TWI744709B - 經修飾的導電結構及其製備方法 - Google Patents

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Abstract

一種經修飾的導電結構，包含一導電基材以及設置於導電基材之一表面上的一聚合物膜。聚合物膜與導電基材之間具有一化學鍵結，聚合物膜包含如下所示之重複單元：

Description

經修飾的導電結構及其製備方法
本揭露係有關於一種經修飾的導電結構及其製備方法，特別係有關於一種經聚合物膜修飾的導電結構及其製備方法。
近年來，植入式裝置在生物醫學領域蓬勃發展，全球植入式醫療器材市場亦快速成長。植入式醫療器材在臨床應用上可用以診斷流行疾病、檢測初期的癌症以及長期監測慢性疾病等。一般而言，經常使用金屬材料製成的探針，將體內的生物訊號轉換成可判讀的訊號，其中金與鉑具有高度導電性、延展性、生物相容性以及抗腐蝕性等特性，因此被視為製作體內檢測探針或電極的較佳材料。
然而，植入式裝置因在體內與組織接觸易產生生物沾黏(biofouling)及生物附著等現象，因此導致植入的裝置故障或失效。為了延長植入式裝置的使用年限及改善其效能，對於裝置表面(特別是導電結構的表面)的抗非專一性生物附著能力的需求也逐漸增加。
目前常使用的方法包含以修飾材料對探針電極的表面進行修飾及改質，以提升抗生物沾黏能力。改質的方法主要為物理性修飾，藉由物理性方式將修飾材料附著於探針電極上的表面，阻抗較高，且修飾材料容易隨著時間脫落，不僅可能會造成患者健康層面的隱憂，訊號靈敏度亦會逐漸降低，不適合於長時間的生物醫學檢測應用。
承前述，雖然目前存在之用於植入式裝置的導電結構可大致滿足它們原先預定的用途，但仍無法符合長時間植入的需求。
根據本揭露一些實施例，提供一種經修飾的導電結構，包括：一導電基材；以及一聚合物膜，設置於該導電基材之一表面上，該聚合物膜與該導電基材之間具有一化學鍵結，該聚合物膜包括如下所示之重複單元：
Figure 02_image001
式(I) 其中，A為一抗沾黏分子基團；B為一含硫基團或一含氮基團；R為一單鍵或一第一連接基團；C為-L-E，其中L為一第二連接基團，E為一酵素單元；x及z各自獨立為0或1至10000之整數，y為1至10000之整數；o為0或1至50之整數，且當o為1至50之整數時，m及n各自獨立為0或1至50之整數。
根據本揭露一些實施例，提供一種經修飾的導電結構的製備方法，包括：提供一導電基材；使用如下列式(II)所示的一第一單體於該導電基材之一表面上形成一自組裝單層膜(self-assembly monolayer)，且該自組裝單層膜與該導電基材的該表面之間具有化學鍵結，其中，於式(II)中，B為一含硫基團或一含氮基團；R為一單鍵或一第一連接基團；o為0或1至50之整數，且當o為1至50之整數時，m及n各自獨立為0或1至50之整數；以及
Figure 02_image005
式(II) 提供一單體組成物進行一聚合反應，以使該單體組成物與該自組裝單層膜聚合形成一聚合物膜，其中該單體組成物包括該第一單體、一第二單體、一第三單體或上述之組合。
為讓本揭露之特徵、或優點能更明顯易懂，下文特舉出實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
以下針對本揭露提供的經修飾的導電結構及其製備方法作詳細說明。應瞭解的是，以下之敘述提供許多不同的實施例，用以實施本揭露一些實施例之不同樣態。以下所述特定的元件及排列方式僅為簡單清楚描述本揭露一些實施例。當然，這些僅用以舉例而非本揭露之限定。在不同實施例中可能使用重複的標號或標示。這些重複僅為了簡單清楚地敘述本揭露一些實施例，不代表所討論之不同實施例及/或結構之間具有任何關連性。
此外，應理解的是，雖然在此可使用用語「第一」、「第二」、「第三」等來敘述各種元件、組件、區域、層、部分及/或截面，這些元件、組件、區域、層、部分或截面不應被這些用語限定。這些用語僅是用來區別不同的元件、組件、區域、層、部分或截面。因此，以下討論的一第一元件、組件、區域、層、部分或截面可在不偏離本揭露之教示的情況下被稱為一第二元件、組件、區域、層、部分或截面。
本揭露實施例可配合圖式一併理解，本揭露之圖式亦被視為揭露說明之一部分。應理解的是，本揭露之圖式並未按照比例繪製，事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸以便清楚表現出本揭露的特徵。此外，示意性地繪示結構及裝置以簡化圖式。
在文中，「約」、「大約」、「實質上」之用語通常表示在一給定值或範圍的20%內，較佳是10%內，更佳是5%內，或3%之內，或2%之內，或1%之內，或0.5%之內。在此給定的數量為大約的數量，亦即在沒有特定說明「約」、「大約」、「實質上」的情況下，仍可隱含「約」、「大約」、「實質上」之含義。
此外，用語「介於第一數值至第二數值之間」表示所述範圍包含第一數值、第二數值以及它們之間的其它數值。
除非另外定義，在文中使用的全部用語(包含技術及科學用語)具有與本揭露所屬技術領域的技術人員通常理解的相同涵義。能理解的是，這些用語例如在通常使用的字典中定義用語，應被解讀成具有與相關技術及本揭露的背景或上下文一致的意思，而不應以一理想化或過度正式的方式解讀，除非在本揭露實施例有特別定義。
根據本揭露一些實施例，提供一種經修飾的導電結構，包括：一導電基材；以及一聚合物膜，設置於該導電基材之一表面上，該聚合物膜與該導電基材之間具有一化學鍵結，該聚合物膜包括如下所示之重複單元：
Figure 02_image001
式(I) 其中，A為一抗沾黏分子基團；B為一含硫基團或一含氮基團；R為一單鍵或一第一連接基團；C為-L-E，其中L為一第二連接基團，E為一酵素單元；x及z各自獨立為0或1至10000之整數，y為1至10000之整數；o為0或1至50之整數，且當o為1至50之整數時，m及n各自獨立為0或1至50之整數。
在一些實施例中，前述經聚合物膜修飾的導電結構，所述聚合物膜係以自組裝單層膜(self-assembly monolayer，SAM)為基礎進行特定導電高分子單體的聚合，以形成具有良好導電、抗生物沾黏特性及/或酵素感測功能的導電聚合物膜。
請參照第1圖，第1圖顯示根據本揭露一些實施例中，經修飾的導電結構10的結構示意圖。應理解的是，在一些實施例中，可於以下所述經修飾的導電結構10添加額外特徵。如第1圖所示，經修飾的導電結構10可包含導電基材102以及形成於導電基材102的一表面102a上的聚合物膜104。此外，聚合物膜104與導電基材102之間具有化學鍵結。在一些實施例中，聚合物膜104與導電基材102之間藉由共價鍵接合。在一些實施例中導電結構10可作為一電極。
所述導電基材102的材料可包含導電材料、半導體材料或前述之組合。在一些實施例中，導電基材102的導電材料可包含金屬，例如，金(Au)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銥(Ir)、鈦(Ti)、鋼、不鏽鋼、金合金、鉑合金、鉑合金、鋁合金、銥合金、鈦合金或前述之組合，但不限於此。在一些實施例中，導電基材102的導電材料可包含非金屬材料，例如，導電氧化物、碳材或前述之組合。舉例而言，導電氧化物可包含銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)、 摻氟氧化錫(fluorine-doped tin oxide，FTO)、氧化錫(tin oxide，SnO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide，IZO)、氧化銦鎵鋅(indium gallium zinc oxide，IGZO)、氧化銦錫鋅(indium tin zinc oxide，ITZO)、其它適合的導電氧化物或前述之組合，但不限於此。碳材可包含導電石墨、碳黑、碳奈米管、石墨烯、或前述之組合。在一些實施例中，碳材可為複合材料(composite material)。再者，所述半導體材料可包含矽(Si)。在一些實施例中，導電基材102可為半導體材料所形成的塊材。在一些實施例中，導電基材102可包含表面具有導電材料之半導體材料。
在一些實施例中，聚合物膜104包含如式(I)所示之重複單元：
Figure 02_image001
式(I) 其中，A為抗沾黏分子基團；B為含硫基團或含氮基團；R為單鍵或第一連接基團；C為-L-E，其中L為第二連接基團，E為酵素單元；x及z各自獨立為0或1至10000之整數，y為1至10000之整數；o為0或1至50之整數，且當o為1至50之整數時，m及n各自獨立為0或1至50之整數。
聚合物膜104主要由導電高分子單體衍生物所形成。如式(I)所例示，聚合物膜104主要由3,4-乙烯二氧噻吩(3,4-ethylenedioxythiophene，EDOT)的衍生物聚合而成，其聚合物已知具有良好的生物相容性，且不易誘發免疫發炎反應。根據一些實施例，x及z各自獨立為0或介於1至10000之間的整數，例如介於1至5000之間的整數，y為介於1至 10000之間的整數，例如介於 1  至 1000。詳細而言，在一些實施例中，x及z可為0，且y可為1至5000之整數。在一些實施例中，z可為0，x不為0，且x可為1至5000之整數。在一些實施例中，x可為0，z不為0，且z可為1至1000之整數。
