目標為： 1. 利用奈米技術改質黑色素並研究其物理及化學特性 2. 研究奈米改質黑色素降低低密度脂蛋白在巨噬細胞堆積的分子機制 3. 研究奈米改質黑色素對戴奧辛細胞毒性之分子及基因體分析
奈米液珠和胜?-奈米金複合物奈米系統的熱力學及動力學研究
(2013)
黃國華
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HUANG GUEWHA STEVEN
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國立交通大學奈米科技研究所
在目前的生物醫學研究範疇中，生物分子與奈米介面的物理特性已儼然成為當今最重要的課題，尤其於組織工程與藥物釋放具有極大的應用價值。當奈米級表面與蛋白質進行物理性的交互作用，所產生的影響可能具有改變蛋白質結構形態，並導致蛋白質功能的未知變化。然而相關的主要結構性與物理性變化的研究至今仍處早期摸索階段。生物分子與奈米介面的交互作用有可能是專一性或非專一性的結合，而在本實驗室先前的研究發現，免疫球蛋白具有專一性辨識奈米金粒子的特性。(Huang, Chen et al. 2006; Chen, Hung et al. 2008; Chen, Hung et al. 2010; Hung, Pan et al. 2010)我們也發現奈米金粒子對於溶菌酶的物理性作用為非專一性反應，並影響溶菌酶的功能變化與外部構形，經由圓二色光譜(CD)分析得到，在溶菌酶與奈米金粒子作用後的確改變了蛋白質自身的二級結構，而構形的改變程度則取決於奈米金粒子的粒徑大小，尤其當奈米金粒徑小於2~3 奈米，其構形變化有明顯的提升。經NMR 液相光譜分析亦顯示溶菌酶蛋白質結構會被奈米金粒所影響，在TOXY 以及COSY 光譜分析結果中，溶菌酶與2nm 奈米金結合後在指紋區有輕微的頻率性改變，意味著溶菌酶的蛋白質構形變換是由於與2nm 奈米金反應後的結果。為了進一步研究奈米金粒子對溶菌酶蛋白質結構的影響，我們以 2nm、5nm 奈米金與溶菌酶共結晶的觀點作為探討，藉由結晶構形分子模型的分析可得到主要的結構變化。然而目前的實驗結果，仍難以對奈米金誘導蛋白質產生物理性結構變化現象作出一個完整的邏輯性規則。因此為了探討並歸類出奈米金與蛋白質構形之間的作用機制，我們利用胜肽分子與奈米金作結合，並以CD 光譜分析後發現蛋白質螺旋結構有顯著的改變。接續的實驗模型將以探討胜肽- 奈米金複合物的摺疊結構及熱力學為主軸。本計劃主要目的 1.分析胜肽分子與不同粒徑奈米金粒子接合後的分子構形變化。 2.研究以物理性熱力學參數改變胜肽分子與奈米金粒子的結合反應。 3.探討胜肽分子與奈米金粒子的動力學機制。
奈米液珠和胜?-奈米金複合物奈米系統的熱力學及動力學研究
(2012)
黃國華
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HUANG GUEWHA STEVEN
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國立交通大學奈米科技研究所
在目前的生物醫學研究範疇中，生物分子與奈米介面的物理特性已儼然成為當今最重要的課題，尤其於組織工程與藥物釋放具有極大的應用價值。當奈米級表面與蛋白質進行物理性的交互作用，所產生的影響可能具有改變蛋白質結構形態，並導致蛋白質功能的未知變化。然而相關的主要結構性與物理性變化的研究至今仍處早期摸索階段。生物分子與奈米介面的交互作用有可能是專一性或非專一性的結合，而在本實驗室先前的研究發現，免疫球蛋白具有專一性辨識奈米金粒子的特性。(Huang, Chen et al. 2006; Chen, Hung et al. 2008; Chen, Hung et al. 2010; Hung, Pan et al. 2010)我們也發現奈米金粒子對於溶菌酶的物理性作用為非專一性反應，並影響溶菌酶的功能變化與外部構形，經由圓二色光譜(CD)分析得到，在溶菌酶與奈米金粒子作用後的確改變了蛋白質自身的二級結構，而構形的改變程度則取決於奈米金粒子的粒徑大小，尤其當奈米金粒徑小於2~3 奈米，其構形變化有明顯的提升。經NMR 液相光譜分析亦顯示溶菌酶蛋白質結構會被奈米金粒所影響，在TOXY 以及COSY 光譜分析結果中，溶菌酶與2nm 奈米金結合後在指紋區有輕微的頻率性改變，意味著溶菌酶的蛋白質構形變換是由於與2nm 奈米金反應後的結果。