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高考申論題 105年 [藥事] 藥物分析與生藥學(包括中藥學)

第 一 題

📖 題組:
請說明下列藥物分析學上之相關術語和基本法則:(每小題 6 分,共 24 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization(MALDI)

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看到 MALDI,應立刻聯想到質譜儀(MS)的「軟游離法(Soft ionization)」。解題時需依序點出:定義(全名)、游離原理(基質吸收雷射能量、樣品脫附與質子轉移)、常搭配的質量分析器(TOF),以及其在分析化學與生藥大分子上的具體應用。

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「基質輔助雷射脫附游離法」(Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization, MALDI)為質譜儀(Mass Spectrometry)中常用的一種軟游離技術(Soft ionization technique),主要用於高分子量或熱不安定物質的游離。其核心特徵與原理包含: (1) 樣品製備與基質(Matrix):將微量分析物與大量且易吸收雷射能量的有機基質(如:芥子酸 Sinapinic acid 或 α-CHCA)混合,於載樣板上共結晶(Co-crystallization)。 (2) 脫附與游離(Desorption & Ionization):以脈衝雷射(Pulsed laser,常為氮分子雷射 337 nm)照射結晶,基質吸收雷射能量後瞬間氣化昇華(脫附),並將樣品分子帶入氣相;在此過程中,基質與樣品發生質子轉移,使樣品游離(通常形成單電荷假分子離子 $[M+H]^+$)。

小題 (二)

Two-dimensional thin layer chromatography(2D-TLC)

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看到「Two-dimensional thin layer chromatography(2D-TLC)」時,應立刻聯想到層析法中提升解析度(Resolution)的特殊技巧。答題時需明確點出其操作步驟(點樣、第一維展開、乾燥、旋轉90度、第二維展開)、核心原理(利用兩種不同性質的流動相達到正交分離)以及在藥學上的應用(如複雜中藥成分或胺基酸分離)。

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「二維薄層層析法(Two-dimensional thin layer chromatography, 2D-TLC)」係指一種藉由兩次不同方向與條件的展開,以大幅提升複雜混合物分離效能之平面層析技術。 特徵及操作原理包含: (1) 點樣與第一維展開:將檢品點於方形薄層板(TLC plate)之一個角落,先以第一種展開液(Mobile phase)進行第一次單向展開。

小題 (三)

Micellar electrokinetic chromatography(MEKC)

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看到 MEKC,應立刻聯想到它是「毛細管電泳(CE)」與「層析法(Chromatography)」的巧妙結合。破題關鍵在於「界面活性劑(Surfactant)形成膠束(Micelles)作為假固定相(Pseudo-stationary phase)」,藉此打破傳統 CE 無法分離中性分析物的限制,利用分析物在水相與膠束相間的分配係數差異達到分離效果。

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「膠束電動毛細管層析法(Micellar Electrokinetic Chromatography, MEKC)」為毛細管電泳(Capillary Electrophoresis, CE)之一種進階操作模式,結合了電泳之高解析度與層析之分配原理。其特徵與基本法則包含: (1) 假固定相(Pseudo-stationary phase)之形成:在背景緩衝液中加入濃度高於「臨界膠束濃度(Critical Micelle Concentration, CMC)」的界面活性劑(最常用者為陰離子型的十二烷基硫酸鈉,Sodium Dodecyl Sulfate, SDS)。界面活性劑分子會自發聚集形成內部疏水、外部親水的膠束(Micelles),作為層析分離中的「假固定相」,而周圍的水溶液緩衝液則作為流動相。 (2) 分配機制(Partitioning Mechanism):分析物在水相(流動相)與膠束內部之疏水性核心(假固定相)之間,依據自身之親疏水性質產生分配作用。分析物的疏水性越強,分配入膠束內的比例越高;親水性越強,則越傾向停留在水相流動相中。

小題 (四)

Electron capture detector(ECD)

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看到 ECD,應直覺聯想為氣相層析(GC)專用的偵測器。作答時需精準點出其『放射性同位素射源(如鎳-63)』及『背景電流下降』的核心運作原理,並強調其對『高電負度物質(如鹵素)』具極高靈敏度的應用特性。

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「電子捕捉偵測器」(Electron Capture Detector, ECD)為氣相層析儀(Gas Chromatography, GC)中極為重要的高靈敏度、高選擇性偵測器,其相關術語與基本法則說明如下:

  1. 構造與射源:其內部裝有放射性同位素射源(通常為鎳-63, 63Ni 或氚, 3H),可持續釋放高能電子(β 射線)。
  2. 工作原理:射出之高能電子會使載氣(Carrier gas,通常為高純度氮氣或氬/甲烷混合氣)游離,產生大量低能電子,於電極間形成穩定之「背景電流」(Background current)。當含有高電負度(Electronegativity)原子的待測物進入偵測器時,會「捕捉」這些電子,導致背景電流降低。此電流下降之訊號強度與待測物濃度成正比,此即 ECD 之定量法則。

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