於式(I)中，B為可與導電基材102形成共價鍵結的基團，B亦可稱為錨釘基團(anchor group)。承前述，根據一些實施例，B為含硫基團，例如，可具有雙硫鍵，在適當的環境中雙硫鍵可還原為巰基(thiol)，使得如式(I)所示的重複單元可與導電基材102的表面形成共價鍵結。或者，根據一些實施例，B為含氮基團，例如，可具有苯胺基(aniline)，可與導電基材102的表面形成共價鍵結，增強表面之修飾的聚合物膜104的穩定度。更具體而言，根據一些實施例，B可為二硫戊環(1,2-dithiolane)、硫基(thiol)、苯胺(aniline)、重氮鹽(diazonium salt)或前述之組合。
承前述，根據一些實施例，R為單鍵，亦即，B可藉由直鏈烷基與3,4-乙烯二氧噻吩連接，例如，C2 -C50 的直鏈烷基。在一些實施例中，B可藉由乙基(ethyl)、丙基(propyl)、正丁基(n-butyl)、正戊基(n-pentyl)、正己基(n-hexyl)、正庚基(n-heptyl)或正辛基(n-octyl))等與3,4-乙烯二氧噻吩連接。
根據一些實施例，R為第一連接基團，亦即，B可藉由額外的第一連接基團與3,4-乙烯二氧噻吩連接。在一些實施例中，第一連接基團可為酯(ester)、醯胺(amide)、硫酯(thioester)、醚(ether)、胺(amine)、酮(ketone)、硫化物(sulfide)、碳酸鹽(carbonate)、胺基甲酸酯(carbamate)或前述之組合。
此外，根據一些實施例，於式(I)中，o大於1，複數個R之間可彼此相同或不同，或部分相同且部分不同，換言之，-(CH2 )m -、-R-及-(CH2 )n -可隨機重複排列且重複的R可具有相同或不同結構。
此外，於式(I)中，A為抗沾黏分子基團，可降低聚合物膜104的生物沾黏性(anti-biofouling ability)。在一些實施例中，A為具有兩性離子特性(zwitterionic)的基團。根據一些實施例，A為甜菜鹼(betaine)、胺基酸(amino acid)、胜肽(peptide)、甲基丙烯酸-2-羥乙酯(HEMA)的聚合物或其衍生物、聚乙二醇或其寡聚物(PEG或OEG)、氫氧基或前述之組合。
在一些實施例中，所述甜菜鹼可包含磷酸酯甜菜鹼(phosphobetaine，PB)、磺基甜菜鹼(sulfobetaine，SB)、羧基甜菜鹼(carboxybetaine，CB)或前述之組合，但不限於此。在一些實施例中，所述胺基酸可包含半胱胺酸(Cys)、天門冬胺酸(Asp)、麩胺酸(Glu)、離胺酸(Lys)或前述之組合，但不限於此。在一些實施例中，所述胜肽可包含1至20個胺基酸或1至12個胺基酸。在一些實施例中，所述胜肽的結構可包含Asp-Cys、Glu-Cys、Cys-Lys、Cys-Lys-Cys-Lys或前述之組合，但不限於此。
此外，於式(I)中，C為可與3,4-乙烯二氧噻吩連接或產生鍵結的酵素基團。承前述，C為-L-E，其中L為第二連接基團，E為酵素單元，亦即，酵素單元可藉由第二連接基團與3,4-乙烯二氧噻吩連接。第二連接基團可為能夠與酵素產生化學鍵結的基團，以達到固定酵素之目的。根據一些實施例，第二連接基團可包含羰基或羧酸衍生物。例如，在一些實施例中，第二連接基團可包含馬來醯亞胺(maleimide，MI)、丙烯酸(acrylate)、甲基丙烯酸鹽(methacrylate)或前述之組合，但不限於此。
在一些實施例中，所述酵素單元可包含葡萄糖氧化酶(glucose oxidase)、葡萄糖去氫酶(glucose dehydrogenase)、吡咯喹啉醌葡萄糖去氫酶-A(pyrroloquinoline quinine glucose dehydrogenase A，PQQGDH-A)、吡咯喹啉醌葡萄糖去氫酶-B(PQQGDH-B)、NAD(P)依賴型麩胺酸脫氫酶(NAD(P)-GDH)、FAD依賴型麩胺酸脫氫酶(FADGDH)、尿酸酶(uricase)、尿酸氧化酶(urate oxidase)、膽固醇氧化酶(cholesterol oxidase)、含硫酶或前述之組合，但不限於此。在一些其它實施例中，可根據聚合物膜104欲達成的目的，選擇具有合適功能的酵素單元。
接著，請參照第2A圖，第2A~2D圖顯示根據本揭露一些實施例中，經修飾的導電結構10在其製備過程中的結構示意圖。應理解的是，在一些實施例中，可於經修飾的導電結構10的製備方法進行前、進行中及/或進行後提供額外的操作步驟。在一些實施例中，所述的一些操作可能視需求被取代或刪除。在一些實施例中，操作/步驟的順序可為可互換的。
首先，請參照第2A圖，提供導電基材102。所述導電基材102的材料可包含導電材料、半導體材料或前述之組合。在一些實施例中，導電基材102的導電材料可包含金屬，例如，金(Au)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銥(Ir)、鈦(Ti)、鋼、不鏽鋼、金合金、鉑合金、鉑合金、鋁合金、銥合金、鈦合金或前述之組合，但不限於此。在一些實施例中，導電基材102的導電材料可包含非金屬材料，例如，導電氧化物、碳材或前述之組合。舉例而言，導電氧化物可包含銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)、摻氟氧化錫(fluorine-doped tin oxide，FTO)、氧化錫(tin oxide，SnO)、氧化銦鋅(indium zinc oxide，IZO)、氧化銦鎵鋅(indium gallium zinc oxide，IGZO)、氧化銦錫鋅(indium tin zinc oxide，ITZO)、其它適合的導電氧化物或前述之組合，但不限於此。碳材可包含導電石墨、碳黑、碳奈米管、石墨烯、或前述之組合。在一些實施例中，碳材可為複合材料(composite material)。再者，所述半導體材料可包含矽(Si)。在一些實施例中，導電基材102可為半導體材料所形成的塊材。在一些實施例中，導電基材102可包含表面具有導電材料之半導體材料。
接著，使用如式(II)所示的第一單體104A於導電基材102的表面102a上形成自組裝單層膜(self-assembly monolayer，SAM)104’，
Figure 02_image005
式(II) 於式(II)中，B為含硫基團或含氮基團；R為單鍵或第一連接基團；o為0或1至50之整數，且當o為1至50之整數時，m及n各自獨立為0或1至50之整數。此外，所述自組裝單層膜104’與導電基材102的表面102a之間具有化學鍵結。在一些實施例中，自組裝單層膜104’與導電基材102之間藉由式(II)中的B與導電基材102形成共價鍵而接合。
根據一些實施例，導電結構10可以自組裝單層膜104’為基礎，於導電基材102上形成聚合物膜104。在一些實施例中，存在於液態溶液中的第一單體104A可自發地於固態導電基材102的表面上形成自組裝膜層。
承前述，第一單體104A可為3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)的衍生物。在一些實施例中，第一單體104A可為3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)的衍生物且具有錨釘基團(anchor group)。根據一些實施例，於式(II)中，B為含硫基團，例如，可具有雙硫鍵，在適當的環境中雙硫鍵可還原為巰基(thiol)，與導電基材102的表面形成共價鍵結，進而形成自組裝單層膜104’。或者，根據一些實施例，於式(II)中，B為含氮基團，例如，可具有苯胺基(aniline)，可與導電基材102的表面形成共價鍵結，進而形成自組裝單層膜104’。更具體而言，根據一些實施例，B可為二硫戊環(1,2-dithiolane)、硫基(thiol)、苯胺(aniline)、重氮鹽(diazonium salt)或前述之組合。
根據一些實施例，於式(II)中，R為單鍵，亦即，B可藉由直鏈烷基與3,4-乙烯二氧噻吩連接，例如，C2 -C50 的直鏈烷基。在一些實施例中，可藉由乙基(ethyl)、丙基(propyl)、正丁基(n-butyl)、正戊基(n-pentyl)、正己基(n-hexyl)、正庚基(n-heptyl)或正辛基(n-octyl))等與3,4-乙烯二氧噻吩連接。
根據一些實施例，式(II)中的R為第一連接基團，亦即，B可藉由額外的第一連接基團與3,4-乙烯二氧噻吩連接。在一些實施例中，第一連接基團可為酯(ester)、醯胺(amide)、硫酯(thioester)、醚(ether)、胺(amine)、酮(ketone)、硫化物(sulfide)、碳酸鹽(carbonate)、胺基甲酸酯(carbamate)或前述之組合。
此外，根據一些實施例，於式(II)中，o大於1，複數個R之間可彼此相同或不同，或部分相同且部分不同，換言之，-(CH2 )m -、-R-及-(CH2 )n -可隨機重複排列且重複的R可具有相同或不同結構。
此外，在一些實施例中，可在第一單體104A於導電基材102的表面102a上形成自組裝單層膜104’之前，先對導電基材102進行清洗及/或活化處理。在一些實施例中，可藉由化學溶液、紫外光臭氧(UV ozone)、電漿製程、電暈製程或前述之組合，進行清洗及/或活化處理。例如，在一些實施例中，可在自組裝單層膜104’的形成之前，使用包含去離子水、氨水及雙氧水的清洗溶液清洗導電基材102，以去除其表面的有機污染物或雜質微粒等。
在一些實施例中，可藉由沉浸(或浸泡)製程、噴灑製程、點膠塗佈(dispensing)製程、印刷(printing)製程或前述之組合，於導電基材102上形成自組裝單層膜104’。
接著，提供一單體組成物，並使所述單體組成物與自組裝單層膜104’進行聚合反應P (依序如第2B、2C及2D圖所示)，以形成聚合物膜104。根據一些實施例，所述單體組成物可包含第一單體104A、第二單體104B、第三單體104C或前述之組合。