為了進一步研究奈米金粒子對溶菌酶蛋白質結構的影響，我們以 2nm、5nm 奈米金與溶菌酶共結晶的觀點作為探討，藉由結晶構形分子模型的分析可得到主要的結構變化。然而目前的實驗結果，仍難以對奈米金誘導蛋白質產生物理性結構變化現象作出一個完整的邏輯性規則。因此為了探討並歸類出奈米金與蛋白質構形之間的作用機制，我們利用胜肽分子與奈米金作結合，並以CD 光譜分析後發現蛋白質螺旋結構有顯著的改變。接續的實驗模型將以探討胜肽- 奈米金複合物的摺疊結構及熱力學為主軸。本計劃主要目的 1.分析胜肽分子與不同粒徑奈米金粒子接合後的分子構形變化。 2.研究以物理性熱力學參數改變胜肽分子與奈米金粒子的結合反應。 3.探討胜肽分子與奈米金粒子的動力學機制。
奈米液珠和胜太-奈米金複合物奈米系統的熱力學及動力學研究
(2011)
黃國華
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HUANG GUEWHA STEVEN
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國立交通大學奈米科技研究所
在目前的生物醫學研究範疇中，生物分子與奈米介面的物理特性已儼然成為當今最重要的課題，尤其於組織工程與藥物釋放具有極大的應用價值。當奈米級表面與蛋白質進行物理性的交互作用，所產生的影響可能具有改變蛋白質結構形態，並導致蛋白質功能的未知變化。然而相關的主要結構性與物理性變化的研究至今仍處早期摸索階段。生物分子與奈米介面的交互作用有可能是專一性或非專一性的結合，而在本實驗室先前的研究發現，免疫球蛋白具有專一性辨識奈米金粒子的特性。(Huang, Chen et al. 2006; Chen, Hung et al. 2008; Chen, Hung et al. 2010; Hung, Pan et al. 2010)我們也發現奈米金粒子對於溶菌酶的物理性作用為非專一性反應，並影響溶菌酶的功能變化與外部構形，經由圓二色光譜(CD)分析得到，在溶菌酶與奈米金粒子作用後的確改變了蛋白質自身的二級結構，而構形的改變程度則取決於奈米金粒子的粒徑大小，尤其當奈米金粒徑小於2~3 奈米，其構形變化有明顯的提升。經NMR 液相光譜分析亦顯示溶菌酶蛋白質結構會被奈米金粒所影響，在TOXY 以及COSY 光譜分析結果中，溶菌酶與2nm 奈米金結合後在指紋區有輕微的頻率性改變，意味著溶菌酶的蛋白質構形變換是由於與2nm 奈米金反應後的結果。為了進一步研究奈米金粒子對溶菌酶蛋白質結構的影響，我們以 2nm、5nm 奈米金與溶菌酶共結晶的觀點作為探討，藉由結晶構形分子模型的分析可得到主要的結構變化。然而目前的實驗結果，仍難以對奈米金誘導蛋白質產生物理性結構變化現象作出一個完整的邏輯性規則。因此為了探討並歸類出奈米金與蛋白質構形之間的作用機制，我們利用胜肽分子與奈米金作結合，並以CD 光譜分析後發現蛋白質螺旋結構有顯著的改變。接續的實驗模型將以探討胜肽- 奈米金複合物的摺疊結構及熱力學為主軸。本計劃主要目的 1.分析胜肽分子與不同粒徑奈米金粒子接合後的分子構形變化。 2.研究以物理性熱力學參數改變胜肽分子與奈米金粒子的結合反應。 3.探討胜肽分子與奈米金粒子的動力學機制。
奈米金粒子藥物傳送系統之生物界面研究
(2007)
黃國華
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HUANG GUEWHA STEVEN
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國立交通大學奈米科技研究所
生物與表面的作用控制微粒子傳輸和交換進入生物系統。許多證據顯示生物表面於奈米尺度下，物理性質的影響變得重要。單純的生物表面物理性質變化可以引起生物反應，因此，對表面物理有基本理解，將有助於發展新世代藥物傳遞系統。我們利用金奈米粒子研究出免疫球蛋白的可撓性。由此可知，金奈米粒子是研究生物表面之最佳選擇。具體的目的是︰(1)研究奈米金粒子進入細胞的表面生物物理學 ( 2 )在細胞層級研究金奈米粒子進入細胞之分子機制 ( 3 )研究金奈米粒子傳遞至組織之表面生物物理學 ( 4 )發展具有組織專一性之金奈米粒子藥物傳遞系統。
學研合作計畫---分子生物電子平台系統整合與應用(II)
(2013)
黃國華
