研究計畫;;Research Plans

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利用奈米技術設計與製作大腸桿菌生物幫浦
(2008)
徐琅
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HSU LONG
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國立交通大學電子物理學系(所)
自 2005 年至今，我們執行一個三年期的國科會國家型奈米計畫：“利用奈米技術探討細菌與寄主細胞之交互作用”；藉由量測大腸桿菌（E. coli）外膜的第三型線毛（Type 3 Pili）的機械特性，探討線毛在感染過程中的黏附作用機制。我們和大腸桿菌相處三年，對這種會游泳的細菌之游泳能力產生相當大的興趣。我們好奇如果能適當安排一群大腸桿菌持續“游泳踢水”，並巧妙整合其踢水的方向與力量，或將可以發明一種水溶液中的生物幫浦。為此，在本計劃中我們希望先分析大腸桿菌游泳的力量與機制，進而適當運用這種自然的生物力量，最後設計並製作出一種生物幫浦。本計畫將分成以下三年逐步完成：第一年：採購一個可程式化相位調變器 PPM（Programmable Phase Modulator），外加在現有的雷射鑷夾上，以架設一套動態全像雷射鑷夾系統。然後利用PPM 來調控雷射鑷夾的光強度分布，以產生一個漩渦型捕捉亮環。第二年：將大腸桿菌侷限在漩渦型亮環內游泳，用以量化大腸桿菌游泳的速度與力量大小。然後調控不同的溫度、光損害、或酸鹼值等參數，最後找到大腸桿菌游泳（活性）的最佳條件。第三年：在最佳條件下，利用PPM 設計多樣性的捕捉圖案，用以整合一群大腸桿菌“游泳踢水”的力量與方向，最後製作出一種可在微流管道中控制水流流速的自然生物幫浦。