如第2B圖所示，根據一些實施例，所述單體組成物可包含第二單體104B如式(III)所示，
Figure 02_image008
式(III) 其中，於式(III)中，A為抗沾黏分子基團。
第二單體104B亦為3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)的衍生物。在一些實施例中，第二單體104B為3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)的衍生物，且具有抗沾黏分子基團。詳細而言，A可為具有兩性離子特性(zwitterionic)的基團。根據一些實施例，A為甜菜鹼(betaine)、胺基酸(amino acid)、胜肽(peptide)、甲基丙烯酸-2-羥乙酯(HEMA)的聚合物或其衍生物、聚乙二醇或其寡聚物(PEG或OEG)、氫氧基或前述之組合。
在一些實施例中，所述甜菜鹼可包含磷酸酯甜菜鹼(phosphobetaine，PB)、磺基甜菜鹼(sulfobetaine，SB)、羧基甜菜鹼(carboxybetaine，CB)或前述之組合，但不限於此。在一些實施例中，所述胺基酸可包含半胱胺酸(Cys)、天門冬胺酸(Asp)、麩胺酸(Glu)、離胺酸(Lys)或前述之組合，但不限於此。在一些實施例中，所述胜肽可包含1至20個胺基酸或1至12個胺基酸。在一些實施例中，所述胜肽的結構可包含Asp-Cys、Glu-Cys、Cys-Lys、Cys-Lys-Cys-Lys或前述之組合，但不限於此。
此外，如第2C圖所示，根據一些實施例，所述單體組成物可包含如式(IV)所示的第三單體104C，
Figure 02_image010
式(IV) 其中，於式(IV)中，C為-L-E，其中L為第二連接基團，E為酵素單元。
第三單體104C亦為3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)的衍生物。在一些實施例中，第三單體104C為3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)的衍生物且具有可與3,4-乙烯二氧噻吩連接或產生鍵結的酵素基團。酵素單元可藉由第二連接基團與3,4-乙烯二氧噻吩連接。第二連接基團可為能夠與酵素產生化學鍵結的基團，以達到固定酵素之目的。根據一些實施例，第二連接基團可包含羰基或羧酸衍生物。例如，在一些實施例中，第二連接基團可包含馬來醯亞胺(maleimide，MI)、丙烯酸(acrylate)、甲基丙烯酸鹽(methacrylate)或前述之組合，但不限於此。
在一些實施例中，所述酵素單元可包含葡萄糖氧化酶(glucose oxidase)、葡萄糖去氫酶(glucose dehydrogenase)、吡咯喹啉醌葡萄糖去氫酶-A(pyrroloquinoline quinine glucose dehydrogenase A，PQQGDH-A)、吡咯喹啉醌葡萄糖去氫酶-B(PQQGDH-B)、NAD(P)依賴型麩胺酸脫氫酶(NAD(P)-GDH)、FAD依賴型麩胺酸脫氫酶(FADGDH)、尿酸酶(uricase)、尿酸氧化酶(urate oxidase)、膽固醇氧化酶(cholesterol oxidase)、含硫酶或前述之組合，但不限於此。在一些其它實施例中，可根據聚合物膜104欲達成的目的，選擇具有合適功能的酵素單元。
根據一些實施例，第一單體104A、第二單體104B及第三單體104C的莫耳比介於98:1:1至1:1:98之間。
接著，如第2C及2D圖所示，使前述單體組成物與自組裝單層膜104’進行聚合反應P，以形成聚合物膜104。詳細而言，前述第一單體104A、第二單體104B及第三單體104C可藉由聚合反應P與彼此形成共價鍵結，第一單體104A、第二單體104B及第三單體104C可與已形成於導電基材102表面的自組裝單層膜104’共聚形成共聚物(copolymer)薄膜(即，聚合物膜104)，其可穩定地貼附於導電基材102上，且具有抗生物沾黏與低阻抗等特性。
根據一些實施例，形成的聚合物膜104的分子量的範圍介於約100至約1000000之間。
根據一些實施例，聚合反應P可包含電聚合、加熱聚合、光聚合、自由基聚合或催化反應聚合。在一些實施例中，所述催化反應聚合可包含有機金屬催化反應聚合。在一些實施例中，當採用電聚合反應，可藉由控制電聚合的時間調控聚合物膜的分子量。
應理解的是，雖然在第2A~2D圖所示之實施例中，用於形成聚合物膜104的單體組成物可包含三種單體，即，第一單體104A、第二單體104B及第三單體104C，但在另一些實施例中，所述組成物可僅包含第一單體104A、可僅包含第一單體104A及第二單體104B、僅包含第一單體104A及第三單體104C、或僅包含第二單體104B及第三單體104C。
承前述，根據本揭露的一些實施例，提供一種經聚合物膜修飾的導電結構，所述聚合物膜以自組裝單層膜(SAM)為基礎進行特定導電高分子單體的聚合，以形成具有良好導電、抗生物沾黏特性及/或酵素感測功能的導電聚合物膜。
不同於一般高分子薄膜修飾，通常僅利用物理性吸附(physical adsorption)的方式貼覆於導電基材表面，因此容易產生脫落、阻抗較高等問題；根據本揭露一些實施例，藉由單體結構中存在之錨釘基團(anchor group)與導電基材表面形成鍵結，再經由單體結構聚合後形成導電聚合物膜，所形成的導電聚合物膜具有多個錨釘基團與導電基材穩定鍵結，使經修飾的導電結構可長時間使用，並可用於植入式醫療器材，例如，可用於電刺激醫療與酵素電極連續檢測等。
為了讓本揭露之上述及其它目的、特徵、及優點能更明顯易懂，下文特舉數實施例，作詳細說明如下，然其並非用以限定本揭露之內容。
實施例 1 ： 3,4- 乙烯二氧噻吩 - 硫辛酸 (EDOT-LA) ((2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methyl 5-((R)-1,2-dithiolan-3-yl)pentanoate) (以酯鍵連接)的合成
Figure 02_image012
將羥甲基EDOT (EDOT-OH) (1 eq)、α硫辛酸 (1 eq)及4-二甲氨基吡啶(DMAP) (0.1 eq)溶解於二氯甲烷及四氫呋喃的混合溶劑(體積比 = 1:1)中。接著，於4℃進行冰浴，直到所有反應物被溶解。然後直接加入1.5 eq 的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳醯二亞胺鹽酸鹽(EDC-HCl)，持續攪拌並保持室溫(約25℃)下反應12小時。使用薄層色譜法(TLC)確定反應結束，並利用減壓下濃縮移除溶劑後，以二氧化矽管柱層析法純化產物，使用二氯甲烷:甲烷 (10:1)作為沖提液，得到黃色油狀產物，為3,4-乙烯二氧噻吩-硫辛酸(EDOT-LA)。
利用核磁共振光譜分析3,4-乙烯二氧噻吩-硫辛酸(EDOT-LA)，所得光譜資訊如下：1 H NMR (400 MHz, CDCl3 ), δ: 6.34 (d, 1H,J = 4.0 Hz), 6.33 (d, 1H,J = 4.0 Hz), 4.36 – 4.01 (m, 5H), 3.53 (m, 1H), 3.18-3.05 (m, 2H), 2.44 (m, 1H), 2.35 (t, 2H,J = 8.0 Hz), 1.92-1.84 (m, 1H), 1.70-1.67 (m, 6H).13 C NMR (100 MHz, CDCl3 ) δ: 173.2, 141.4, 141.2, 100.2, 100.1, 71.7, 65.8, 62.4, 56.4, 40.4, 38.7, 34.7, 33.9, 28.8, 24.7.
實施例 2 ： 3,4- 乙烯二氧噻吩 - 苯胺 (EDOT-AN)((2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methyl 4-aminobenzoate)( 以酯鍵連接 ) 的合成
Figure 02_image014
將羥甲基EDOT (EDOT-OH)(1.0g，5.81mmol)、4-氨基苯甲酸(4-amminobenzoic acid) (1.2g，8.7mmol)及4-二甲氨基吡啶 (DMAP)(0.36g，2.91mmol)加入至100mL的雙頸圓底燒瓶中，並以20ml的無水二氯甲烷(DCM)溶解並保持在冰浴中。接著，在30分鐘內將N ,N' -二環己基碳二亞胺(DCC)(1.8g，8.72mmol)分兩次加入。將混合物在室溫下攪拌18小時，並使用TLC確認EDOT-OH的消耗率。
接著，加入水至二氯甲烷中進行萃取並收集有機層，總共萃取兩次，再將有機層過濾並減壓濃縮。以矽膠管柱層析法純化粗產物，使用二氯甲烷：正己烷 (1：1(v/v))作為沖提液，得到白色粉末產物，為3,4-乙烯二氧噻吩-苯胺(EDOT-AN)。
利用核磁共振光譜分析3,4-乙烯二氧噻吩-苯胺(EDOT-AN)，所得光譜資訊如下：1 H NMR (400 MHz, CDCl3 ) δ: 7.82 (d, 2H,J = 8.5 Hz), 6.61 (d, 2H,J = 8.4 Hz), 6.35 (d, 1H,J = 3.6 Hz), 6.33 (d, 1H,J = 3.5 Hz), 4.53 – 4.40 (m, 3H), 4.28 (d, 1H,J = 11.6 Hz), 4.12 – 4.09 (m, 3H).13 C NMR (100 MHz, CDCl3 ), δ: 166.3, 151.5, 141.6, 141.5, 132.1, 119.0, 100.2, 100.1, 72.0, 66.1, 62.4.
