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陳秀美 教授 new

研究專長


研究領域

1.  研究以具有光敏感性的細菌視紫質(bacteriorhodopsin,BR)膜蛋白質為主軸,進行相關的基礎性研究及應用性開發

2.  細菌視紫質為古生Halobacterium salinarum嗜鹽菌之紫色細胞膜(purple membrane,PM)內的唯一蛋白質,具有單一方向光驅動質子泵(light-driven proton pump)光致變色、非線性光學與絕佳的穩定性與重覆使用性等特色,是除了綠色植物中的葉綠素外,被公認為是一種最簡單的光能量轉換生物分子,且最具有應用潛力之綠色光電材料之一。其應用範疇極廣,例如人工視網膜、三維光學記憶體、光開關、光電感測器、像緣檢測器、光學圖像單調濾波系統、防偽材料、生物晶片以及生質氫能與燃料電池之開發等多方面。我們在細菌視紫質上的研究主題與技術有:

l   膜蛋白的大量生產與純化

l   膜蛋白的基因突變

l   膜蛋白的化學修飾

l   生物光電晶片的開發

l   生物光電池的開發

l   人工視網膜晶片的開發

l   光循環中間態的量測

l   二倍頻響應的分析

l   於單晶體中參雜的探討

l   生物親和性固定化的開發

l   奈米粒子的結合及應用

l   生物檢測與生物分子作用分析的生物晶片應用

l   生質氫能的生產

 

目前研究方向

1.   蛋白質工程

利用基因工程之技術來改進基因重組蛋白質之特性及其純化與固定化程序,為本研究室的研究重點之一;所研究的蛋白質包括glutathione-S-Transferase (GST)N-carbamoyl-D-amino acid amidohydrolase (DCase)bacteriorhodopsin (BR)藉著基因工程我們於蛋白質之前後端加入一小段具有高特異性的親和性多胜肽,以簡化並整合此蛋白質之純化與固定化程序。目前所研究的親和標籤端為具有金屬親和性的 polyhistidine tag、GST tag、Strep tag以及我們自隨機胜肽組合庫中所篩選具有較高streptavidin (SAv) 親和性的多胜肽,探討的方向包括此親和標籤之效益、其對於蛋白質活性與穩定性之影響、以及於蛋白質固相再摺合復性程序上之應用。此外,利用基因之定點與定點隨機突變二種方法,我們探討影響蛋白質活性與穩定性的重要胺基酸位置,並進而利用突變法改進其特性。

2.   光電生物晶片

細菌視紫質(BR)為提煉自嗜鹽菌紫色細胞膜(PM)的一種光敏感性蛋白質,具有光驅動質子幫浦特性,其受光後會由細胞內側推出一個質子到細胞外,而造成PM細胞膜兩側的質子濃度差,可用來驅動電流。我們開發以BR為訊號轉換器的創新型光電生物感測器,可檢測生物分子或菌體與細胞。目前所開發晶片對微生物的感測菌數可低於1 cfu/mL 濃度:對奈米金標幟生物分子,靈敏度則可低於20 fM,堪稱目前靈敏度最高的微生物檢測器:且晶片的光應答穩定性極佳,重覆光照射近百次以上,其光電活性仍無任何衰減,極適合開發為自動化線上檢測之生物感測器。此外,我們結合半導體奈米粒子與BR,成功開發生物光電池。目前我們也結合微流體晶片技術,開發適合商業化各種BR晶片。

 

2013-2016年研究計畫

1.高靈敏度注流式即時微生物光電檢測晶片系統之開發

2.高靈敏性泛用型微生物免疫光電檢測晶片之開發

3.氧化石墨烯於紫膜光電晶片之應用

2014-2017年著作選列/代表近作

1.  Chen, HM*, Jheng, KR, Yu, AD. Direct, label-free, selective, and sensitive microbial detection using a bacteriorhodopsin-based photoelectric immunosensor. Bions. Bioelectron. (2017), 91, 24-31.

2.  Chen, HM*, Jheng, KR, Yu, AD, Hsu, CC, Lin, JH. Intercalating purple membranes into 2D beta-alanine crystals to enhance photoelectric and nonlinear optical properties. J. Taiwan. Inst. Chem. E. (2016), 64,1-8.

3.   Shiu, PJ, Chen HM, Lee, CK*. One-Step Purification of delipidated bacteriorhodopsin by aqueous-three-phase system from purple membrane of Halobacterium, Food Bioprod. Process (2014)92, 113-119.

4.   Chen, HM*, Lin, CJ, Jheng, KR, Kosasih, A, Chang, JY. Effect of graphene oxide on affinity-immobilization of purple membranes on solid supports. Colloids Surf. B Biointerfaces (2014), 116, 482-488.

 

 

 

 
 
最後更新2017/07/31
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