臺(tái)灣化學(xué)研究現(xiàn)狀初探（下）

陳昆明++閻桂蘭

理論化學(xué)與先進(jìn)分析方法

根據(jù)歷年《臺(tái)灣科技年鑒》、《“國(guó)科會(huì)”年報(bào)》、《中研院化學(xué)研究所年報(bào)》等資料介紹，在理論化學(xué)與先進(jìn)分析方法領(lǐng)域，臺(tái)灣科學(xué)家以往取得的成果包括：以理論計(jì)算探討取代基對(duì)環(huán)糊精結(jié)構(gòu)的影響；解析單分子層在表面結(jié)構(gòu)重排現(xiàn)象，及混合單分子層在表面重排的相分離現(xiàn)象；利用“質(zhì)子化誘導(dǎo)的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移”的概念來(lái)設(shè)計(jì)可遠(yuǎn)端調(diào)控的氫鍵系統(tǒng)，并研究如何設(shè)計(jì)共軛架橋結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)調(diào)控能力；探討氟取代對(duì)氟化并五苯分子半導(dǎo)體特性的影響；利用磷橋及硫橋異核雙金屬錯(cuò)合物研究異核金屬鍵的化學(xué)性質(zhì)；以六氮巨環(huán)配基合成新的三核銅混價(jià)含氧錯(cuò)化物；模擬嗜甲烷菌甲烷單氧化酶的反應(yīng)中心，進(jìn)行三價(jià)銅錯(cuò)合物的合成與光譜鑒定分析以及與受質(zhì)反應(yīng)機(jī)制之研究；用水熱法合成無(wú)機(jī)固態(tài)化合物；研究金屬錯(cuò)合物在二氧化碳固定化學(xué)上之作用；利用Suzuki耦合反應(yīng)，成功地耦合帶有氰基或不帶氰基的苯硼酸與帶有氰基或不帶氰基之溴化或碘化苯來(lái)制備多種含氰基與不含氰基的三聯(lián)苯；發(fā)展能有效用于合成α-芳香基及α-烯基-N，N-二甲基乙酰胺的耦合反應(yīng)；設(shè)計(jì)具有功能性的有機(jī)分子，配合動(dòng)力學(xué)的測(cè)量，探討其內(nèi)部的電子及能量轉(zhuǎn)移的機(jī)制，以了解分子內(nèi)予體與受體軌域間的交互作用，另一方面開(kāi)發(fā)電子轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)移反應(yīng)的基礎(chǔ)速率的理論預(yù)測(cè)方法；研發(fā)三維離子速度成像技術(shù)，并結(jié)合與交叉分子束實(shí)驗(yàn)技術(shù)，探測(cè)兩個(gè)反應(yīng)產(chǎn)物彼此的關(guān)聯(lián)性；發(fā)現(xiàn)手性分子并不是等分布性，而是隨著馬達(dá)的移動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)所產(chǎn)生的力場(chǎng)而有所改變，達(dá)到辨識(shí)、分離手性分子的結(jié)果；成功發(fā)展出三維離子速度成像技術(shù)，其靈敏度與解析度在全世界首屈一指，并發(fā)現(xiàn)了“反應(yīng)動(dòng)態(tài)共振”的成因與性質(zhì)等。

2006年，臺(tái)灣中研院化學(xué)所的研究人員發(fā)明一種新質(zhì)譜游離技術(shù)——電噴灑輔助激光脫附游離法，即將適合游離大分子的電噴灑游離法與基質(zhì)輔助激光脫附游離法的游離源結(jié)合起來(lái)，可在常溫和常壓下操作，而且不需將樣品和基質(zhì)混合處理，即可速探測(cè)到樣品中所含的各種化學(xué)物品的質(zhì)譜信號(hào)，因此可適用于極微量的氣體、液體和固體樣品的快速分析，一舉突破了上述兩種方法在樣品檢測(cè)上的限制。

該所納米生醫(yī)研究團(tuán)隊(duì)2007年成功結(jié)合磁性納米材料及基質(zhì)輔助激光吸收脫附質(zhì)譜儀的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展功能化磁性納米粒子探針親和力質(zhì)譜分析平臺(tái)，將此分析平臺(tái)應(yīng)用于微量小分子藥物的高通量檢測(cè)，可快速純化小分子化合物，如農(nóng)藥、違禁食品添加劑及毒品，并利用基質(zhì)輔助激光吸收脫附質(zhì)譜儀進(jìn)行精確分子量鑒定。