實施例 3 ： 3,4- 乙烯二氧噻吩 - 苯胺 (EDOT-AN1)(N-((2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methyl)-2-(4-nitrophenyl)acetamide)( 以醯胺鍵連接 ) 的合成
步驟 1
Figure 02_image016
將對硝基苯基乙酸(EDOT-NH2 )(0.60g，3.31mmol)加入至雙頸圓底燒瓶中，並溶於50mL的無水二氯甲烷中。接著，在冰浴中冷卻並加入4-二甲基氨基吡啶(DMAP) (0.20g，1.61mmol)及N-羥基琥珀醯亞胺(0.4g，3.63mmol)，在0℃下攪拌5分鐘，之後在0℃環境下將環己基碳二亞胺(DCC)(0.81g，3.95mmol)加入反應混合物中。接著，將反應混合物在室溫下攪拌16小時，反應結束後經過濾物料以除去副產物二環己基脲(DCU)，並用最少量的二氯甲烷(DCM)洗滌之後，將濾液加入至EDOT-NH2 (0.35g，1.95mmol)中並在40℃下攪拌24小時。
接著，加入水與二氯甲烷萃取兩次，用2N HCl溶液洗滌有機層，然後用水及鹽水溶液洗滌，將有機層用無水硫酸鎂乾燥除水並過濾，減壓濃縮，得到粗產物。以矽膠管柱層析法純化粗產物，得到淺黃色固體產物，為中間產物EDOT-硝基。
步驟 2
Figure 02_image018
將0.35g的EDOT-硝基(1mmol)懸浮在乙醇(20mL)中，並加入氯化亞錫(0.94g，4.2mmol)加熱回流，並藉由TLC監測反應進程(顯示2小時後原料反應完成)。接著，將反應混合物冷卻至室溫，並減壓蒸餾去除80%的乙醇，之後加入水並過濾副產物，使用1N的氫氧化鈉(NaOH)使濾液呈鹼性，並用水、鹽水溶液及二氯甲烷(DCM)萃取兩次及洗滌有機層。接著，使用無水硫酸鎂乾燥除水並過濾，減壓蒸餾後，最終得到灰白色固體產物(0.28g，90%)，為3,4-乙烯二氧噻吩-苯胺(EDOT-AN1)(2-(4-aminophenyl)-N-((2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methyl)acetamide)。
利用核磁共振光譜分析3,4-乙烯二氧噻吩-苯胺(EDOT-AN1)，所得光譜資訊如下：1 H NMR (300MHz, CDCl3 ) δ [ppm]: 7.02 (d,J = 8.4 Hz, 2H), 6.67 (d,J = 8.4 Hz, 2H), 6.31 (dd,J = 10.2 Hz andJ = 3.6 Hz, 2H), 5.80  (bs, 1H, NH), 4.25-4.15 (m, 2H),  3.86 (dd, 1H), 3.7 (bs, 2H, NH2), 3.63-3.51 (m, 1H), 3.48 (s, 2H), 3.35-3.45 (m, 1H).
實施例 4 ： 3,4- 乙烯二氧噻吩 - 馬來醯亞胺 (EDOT-MIs)(1-((2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methyl)-1H-pyrrole-2,5-dione) 的合成
Figure 02_image020
將氨基甲基EDOT(EDOT-NH2 ) (3.2g，18.71mmol)加入250mL的單頸圓底燒瓶中並以50mL的四氫呋喃溶解，之後加入馬來酸酐(2.0g，20.58mmol)及三乙胺(2.6mL，20.58mmol)並在室溫下攪拌4小時，再以減壓濃縮去除四氫呋喃。接著，將粗產物加入20mL的乙酸酐中，再加入1eq的乙酸鈉(1.5g，18.71mmol)。將反應物在65℃下攪拌2小時，並藉由TLC確認原料消耗率，之後將反應冷卻至室溫後，以水及乙酸乙酯萃取兩次，然後使用鹽水溶液洗滌以及使用硫酸鎂去除水，在過濾後減壓濃縮可得到粗產物，粗產物為深色液體。以矽膠管柱層析法純化粗產物，使用20%的乙酸乙酯：己烷作為沖提液，得到淺黃色固體產物，為3,4-乙烯二氧噻吩-馬來醯亞胺(EDOT-MIs)。
利用核磁共振光譜分析3,4-乙烯二氧噻吩-馬來醯亞胺(EDOT-MIs)，所得光譜資訊如下：1 H NMR (300MHz, CDCl3 ) δ [ppm]: 6.76 (s, 2H), 6.32 (2H), 4.42-4.35 (m, 1H), 4.22-4.17 (m, 1H), 3.98-3.86 (m, 2H), 3.75-3.68 (m, 2H).
實施例 5 ： 3,4- 乙烯二氧噻吩 - 磷酸膽鹼 (EDOT-PC)((2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methyl (2-(trimethylammonio)ethyl)phosphonat) 的合成
Figure 02_image022
參照文獻Nature Communication, 2014, 5, 4523之內容，製備EDOT-PC。
實施例 6 ： 3,4- 乙烯二氧噻吩 - 馬來醯亞胺 (EDOT-MI)(2-((2,3-dihydrothieno[3,4-b][1,4]dioxin-2-yl)methoxy)-N-(2-(2,5-dioxo-2,5-dihydro-1H-pyrrol-1-yl)ethyl)acetamide) 的合成
Figure 02_image024
參照文獻Nature Communication, 2014, 5, 4523之內容，製備EDOT-MI。
實施例 7 ： EDOT-LA 與金電極之間的自組裝單層膜 ( EDOT-LA SAM) 的製備
將金電極在80℃下以清洗溶液清洗(去離子水:氨水:雙氧水的體積比為4:1:1)，以去除電極表面的有機污染物、雜質微粒。具體而言，可使用下列兩種方式：(a)將金薄膜清洗溶液中30秒，或(b)將鍍有金的晶片浸入清洗溶液中10分鐘並用甲醇沖洗及清潔晶片3次。
配製10mM的EDOT-LA(實施例1中製備的，分子量MW=360.50 g/mol)於甲醇中，隔夜攪拌幫助EDOT-LA溶解。接著，在密閉容器中將金電極浸入前述10mM的EDOT中18小時，即可得到自組裝單層膜修飾的金電極。之後使用甲醇及乙腈清洗修飾過後的金電極，在室溫下乾燥。
實施例 8 ： EDOT-LA 與鉑電極之間的自組裝單層膜 ( EDOT-LA SAM) 的製備
實施例8的製備方式與實施例7大致相同，但將使用的電極改為鉑電極。
實施例 9 ： EDOT-AN 與鉑電極之間的自組裝單層膜 ( EDOT-AN SAM) 的製備
於去離子水中配製11mmol的EDOT-AN(實施例2中製備的)單體溶液，持續攪拌EDOT-AN單體溶液並維持在0℃ 10分鐘。準備在1N的鹽酸(HCl)中的0.1莫爾的亞硝酸鈉(NaNO2 )溶液，將亞硝酸鈉溶液加入冰浴中的EDOT-AN單體溶液中，在0℃持續攪拌10分鐘，反應產生重氮鹽(diazonium salt)，之後混合溶液的顏色會開始改變，將溶液過濾後，藉由電化學還原於鍍有鉑的石英晶體微天平(quartz crystal microbalance，QCM)晶片上，使用循環伏特安培法的電壓為-0.6 V至0.2 V，接著，以去離子水清洗鉑試片並乾燥之。
實施例 10 ：經抗沾黏分子基團修飾之金電極的電聚合反應 (PEDOT-PC)
聚合反應用的電解液如下：將0.1M的高氯酸鋰(LiClO4 )及0.05M的三甲基矽基丙基磺酸鈉(DSS)溶解於乙腈中。使用LiClO4 /DSS電解液製備EDOT-PC(實施例5所製備，分子量MW=337.33 g/mol)的單體溶液，並以超音波震盪5至15分鐘促進溶解。
接著，使用經清洗後之未改質的金電極(未經自組裝單層膜修飾的金電極)作為EDOT單體溶液中的工作電極，藉由循環伏特安培法(電壓為–0.5 V至1.25 V與Ag/Ag+，掃描速率=0.1伏特/秒)誘導聚合，使聚合物poly(EDOT-PC)共聚薄膜沉積於金電極表面。之後使用乙腈沖洗具有poly(EDOT-PC)聚合物膜的金電極至少3次，並避光儲存於4℃。
實施例 11 ：經自組裝單層膜修飾之金電極的電聚合反應 (SAM/PEDOT-PC)
聚合反應用的電解液如下：將0.1M的高氯酸鋰(LiClO4 )及0.05M的三甲基矽基丙基磺酸鈉(DSS)溶解於乙腈中。使用LiClO4 /DSS電解液製備EDOT-PC(實施例5所製備，分子量MW=337.33 g/mol)的單體溶液，並以超音波震盪5至15分鐘促進溶解。
接著，使用實施例7所製備之經自組裝單層膜修飾的金電極作為EDOT單體溶液中的工作電極，藉由循環伏特安培法(電壓為–0.5 V至1.25 V與Ag/Ag+，掃描速率=0.1伏特/秒)誘導聚合，使聚合物poly(EDOT-PC-co -EDOT-LA)共聚薄膜沉積於金電極表面。之後使用乙腈沖洗具有poly(EDOT-PC-co -EDOT-LA)聚合物膜的金電極至少3次，並避光儲存於4℃。
實施例 12 ：經自組裝單層膜修飾之鉑電極的電聚合反應 (SAM/PEDOT-PC)
聚合反應用的電解液如下：將0.1M的高氯酸鋰(LiClO4 )及0.05M的三甲基矽基丙基磺酸鈉(DSS)溶解於乙腈中。使用LiClO4 /DSS電解液製備EDOT-PC(實施例5所製備，分子量MW=337.33 g/mol)的單體溶液，並以超音波震盪5至15分鐘促進溶解。
接著，使用實施例8所製備之經自組裝單層膜修飾的鉑電極作為EDOT單體溶液中的工作電極，藉由循環伏特安培法(電壓為–0.5 V至1.25 V與Ag/Ag+，掃描速率=0.1伏特/秒)誘導聚合，使聚合物Poly(EDOT-PC-co -EDOT-LA)共聚薄膜沉積於鉑電極表面。之後使用乙腈沖洗具有poly(EDOT-PC-co -EDOT-LA)聚合物膜的鉑電極至少3次，並避光儲存於4℃。
實施例 13 ：經自組裝單層膜修飾之鉑電極的電聚合反應 (SAM/PEDOT-PC)
將0.1莫爾的高氯酸鋰(LiClO4 )及50 mmol的琥珀辛酯磺酸鈉(DSS)溶解於乙腈中。使用電解液製備共聚物溶液:EDOT-PC(10 mmol)(實施例5所製備，分子量MW=337.33 g/mol):EDOT-OH(10 mmol)(廠牌:Sigma Aldrich)，並以超音波震盪5至15分鐘促進溶解。