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HUANG GUEWHA STEVEN
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
[學研計畫] 分子生物電子平台系統整合與應用( I )
(2012)
黃國華
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HUANG GUEWHA STEVEN
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國立交通大學材料科學與工程學系（所）
高通量篩選為藥物開發一個不可或缺的核心。我們提出”蛋白質電晶體酵素分析”(pro-Ten)的平台，結合單分子平台的敏感性及多樣性進一步增加高通量篩選的靈敏性並簡化藥物開發的流程。酵素的抑制分子可為藥物開發的起點。檢測方式及高通量篩選往往是決定新藥開發成功的關鍵。不受基質濃度及目標物特性影響的極敏感一般化的檢驗方式有助於簡化藥物開發的流程。我們建立了單分子蛋白質電晶體的及時單分子酵素活性檢測平台。以抗體為基礎的蛋白質電晶體(pro-T)是由抗體與鍵結在電極上的奈米金粒子建構而成。Pro-T對結構敏感的特性提供了從單分子層次監控酵素活性的機會。 Pro-T可以藉由在酵素上鍵結而成為酵素電晶體。鍵結beta-galactosidase使此pto-T具有偵測水解乳糖的功能(pro-Tgal)。Pro-Tgal具有監控酵素水解反應時的基質結合、結構改變、水解並釋放末端糖、釋出半乳糖以及回復酵素原來結構。Pro-Tgal藉由電容曲線的波型及強度及時辨別非基質、基質、以及抑制物的結合。相同的敏感性及專一性也適用在其他酵素。預期達成的目標: 1. 建立高通量篩選平台以簡化藥物開發流程。將單分子偵測系統結合單分子螢光偵測方式。 2. 研究單分子酵素反應。 3. 將此技術應用於生物電子相關領域。此蛋白質電晶體可以進一步應用在單電池光電以及生物電路系統。
金奈米粒子的奈米毒性及免疫反應在藥物釋放及人工植入體之應用
(2009)
黃國華
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HUANG GUEWHA STEVEN
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國立交通大學奈米科技研究所
金奈米粒子的奈米毒性及免疫反應在藥物釋放及人工植入體之應用
(2010)
黃國華
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HUANG GUEWHA STEVEN
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國立交通大學奈米科技研究所
金奈米粒子的奈米毒性及免疫反應在藥物釋放及人工植入體之應用
(2008)
黃國華
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HUANG GUEWHA STEVEN
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國立交通大學奈米科技研究所
金屬奈米粒子毒性及肺部之藥物控放
(2010)
黃國華
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HUANG GUEWHA STEVEN
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國立交通大學奈米科技研究所
金屬奈米粒子毒性及肺部之藥物控放
(2009)
黃國華
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HUANG GUEWHA STEVEN
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國立交通大學奈米科技研究所
金屬奈米粒子毒性及肺部之藥物控放
(2008)
黃國華
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HUANG GUEWHA STEVEN
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國立交通大學奈米科技研究所