2009年，臺(tái)灣中研院化學(xué)所的首次由實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察到激發(fā)態(tài)在共軛高分子（或稱導(dǎo)電高分子）的共軛系統(tǒng)中是二維的現(xiàn)象。此項(xiàng)結(jié)果乃結(jié)合異三并苯的對(duì)鄰位鍵結(jié)與二維梯狀平面結(jié)構(gòu)達(dá)成，前者使得激子可以有效從對(duì)位共軛鏈進(jìn)入到鄰位共軛鏈，后者則使得整個(gè)共軛骨架保持共平面，而不會(huì)因結(jié)構(gòu)扭曲而使激子定域化，其具體結(jié)構(gòu)為一系列含不同苯環(huán)數(shù)目的星狀結(jié)構(gòu)的梯狀苯聚合物，結(jié)果顯示激子可擴(kuò)及每一個(gè)苯環(huán)，且此線性也可與鏈形梯狀聚對(duì)苯的線性關(guān)系重疊，并進(jìn)一步利用熒光方向性的測(cè)量來(lái)確立其分子屬單一發(fā)光團(tuán)。

該所研究團(tuán)隊(duì)在2011年研發(fā)氣哨音波感測(cè)泛用型技術(shù)，對(duì)于微量分析物進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，利用氣相層析分離設(shè)備內(nèi)的哨型器，待測(cè)氣體流經(jīng)裝置時(shí)，空氣柱會(huì)發(fā)生振動(dòng)而形成駐波產(chǎn)生聲音，由高靈敏度麥克風(fēng)并經(jīng)傅立葉轉(zhuǎn)換后根據(jù)分析物相對(duì)于聲音信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)間與頻率的變化量，便可同步觀測(cè)單一譜峰，可用來(lái)確認(rèn)分析物的成分與含量。對(duì)于檢驗(yàn)或監(jiān)測(cè)，僅需讀取頻率的改變量，不需要校正曲線的輔助，即可直接估算分析物濃度。此項(xiàng)裝置為學(xué)術(shù)界及產(chǎn)業(yè)界提供新的氣體快速檢測(cè)及定量分析方法，對(duì)現(xiàn)行熱導(dǎo)探測(cè)器、火焰離子化探測(cè)器、半導(dǎo)體感應(yīng)器及質(zhì)譜儀等各類(lèi)儀器不足之處進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。

先進(jìn)材料化學(xué)

在先進(jìn)材料化學(xué)領(lǐng)域，臺(tái)灣科學(xué)家以往取得的成果包括：開(kāi)發(fā)多種高效率有機(jī)發(fā)光分子，包括多種四苯硅烷或四苯甲烷分子玻璃材料及二吡咯吡啶骨架的藍(lán)光、綠光材料及含銥金屬的紅光材料；利用開(kāi)發(fā)的藍(lán)光材料搭配紅光材料，制成高亮度的電激發(fā)光材料及白光元件；以三芳香基胺順丁烯亞酰胺所制備的非摻入型發(fā)紅光有機(jī)發(fā)光二極管，能夠發(fā)出有效率的紅光；開(kāi)發(fā)有高熒光量子產(chǎn)率的共軛三吡啶衍生物及其金屬錯(cuò)合物發(fā)光材料；開(kāi)發(fā)出具有熒光特性的長(zhǎng)方形及籠狀超分子化合物；開(kāi)發(fā)得到自發(fā)性組合環(huán)形的三次非線性光學(xué)化合物、高分子型二次非線性光學(xué)化合物；合成供雙光子吸收或雙光子熒光的三次非線性光學(xué)材料；制備新穎特殊的有機(jī)金屬化學(xué)氣相蒸鍍陶瓷薄膜材料；合成含甲硫醇功能基且具有17個(gè)苯環(huán)及16個(gè)碳-碳雙鍵的納米級(jí)有機(jī)分子；發(fā)現(xiàn)含有呋喃的多苯化合物是有效的空穴傳遞材料，及利用芴（fluorine）分子及星形化合物，創(chuàng)造一個(gè)形態(tài)穩(wěn)定（高Tg）的空穴傳導(dǎo)材料；研究碳納米管的生長(zhǎng)機(jī)制，可將碳管選區(qū)生長(zhǎng)在各種材料表面，并達(dá)到高密度、低溫成長(zhǎng)、垂直排列等功效；開(kāi)發(fā)場(chǎng)發(fā)射顯示器；利用推拉電子基取代的茀制作出高效率與亮度的非摻入型紅色有機(jī)發(fā)光二極管；合成各種形狀、不同大小的金、銀納米量子點(diǎn)，研發(fā)出一種可以在硅、藍(lán)寶石、氮化鎵、磷化鎵、鋁、銅、玻璃等材料上制造納米針尖的技術(shù)，并證明其在催化、場(chǎng)發(fā)射、抗光反射、表面共振光學(xué)上有特殊的功效；利用一氧化碳和鎘制成自組裝一維超分子材料，并觀察到新的光學(xué)及結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。