接著，使用實施例9所製備之經自組裝單層膜修飾的鉑電極作為EDOT單體溶液中的工作電極，藉由循環伏特安培法(電壓為–0.5 V至1.25 V，掃描速率=0.1伏特/秒)誘導聚合，使聚合物poly(EDOT-AN-co -EDOT-PC-co -EDOT-OH)共聚薄膜沉積於鉑電極表面。之後使用乙腈沖洗具有poly(EDOT-AN-co -EDOT-PC-co -EDOT-OH)聚合物膜的鉑電極至少3次，並避光儲存於4℃。
實施例 14 ：經酵素修飾之金電極 (PEDOT-MI-GOX) 的製備
將金電極(0.15cm×1cm) 在80℃下以清洗溶液清洗(去離子水:雙氧水的體積比為3:1)8分鐘，以去除電極表面的有機污染物、雜質微粒。再以去離子水及甲醇沖洗金電極3次。接著，製備10mM的EDOT-LA於甲醇中，以超音波震盪至溶解。在密閉容器中將金電極浸入前述10mM的EDOT-LA中24小時，即可得到自組裝單層膜修飾的金電極，之後使用甲醇及乙腈清洗修飾過後的金電極，並以氮氣乾燥。
聚合反應用的電解液如下：將0.1M的高氯酸鋰(LiClO4 )及0.05M的三甲基矽基丙基磺酸鈉(DSS)溶解於乙腈中。使用電解液製備EDOT-MI(實施例6所製備)，並以超音波震盪5~15分鐘促進溶解，其後以0.45μm的PVDF過濾膜過濾。
使用經自組裝單層膜修飾的金電極作為EDOT單體溶液中的工作電極，藉由循環伏特安培法(電壓為–0.6 V至1.1 V 與Ag/Ag+ ，掃描速率=0.1 伏特/秒)誘導聚合，使聚合物poly(EDOT-MI-co -EDOT-LA)共聚薄膜沉積於金電極表面。之後使用乙腈沖洗具有poly(EDOT-MI-co -EDOT-LA)聚合物膜的金電極至少3次，並避光儲存在室溫中。
接著，製備50μM的葡萄糖氧化酶(glucose oxidase，GOX) (廠牌:SIGMA，型號:G2133-50KU)，將聚合完成的poly(EDOT-MI-co -EDOT-LA)金電極浸泡於50μM的葡萄糖氧化酶中，於室溫下反應12小時形成poly(EDOT-MI-co -EDOT-LA-co-EDOT-GOX)，取出後以緩衝溶液PBS (Phosphate buffered saline)清洗3次，並保存在4℃，於PBS(pH 7.0)中。
實施例 15 ：經酵素修飾之鉑電極 (PEDOT-MI-GOX) 的製備
實施例15的製備方式與實施例14大致相同，但將使用的電極改為鉑電極。
實施例 16 ：經酵素修飾之金電極 (PEDOT-PC-MI-GOX) 的製備 (PC:MI/1:1)
將金電極(0.15cm×1cm)在80°C下以清洗溶液清洗(去離子水:雙氧水的體積比為3:1)8分鐘，以去除電極表面的有機污染物、雜質微粒。再以去離子水及甲醇沖洗金電極3次。接著，製備10mM的EDOT-LA於甲醇中，以超音波盪至溶解。在密閉容器中將金電極浸入前述10mM的EDOT中24小時，即可得到自組裝單層膜修飾的金電極，之後使用甲醇及乙腈清洗修飾過後的金電極，並以氮氣乾燥之。
聚合反應用的電解液如下：將0.1M的高氯酸鋰(LiClO4 )及0.05M的三甲基矽基丙基磺酸鈉(DSS)溶解於乙腈中。使用電解液製備10mM的EDOT-PC-MI(PC:MI/1:1)，以超音波震盪5~15分鐘促進溶解，其後以0.45μm的PVDF過濾膜過濾。
使用經自組裝單層膜修飾的金電極作為EDOT單體溶液中的工作電極，藉由循環伏特安培法(電壓為–0.6 V至1.1 V與Ag/Ag+ ，掃描速率=0.1 伏特/秒)誘導聚合，使聚合物poly(EDOT-MI-co -EDOT-LA)薄膜沉積在金電極表面。使用乙腈沖洗具有poly(EDOT-MI-co -EDOT-LA)聚合物膜的金電極至少3次，並避光儲存在室溫中。
接著，製備50μM的葡萄糖氧化酶(glucose oxidase，GOX) (廠牌:SIGMA，型號:G2133-50KU)，將聚合完成的poly(EDOT-MI-co -EDOT-LA)金電極浸泡於50μM的葡萄糖氧化酶中，於室溫下反應12小時形成PEDOT-PC-MI-GOX，取出後以PBS清洗3次，並保存在4℃，於PBS(pH 7.0)中。
實施例 17 ：經酵素修飾之鉑電極 (PEDOT-PC-MI-GOX) 的製備 (PC:MI/1:1)
實施例17的製備方式與實施例16大致相同，但將使用的電極改為鉑電極。
實施例 18 ：經酵素修飾之金電極 (PEDOT-PC-MI-GOX) 的製備 (PC:MI/1:4)
將金電極(0.15cm×1cm)在80°C下以清洗溶液清洗(去離子水:雙氧水的體積比為3:1)8分鐘，以去除電極表面的有機污染物、雜質微粒。再以去離子水及甲醇沖洗金電極3次。接著，製備10mM的EDOT-LA於甲醇中，以超音波盪至溶解。在密閉容器中將金電極浸入前述10mM的EDOT中24小時，即可得到自組裝單層膜修飾的金電極，之後使用甲醇及乙腈清洗修飾過後的金電極，並以氮氣乾燥之。
聚合反應用的電解液如下：將0.1M的高氯酸鋰(LiClO4 )及0.05M的三甲基矽基丙基磺酸鈉(DSS)溶解於乙腈中。使用電解液製備10mM的EDOT-PC-MI(PC:MI/1:4)，以超音波震盪5~15分鐘促進溶解，其後以0.45μm的PVDF過濾膜過濾。
使用經自組裝單層膜修飾的金電極作為EDOT單體溶液中的工作電極，藉由循環伏特安培法(電壓為–0.6 V至1.1 V與Ag/Ag+ ，掃描速率=0.1 伏特/秒)誘導聚合，使聚合物poly(EDOT-MI-co -EDOT-LA)薄膜沉積在金電極表面。使用乙腈沖洗具有poly(EDOT-MI-co -EDOT-LA)聚合物膜的金電極至少3次，並避光儲存在室溫中。
接著，製備50μM的葡萄糖氧化酶(glucose oxidase，GOX) (廠牌:SIGMA，型號:G2133-50KU)，將聚合完成的poly(EDOT-MI-co -EDOT-LA)金電極浸泡於50μM的葡萄糖氧化酶中，於室溫下反應12小時形成PEDOT-PC-MI-GOX，取出後以PBS清洗3次，並保存在4℃，於PBS(pH 7.0)中。
實施例 19 ：經酵素修飾之鉑電極 (PEDOT-PC-MI-GOX) 的製備 (PC:MI/1:4)
實施例19的製備方式與實施例18大致相同，但將使用的電極改為鉑電極。
比較例 1 ：未經修飾之金電極
將金電極(0.15×1 cm)以清洗液清洗(去離子水:雙氧水/3:1 體積比)在80℃下8分鐘，以去除電極表面的有機污染物、雜質微粒再以去離子水與甲醇沖洗和清潔金片3次。
聚合反應用的電解液如下: 將LiClO4(高氯酸锂)(0.1M)和DSS(三甲基矽基丙基磺酸鈉)(0.05M)溶解在乙腈中。並使用電解液製備EDOT-PC/MI(a) 10 mM EDOT-PC-MI(PC:MI/1:1mM) (B) 10 mM EDOT-PC-MI(PC:MI/1:4mM)，並以超音波震盪5~15分鐘可促進溶解之後以0.45 微米的 PVDF過濾膜過濾。
使用金電極作為EDOT 單體溶液中的工作電極，通過循環伏安法(–0.6 v ~ 1.1 v 與 Ag/Ag +, 掃描速率 = 0.1 伏/秒, 1 週期) 再氧化電位來誘導聚合，使聚合物poly(EDOT- MI -co-EDOT-PC)薄膜沉積在金電極表面。使用乙腈沖洗電聚好之poly(EDOT- MI -co-EDOT-PC) 金電極至少3次。並避光儲存在室溫中。製備50 uM GOX(Glucose Oxidase)將電聚好之poly(EDOT- MI -co-EDOT-PC)金電極浸泡於50 uM GOX中，在室溫下反應12小時，取出後以PBS清洗3次並保存於PBS(pH 7.0) 4℃中。
比較例 2 ：未經修飾之鉑電極
將鉑電極(0.15×1 cm)以清洗液清洗(去離子水:雙氧水/3:1 體積比)在80℃下8分鐘，以去除電極表面的有機污染物、雜質微粒再以去離子水與甲醇沖洗和清潔金片3次。
聚合反應用的電解液如下: 將LiClO4(高氯酸锂)(0.1M)和DSS(三甲基矽基丙基磺酸鈉)(0.05M)溶解在乙腈中。並使用電解液製備EDOT-PC/MI(a) 10 mM EDOT-PC-MI(PC:MI/1:1mM) (b) 10 mM EDOT-PC-MI(PC:MI/1:4mM)，並以超音波震盪5~15分鐘可促進溶解之後以0.45 微米的 PVDF過濾膜過濾。
使用鉑電極作為EDOT 單體溶液中的工作電極，通過循環伏安法(–0.6 v ~ 1.1 v 與 Ag/Ag +, 掃描速率 = 0.1 伏/秒, 1 週期) 再氧化電位來誘導聚合，使聚合物poly(EDOT- MI -co-EDOT-PC)薄膜沉積在鉑電極表面。使用乙腈沖洗電聚好之poly(EDOT- MI -co-EDOT-PC) 鉑電極至少3次。並避光儲存在室溫中。製備50 uM GOX(Glucose Oxidase)將電聚好之poly(EDOT- MI -co-EDOT-PC) 鉑電極浸泡於50 uM GOX中，在室溫下反應12小時，取出後以PBS清洗3次並保存於PBS(pH 7.0) 4℃中。
測試例 1 ：電化學特性分析
第3A~3D圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之電化學特性分析的測試結果。
首先，對前述比較例1、實施例7及實施例11所製備的導電結構(分別為未經修飾的金電極、經EDOT-LA SAM修飾的金電極(尚未聚合)以及經SAM/PEDOT-PC修飾的金電極)進行循環伏特安培法測試(使用的電解液為Fe(CN)6 3-/4- 的PBS溶液，其中Fe(CN)6 3- /Fe(CN)6 4- 為1.25mM/1.25 mM)，結果如第3A圖所示。
由第3A圖的結果可知，未經修飾的金電極(比較例1)具有良好的導電性，僅有自組裝單層膜修飾而尚未進行電聚合的金電極(實施例7)的電阻增加、導電性下降，而對於聚合物膜修飾(即，經自組裝單層膜修飾且與EDOT單體聚合後所形成之聚合物膜)的金電極(實施例11)，其導電性大致上恢復至與未經修飾的金電極相似。
接著，對前述比較例1、實施例7及實施例11所製備的導電結構(分別為未經修飾的金電極、經EDOT-LA SAM修飾的金電極(尚未聚合)以及經SAM/PEDOT-PC修飾的金電極)進行交流阻抗(impedance)測試(使用的電解液為Fe(CN)6 3-/4- 的PBS溶液，其中Fe(CN)6 3- / Fe(CN)6 4- 為1.25mM/1.25mM)，結果如第3B圖所示。
由第3B圖的結果可知，未經修飾的金電極(比較例1)的阻抗小(圖中的半圓直徑小)具有良好的導電性，僅有自組裝單層膜修飾而尚未進行電聚合的金電極(實施例7)的阻抗變得相當大，而對於經聚合物膜修飾的金電極(實施例11)，其阻抗與未經修飾的金電極相似，甚至比未經修飾的金電極更低。
接著，對前述比較例1、實施例7及實施例11所製備的導電結構(分別為未經修飾的金電極、經EDOT-LA SAM修飾的金電極(尚未聚合)以及經SAM/PEDOT-PC修飾的金電極)進行五個循環的時間對電流測試，固定電壓(0.2V)並觀測電訊號的改變，結果如第3C及3D圖所示。
由第3C圖的結果可知，僅有自組裝單層膜修飾而尚未進行電聚合的金電極(實施例7)的電阻大，故電流小且電訊號差值小。再者，由第3D圖的結果可知，未經修飾的金電極(比較例1)的電流較大且電訊號差值大，而對於經聚合物膜修飾的金電極(實施例11)，其電流與電訊號亦與未經修飾的金電極(比較例1)相似。此外，實施例11產生的電流範圍約為±8mA，在一般人體可承受的電流大小範圍內。
測試例 2 ：穩定性測試 - 接觸角的測量
第4A~4C圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之接觸角的測量結果(使用ASTM D7334標準方法)。詳細而言，測量水滴於前述比較例1、實施例7及實施例11所製備的導電結構(分別為未經修飾的金電極、經EDOT-LA SAM修飾的金電極(尚未聚合)以及經SAM/PEDOT-PC修飾的金電極)上所形成的接觸角(重複測量3次並取平均值)，結果分別如第4A~4C圖所示。
由4A~4C圖的結果可知，未經修飾的金電極(比較例1)的接觸角為約50.5度，僅有自組裝單層膜修飾而尚未進行電聚合的金電極(實施例7)的接觸角為約60.4度，而經聚合物膜修飾的金電極(實施例11)的接觸角為約13.6度。相較於未經修飾或僅經自組裝單層膜修飾的金電極，經聚合物膜修飾的金電極具有較佳的親水性，因此抗貼附及抗沾黏性較佳。
測試例 3 ：穩定性測試 - 百格測試 ISO-2409
使用ZTC2160百格刀工具組進行實施例7及實施例12所製備的導電結構(分別為EDOT-LA SAM修飾的金電極以及經SAM/PEDOT-PC修飾的鉑電極)的薄膜穩定性測試，比較經刀具切割後的剝落程度。
首先，將樣品固定於穩定平面上並確保切割過程中樣品不滑動，接著進行橫向與縱向的切割(兩者間夾角為90度)，每道切痕相距1mm，總計12刀(縱向及橫向各6刀)，切割後形成25格方格。接著，使用膠帶(ACC753 adhesive tape)黏貼經切割後的樣品，詳細而言，先移除膠帶的前兩圈，再以穩定速度取下75mm的膠帶並將其黏貼在樣品切割處，使用指腹輕輕摩擦膠帶使其貼附於樣品上。於5分鐘內移除膠帶(ASTM：90秒±30秒)，以穩定的速度快速取下(0.5~1秒)。
百格測試的結果顯示，經聚合物膜修飾的電極(實施例7及實施例12)均符合第1級(在切口的相交處有小片剝落，劃格區內實際破損≤5%)或第0級(切口邊緣完全光滑，方格邊緣沒有任何剝落)的標準，亦即，聚合物膜附著力佳、不易剝落。
測試例 4 ：對蛋白質的抗沾黏能力測試
第5A及5B圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之抗蛋白質沾黏能力的測試結果。詳細而言，觀察比較例1、實施例10、實施例7及實施例11所製備的導電結構(分別為未經修飾的金電極、經EDOT-PC修飾的金電極、經EDOT-LA SAM修飾的金電極(尚未聚合)以及經SAM/PEDOT-PC修飾的金電極)對特定蛋白質(CF 555抗體)的沾黏情形。
首先，使用70%的乙醇滅菌前述導電結構的試片並乾燥之，然後以PBS清洗試片三次，之後將4μg/ml的CF 555抗體(廠牌:Sigma-Aldrich，編號: SAB4600061)在PBS中以1:500的比例稀釋，以製備CF 555抗體溶液。接著，將試片浸入CF 555抗體溶液(於PBS中，0.1mg/ml)，每7天更換CF 555抗體溶液，並在30天後，於螢光顯微鏡下進行觀察(在555nm的激發光下)，結果如第5A及5B圖所示。
由第5A圖的結果可知，未經修飾的金電極(比較例1)產生大量的蛋白質沾黏(大量紅色螢光)，而經EDOT-PC修飾的金電極(實施例11)幾乎沒有蛋白質沾黏的現象。此外，由第5B圖的結果可知，僅有自組裝單層膜修飾而尚未進行電聚合的金電極(實施例7)亦產生大量的蛋白質沾黏，而經聚合物膜修飾的金電極(實施例11)則幾乎沒有蛋白質沾黏的現象，具有良好的抗生物沾黏性。
測試例 5 ：石英晶體微天平 (QCM) 測量法對非特異性蛋白質的抗沾黏能力測試
第6A及6B圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之抗蛋白質沾黏能力的測試結果，第6B圖為第6A圖的量化結果。詳細而言，觀察比較例1以及實施例11所製備的導電結構(分別為未經修飾的金電極(裸金)及經SAM/PEDOT-PC修飾的金電極)對血清蛋白質的沾黏情形。
首先，將QCM晶片樣品放置於QCM裝置(瑞典 Q-sense/QCM-D analyze)的腔室(chamber)中。使晶片的頻率在室溫下於PBS溶液中達到平衡(流速：50微升/分鐘)，之後使10%的牛血清蛋白(FBS)(Hyclone，SH30084.03)流經晶片(流量：50微升/分鐘)，接著使用PBS沖洗晶片， 洗去物理性吸附之蛋白質，其呈現之數值則為吸附在金片上之蛋白質。
由第6A及6B圖的結果可知，相較於未經修飾的金電極(比較例1)，經聚合物膜修飾的金電極(實施例11)到第7天對牛血清蛋白的沾黏現象仍相當低，因此，可知聚合物膜對於包含多種蛋白質的血清亦具有良好的抗沾黏能力。
測試例 6 ：對蛋白質的抗沾黏能力測試
第7圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之抗蛋白質沾黏能力的測試結果。詳細而言，觀察比較例1以及實施例11所製備的導電結構(分別為未經修飾的金電極(裸金)及經SAM/PEDOT-PC修飾的金電極)對纖維蛋白原(fibrinogen)的沾黏情形。
首先，分別將前述導電結構的試片浸泡在10ug/mL的纖維蛋白原溶液(Sigma，F3879)中，於37℃作用3小時後，去除上清液並使用PBST清洗3次。之後加入阻斷緩衝液(blocking buffer)( Thermo Scientific，37539)並於37℃作用1小時。接著，再以PBST清洗試片3次，之後加入經5000倍稀釋的山羊-抗人類纖維蛋白原抗體(goat anti-human fibrinogen) (Sigma，F8512)並於37℃作用1小時。接著，再以PBST清洗試片3次，去除未接合的抗體後，加入經20000倍稀釋的鍵結酵素抗體(anti-goat IgG-Peroxidase) (Sigma，A5420)並於37℃作用1小時。接著，再以PBST清洗試片3次，之後將試片轉移至乾淨的96孔盤的孔中，加入TMB呈色劑(Clinical Science Products Inc. ，01016-1)於室溫反應5分鐘後，再加入硫酸終止呈色反應。取100ul的反應後的上清液至96孔盤中，使用酵素免疫分析測讀儀(ELISA reader)( Molecular Devices，Paradigm)判讀反應液的光學密度(optical density，O.D.)值(使用的吸收波長為450nm)，結果如第7圖所示。蛋白質沾黏率 : [(樣品組的螢光值OD450 –空白組的螢光值OD450 )/(控制組的螢光值OD450 - 空白組的螢光值OD450 )]*100%。
由第7圖的結果可知，相較於未經修飾的金電極(左)，經聚合物膜修飾的金電極(右)對纖維蛋白原的沾黏性相當低(約為未經修飾的金電極的0.07~0.08倍)，具有良好的抗沾黏能力。
測試例 7 ：對蛋白質的抗沾黏能力測試
第8A及8B圖顯示根據本揭露一些實施例中，導電結構之抗蛋白質沾黏能力的測試結果。詳細而言，使用實施例11所製備的導電結構(經SAM/PEDOT-PC修飾的金電極)，並觀察其沾黏情形，結果如第8A圖所示。
接著，使用實施例10所製備的導電結構(僅經EDOT-PC修飾的金電極)，並觀察其沾黏情形，結果如第8B圖所示。
測試例7的操作流程大致上與測試例4的流程相似，第8A及8B圖進一步顯示導電結構在第0天、第7天、第14天及第30天的蛋白質沾黏情形。
由第8B圖的結果可知，僅經EDOT-PC修飾但未經SAM修飾的金電極(實施例10)從第7天開始有蛋白質沾黏的現象(紅色螢光)，第14天後，蛋白質沾黏情形更加嚴重。相較之下，由第8A圖的結果可知，同時經SAM以及PEDOT-PC修飾的金電極(實施例11)至第30天仍僅有微量的蛋白質沾黏。於此可知，以自組裝單層膜為基礎進行修飾的聚合物膜可進一步提升抗生物沾黏能力。
測試例 8 ：對細胞的抗沾黏能力測試
第9A~9C圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之抗細胞沾黏能力的測試結果。詳細而言，觀察比較例1、實施例7及實施例11所製備的導電結構(分別為未經修飾的金電極、經EDOT-LA SAM修飾的金電極(尚未聚合)以及經SAM/PEDOT-PC修飾的金電極)對特定細胞的沾黏情形。
首先，使用70%的乙醇滅菌前述導電結構的試片並乾燥之，然後以PBS清洗試片三次，之後將試片浸入具有約3萬個NIH3T3細胞(ATCC® CRL-1658™)的DMEM培養基中，在37℃以及5%的CO2 環境中培養，3天後移除培養基，並使用PBS清洗試片。接著，製備活細胞/死細胞雙染溶液(5μl的Calcein AM溶液、2.5μl的碘化丙啶(propidium iodide)溶液以及2.5ml的PBS)，並於培養基中加入2ml的活細胞/死細胞雙染溶液，在37℃下培養細胞15分鐘，接著於螢光顯微鏡下觀察細胞(在485nm的激發光下)，同時監測活細胞及死細胞(綠色螢光代表活細胞沾黏；紅色螢光代表死細胞沾黏)。
如第9A圖所示，有大量的活細胞及部分死細胞沾黏於未經修飾的金電極(比較例1)上(大量綠色螢光；少量紅色螢光)。如第9B圖所示，僅有自組裝單層膜修飾而尚未進行電聚合的金電極(實施例7)的細胞沾黏現象甚至更加明顯。相較之下，如第9C圖所示，經聚合物膜修飾的金電極(實施例11)僅有少量的細胞沾黏現象，具有較佳的抗生物沾黏性。
此外，第10圖顯示根據本揭露另一些實施例中，導電結構之抗細胞沾黏能力的測試結果。詳細而言，第10圖為實施例8及實施例12所製備的導電結構(分別為經EDOT-LA SAM修飾的鉑電極(尚未聚合)以及經SAM/PEDOT-PC修飾的鉑電極)對NIH3T3細胞的沾黏情形。
由第10圖的結果可知，有大量的活細胞及部分死細胞沾黏於僅有自組裝單層膜修飾而尚未進行電聚合的鉑電極(實施例8，虛線左半部標示SAM處)上(大量綠色螢光；少量紅色螢光)。相較之下，經聚合物膜修飾的鉑電極(實施例12，虛線右半部標示SAM/PEDOT-PC處)僅有少量的細胞沾黏現象，具有較佳的抗生物沾黏性。
此外，第11A~11D圖亦顯示根據本揭露另一些實施例及比較例中，導電結構之抗細胞沾黏能力的測試結果。詳細而言，觀察比較例2、實施例8、實施例12及實施例14所製備的導電結構(分別為未經修飾的鉑電極、經EDOT-LA SAM修飾的鉑電極(尚未聚合)、經SAM/PEDOT-PC修飾的鉑電極以及經SAM/PEDOT-PC-co-PEDOT-OH修飾的鉑電極)對特定細胞的沾黏情形。
如第11A圖所示，有大量的活細胞及部分死細胞沾黏於未經修飾的鉑電極上(比較例2)(大量綠色螢光；少量紅色螢光)。如第11B圖所示，亦有部分活細胞及死細胞沾黏於僅有自組裝單層膜修飾而尚未進行電聚合的鉑電極(實施例8)上。相較之下，如第11C圖所示，經聚合物膜修飾的鉑電極(實施例12)僅有少量的細胞沾黏現象。此外，如第11D圖所示， EDOT-PC：EDOT-OH的比例為1：1的單體組合所聚合而成的聚合物(實施例13)亦僅有微量的細胞沾黏現象，具有良好的抗生物沾黏性。
測試例 9 ：對細胞的抗沾黏能力測試
第12圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之抗細胞沾黏能力的測試結果。詳細而言，觀察比較例1及實施例11所製備的導電結構(分別為未經修飾的金電極以及經SAM/PEDOT-PC修飾的金電極)對特定細胞的沾黏情形。
使用含有10%胎牛血清(Hyclone, SH30084.03)的DMEM培養液培養人類纖維細胞HS-68(BCRC, 60038)並進行貼附試驗。在24孔盤中，將1x105 個細胞/孔的HS-68細胞與前述導電結構的試片在37℃以及5%的CO2 環境中一起培養3小時。接著，利用PBS清洗，去除未貼附的細胞，並將試片轉移至另一個含有500ul的細胞培養液的乾淨的孔中，使用PrestoBlue™細胞存活測試液(Invitrogen, A13262)進行貼附細胞數量的測試，在37℃以及5%的CO2 環境中培養20小時後，取100ul的反應物上清液至96孔盤中，使用酵素免疫分析測讀儀(Molecular Devices, Paradigm)判讀反應液的O.D.值(使用的激發/發射波長為535nm/615nm)，結果如第12圖所示。細胞沾黏率 : [(樣品組的螢光值OD450 –空白組的螢光值OD450 )/(控制組的螢光值OD450 - 空白組的螢光值OD450 )]*100%。
由第12圖的結果可知，相較於未經修飾的金電極(左)，經聚合物膜修飾的金電極(右)對人類纖維細胞HS-68的沾黏性相當低(約為未經修飾的金電極的0.08~0.09倍)，具有良好的抗沾黏能力。
測試例 10 ：生物相容性測試
第13圖顯示根據本揭露一些實施例中，實施例11所製備的導電結構(經SAM/PEDOT-PC修飾的金電極)之生物相容性的測試結果。
使用L929細胞(ATCC® CCL-1™)進行生物相容性測試，以10000細胞/孔的密度進行L929細胞的接種，接著將細胞放入培養箱中培養24小時(37℃以及5%的CO2 環境中)。之後，於每個孔中加入100μl的材料萃取液(ISO10993)(萃取液成份為: MEM medium( Gibco, Catalog number:  12571071))，並放入培養箱中分別培養24小時及48小時(37℃以及5%的CO2 環境中)，之後取出細胞並去除96孔盤內的培養基混合液。
接著，加入50μl/孔的MTT(3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴鹽)溶液，並放入培養箱中培養2小時(37℃以及5%的CO2 環境中)。接著，加入100μl/孔的DMSO，並將96孔盤置於震盪器震盪5分鐘，使用酵素免疫分析測讀儀，讀取波長為570nm的O.D.值。
細胞存活率的計算方式如下：細胞存活率(%)＝(實驗組O.D.值/對照組O.D.值)×100。於此，使用未經修飾的金電極(比較例1)作為對照組。
由第13圖的結果可知，細胞在聚合物膜存在的環境中24小時及48小時後，仍具有高達98.5%的細胞存活率，因此具有良好的生物相容性。
測試例 11 ：電化學特性分析
第14A及14B圖及第15圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之電化學特性分析的測試結果。
首先，對前述比較例1及實施例14所製備的導電結構(分別為未經修飾的金電極以及經PEDOT-MI-GOX修飾的金電極)進行循環伏特安培法測試(使用的電解液為Fe(CN)6 3-/4- 的PBS溶液，其中Fe(CN)6 3- /Fe(CN)6 4- 為0.125 mM/0.125 mM)，結果如第14A圖所示。
由第14A圖的結果可知，對於經酵素修飾的單體所形成之聚合物膜修飾的金電極(實施例14)，其導電性大致上與未經修飾的金電極相似，具有良好的導電性。
接著，針對實施例14所製備的導電結構進行感測反應測試(使用的電解液為PBS溶液，平衡後每30秒添加0.2μL的葡萄糖溶液(100 mM))，觀察經PEDOT-MI-GOX修飾的金電極對葡萄糖濃度變化之電流反應，結果如第14B圖所示。
由第14B圖的結果可知，實施例14所製備的導電結構可偵測到葡萄糖濃度的連續變化，電流訊號會隨著葡萄糖濃度改變，亦即，經酵素修飾的單體所形成之聚合物膜可維持酵素感測的功能，並可進行連續式偵測。
此外，針對實施例16 (PEDOT-PC：MI-GOX/1：1)、實施例19 (PEDOT-PC：MI-GOX/1：4)及比較例1所製備的導電結構進行交流阻抗測試(使用的電解液為Fe(CN)6 3-/4- 的PBS溶液，其中Fe(CN)6 3- / Fe(CN)6 4- 為0.125 mM/0.125mM)，結果如第15圖所示。
由第15圖的結果可知，未經修飾的金電極(比較例1)的阻抗小(圖中的半圓直徑小)具有良好的導電性，PEDOT-PC：MI-GOX單體比例為1：1的聚合物膜所修飾的金電極(實施例16)及PEDOT-PC：MI-GOX單體比例為1：4的聚合物膜所修飾的金電極(實施例19)的阻抗與未經修飾的金電極相似，亦具有良好的導電性能。
綜上所述，根據本揭露的一些實施例，提供一種經聚合物膜修飾的導電結構，所述聚合物膜以自組裝單層膜(SAM)為基礎進行特定導電高分子單體的聚合，藉由單體結構中存在之錨釘基團與導電基材表面形成鍵結，再經由單體電聚合後形成導電聚合物膜，所產生的導電聚合物膜具有多個錨釘基團與導電基材穩定鍵結，使經修飾的導電結構可長時間使用。此外，根據一些實施例，可使用具有抗生物沾黏特性及/或酵素感測功能之單體形成聚合物膜，由此形成的導電結構可應用於植入式醫療器材，例如，電刺激醫療及酵素電極連續檢測等。
雖然本揭露的實施例及其優點已揭露如上，但應該瞭解的是，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作更動、替代與潤飾。此外，本揭露之保護範圍並未侷限於說明書內所述特定實施例中的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，任何所屬技術領域中具有通常知識者可從本揭露揭示內容中理解現行或未來所發展出的製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟，只要可以在此處所述實施例中實施大抵相同功能或獲得大抵相同結果皆可根據本揭露使用。因此，本揭露之保護範圍包括前述製程、機器、製造、物質組成、裝置、方法及步驟。另外，每一申請專利範圍構成個別的實施例，且本揭露之保護範圍也包括各個申請專利範圍及實施例的組合。本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10:經修飾的導電結構 102:導電基材 102a:表面 104:聚合物膜 104A:第一單體 104B:第二單體 104C:第三單體 104’:自組裝單層膜 P:聚合反應
第1圖顯示根據本揭露一些實施例中，經修飾的導電結構的結構示意圖； 第2A~2D圖顯示根據本揭露一些實施例中，經修飾的導電結構在其製備過程中的結構示意圖； 第3A~3D圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之電化學特性分析的測試結果； 第4A~4C圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之接觸角的測量結果； 第5A及5B圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之抗蛋白質沾黏能力的測試結果； 第6A及6B圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之抗蛋白質沾黏能力的測試結果； 第7圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之抗蛋白質沾黏能力的測試結果； 第8A及8B圖顯示根據本揭露一些實施例中，導電結構之抗蛋白質沾黏能力的測試結果； 第9A~9C圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之抗細胞沾黏能力的測試結果； 第10圖顯示根據本揭露一些實施例中，導電結構之抗細胞沾黏能力的測試結果； 第11A~11D圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之抗細胞沾黏能力的測試結果； 第12圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之抗細胞沾黏能力的測試結果； 第13圖顯示根據本揭露一些實施例中，導電結構之生物相容性的測試結果； 第14A及14B圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之電化學特性分析的測試結果； 第15圖顯示根據本揭露一些實施例及比較例中，導電結構之電化學特性分析的測試結果。
Figure 108137840-A0101-11-0003-3
10:經修飾的導電結構
102:導電基材
102a:表面
104:聚合物膜

Claims (22)

  1. 一種經修飾的導電結構，包括：一導電基材；以及一聚合物膜，設置於該導電基材之一表面上，該聚合物膜與該導電基材之間具有一化學鍵結，該聚合物膜包括如下所示之重複單元：
    Figure 108137840-A0305-02-0055-6
     其中，A為一抗沾黏分子基團，其中A為甜菜鹼(betaine)、胺基酸(amino acid)、胜肽(peptide)、甲基丙烯酸-2-羥乙酯(HEMA)的聚合物或其衍生物、聚乙二醇或其寡聚物(PEG或OEG)、氫氧基或前述之組合；B為一含硫基團或一含氮基團，其中B為二硫戊環(1,2-dithiolane)、硫基(thiol)、苯胺(aniline)、重氮鹽(diazonium salt)或前述之組合；R為一單鍵或一第一連接基團；C為-L-E，其中L為一第二連接基團，E為一酵素單元；x及z各自獨立為0或1至10000之整數，y為1至10000之整數；o為0或1至50之整數，且當o為1至50之整數時，m及n各自獨立為0或1至50之整數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之經修飾的導電結構，其中該第一連接基團為酯(ester)、醯胺(amide)、硫酯(thioester)、 醚(ether)、胺(amine)、酮(ketone)、硫化物(sulfide)、碳酸鹽(carbonate)、胺基甲酸酯(carbamate)或前述之組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之經修飾的導電結構，其中o大於1，複數個R之間彼此相同或不同，或部分相同且部分不同。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之經修飾的導電結構，其中該甜菜鹼包括磷酸酯甜菜鹼(phosphobetaine，PB)、磺基甜菜鹼(sulfobetaine，SB)、羧基甜菜鹼(carboxybetaine，CB)或前述之組合。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之經修飾的導電結構，其中該胺基酸包括半胱胺酸(Cys)、天門冬胺酸(Asp)、麩胺酸(Glu)、離胺酸(Lys)或前述之組合。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之經修飾的導電結構，其中該胜肽包括1至20個胺基酸，且該胜肽的結構包括Asp-Cys、Glu-Cys、Cys-Lys、Cys-Lys-Cys-Lys或前述之組合。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之經修飾的導電結構，其中該第二連接基團包括羰基或羧酸衍生物。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之經修飾的導電結構，其中該第二連接基團包括馬來醯亞胺(maleimide，MI)、丙烯酸(acrylate)、甲基丙烯酸鹽(methacrylate)或前述之組合。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之經修飾的導電結構，其中該酵素單元包括葡萄糖氧化酶(glucose oxidase)、葡萄糖去氫酶(glucose dehydrogenase)、吡咯喹啉醌葡萄糖去氫酶 -A(pyrroloquinoline quinine glucose dehydrogenase A，PQQGDH-A)、吡咯喹啉醌葡萄糖去氫酶-B(PQQGDH-B)、NAD(P)依賴型麩胺酸脫氫酶(NAD(P)-GDH)、FAD依賴型麩胺酸脫氫酶(FADGDH)、尿酸酶(uricase)、尿酸氧化酶(urate oxidase)、膽固醇氧化酶(cholesterol oxidase)、含硫酶或前述之組合。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之經修飾的導電結構，其中該導電基材的材料包括導電材料、半導體材料或前述之組合。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之經修飾的導電結構，其中該導電基材包括表面具有導電材料之半導體材料。
  12. 如申請專利範圍第10或11項所述之經修飾的導電結構，其中該導電材料包括金(Au)、鉑(Pt)、鋁(Al)、銥(Ir)、鈦(Ti)、鋼、不鏽鋼、金合金、鉑合金、鉑合金、鋁合金、銥合金、鈦合金或前述之組合。
  13. 如申請專利範圍第10或11項所述之經修飾的導電結構，其中該導電材料包括導電氧化物、碳材或前述之組合。
  14. 如申請專利範圍第10或11項所述之經修飾的導電結構，其中該半導體材料包括矽(Si)。
  15. 一種經修飾的導電結構的製備方法，包括：提供一導電基材；使用如下列式(II)所示的一第一單體於該導電基材之一表面上形成一自組裝單層膜(self-assembly monolayer)，且該自組裝單 層膜與該導電基材的該表面之間具有化學鍵結，其中，於式(II)中，B為一含硫基團或一含氮基團；R為一單鍵或一第一連接基團；o為0或1至50之整數，且當o為1至50之整數時，m及n各自獨立為0或1至50之整數；以及
    Figure 108137840-A0305-02-0058-2
     提供一單體組成物進行一聚合反應，以使該單體組成物與該自組裝單層膜聚合形成一聚合物膜，其中該單體組成物包括該第一單體、一第二單體、一第三單體或上述之組合，其中該第二單體如式(III)所示，該第三單體如式(IV)所示，
    Figure 108137840-A0305-02-0058-4
     其中，於式(III)中，A為一抗沾黏分子基團，該抗沾黏分子基團為甜菜鹼(betaine)、胺基酸(amino acid)、胜肽(peptide)、甲基丙烯酸-2-羥乙酯(HEMA)的聚合物或其衍生物、聚乙二醇或其寡聚物(PEG或OEG)、氫氧基或前述之組合，於式(IV)中，C為-L-E，其中L為一第二連接基團，E為一酵素單元。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之經修飾的導電結構的製備方法，其中B為二硫戊環(1,2-dithiolane)、硫基(thiol)、苯胺(aniline)、重氮鹽(diazonium salt)或前述之組合。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之經修飾的導電結構的製備方法，其中該第一連接基團為酯(ester)、醯胺(amide)、硫酯(thioester)、醚(ether)、胺(amine)、酮(ketone)、硫化物(sulfide)、碳酸鹽(carbonate)、胺基甲酸酯(carbamate)或前述之組合。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之經修飾的導電結構的製備方法，其中該第二連接基團包括馬來醯亞胺(maleimide，MI)、丙烯酸(acrylate)、甲基丙烯酸鹽(methacrylate)或前述之組合。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之經修飾的導電結構的製備方法，其中該酵素單元包括葡萄糖氧化酶(glucose oxidase)、葡萄糖去氫酶(glucose dehydrogenase)、吡咯喹啉醌葡萄糖去氫酶-A(pyrroloquinoline quinine glucose dehydrogenase A，PQQGDH-A)、吡咯喹啉醌葡萄糖去氫酶-B(PQQGDH-B)、NAD(P)依賴型麩胺酸脫氫酶(NAD(P)-GDH)、FAD依賴型麩胺酸脫氫酶(FADGDH)、尿酸酶(uricase)、尿酸氧化酶(urate oxidase)、膽固醇氧化酶(cholesterol oxidase)、含硫酶或前述之組合。
  20. 如申請專利範圍第15項所述之經修飾的導電結構的製備方法，其中該導電基材的材料包括導電材料、半導體材料或前述之組合。
  21. 如申請專利範圍第15項所述之經修飾的導電結構的製備方法，其中該第一單體、該第二單體及該第三單體的莫耳比介於1：98：1至1：1：98之間。
  22. 如申請專利範圍第15項所述之經修飾的導電結構的製備方法，該聚合反應包括電聚合、加熱聚合、光聚合、自由基聚合或催化反應聚合。
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