2008年，臺(tái)灣中研院化學(xué)所陳錦地等人通過(guò)成功的精心的分子設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)出一系列咔唑-共軛-雙三甲基苯硼烷雙極性熒光物質(zhì)，制作高效率非摻入型藍(lán)色有機(jī)發(fā)光二極管，突破目前雙極性的藍(lán)色發(fā)光物質(zhì)所面臨到的難題。電激發(fā)光的效率很高，最大外部量子效率達(dá)到6.9%。該研究團(tuán)隊(duì)正進(jìn)一步探討研究利用此處的分子設(shè)計(jì)，用在白光有機(jī)發(fā)光二極體固態(tài)照明上。

近年來(lái)，臺(tái)灣大學(xué)彭旭明領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)室專(zhuān)注于分子電子學(xué)的研究，2009年采用掃描式隧道顯微鏡測(cè)量金屬串分子（以4個(gè)多吡啶胺與金屬離子錯(cuò)合，并在分子的兩端各有軸向配基，具有良好電子傳導(dǎo)性質(zhì)，可作為分子導(dǎo)線）的導(dǎo)電性，得到電流與探針移動(dòng)距離的關(guān)系，計(jì)算出鎳、鈷以及鉻核金屬串分子的鍵序，即金屬核之間的鍵結(jié)程度；以導(dǎo)電原子力顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)鉻核金屬分子的導(dǎo)電能力有著強(qiáng)弱變化，分別代表開(kāi)與關(guān)兩種性質(zhì)，顯示其具備分子開(kāi)關(guān)的特性。

臺(tái)灣中研院化學(xué)所團(tuán)隊(duì)利用適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)自組裝分子層修飾金的表面，成功地改變五環(huán)素（pentacene）分子與表面作用力，提高五環(huán)素分子層的結(jié)晶性，得到高效能場(chǎng)效應(yīng)晶體管元件，再將金納米粒子安置于其中，藉由納米粒子用來(lái)當(dāng)作儲(chǔ)存電荷的浮置閥，使晶體管元件同時(shí)具有記憶性質(zhì)，因而成為具有記憶功能的三端點(diǎn)存儲(chǔ)元件。根據(jù)這一結(jié)果，該研究團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)一步使用其他金屬納米粒子或有機(jī)納米顆粒，制作出更多性能可以調(diào)控的有機(jī)場(chǎng)場(chǎng)效應(yīng)晶體管/存儲(chǔ)器元件。

二硫化鉬是繼石墨烯之后備受關(guān)注的層狀材料之一。臺(tái)灣科學(xué)家2012年首先利用化學(xué)氣相沉積法研發(fā)出制備大尺寸高品質(zhì)二硫化鉬均勻薄層的方法，為二硫化鉬及相關(guān)的無(wú)機(jī)二維材料電子學(xué)研究及應(yīng)用奠定了材料基礎(chǔ)。此外，利用離子凝膠作為介電層，將二硫化鉬制作為軟性晶體管，發(fā)現(xiàn)二硫化鉬薄層并不像一般無(wú)機(jī)材料容易碎裂，反而具有驚人的高度柔軟性，使其有機(jī)會(huì)取代共軛高分子，成為軟性電子的主動(dòng)材料。

環(huán)境化學(xué)與能源化學(xué)

在環(huán)境化學(xué)與能源化學(xué)領(lǐng)域，開(kāi)發(fā)新型催化劑是保護(hù)環(huán)境、治理污染和發(fā)展綠色能源必不可缺的內(nèi)容。臺(tái)灣科學(xué)家以往取得的成果包括：利用X光光電子能譜、傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜及程溫脫附研究小分子在催化劑表面的吸附與反應(yīng)，檢測(cè)其反應(yīng)活性并推導(dǎo)反應(yīng)機(jī)理；研發(fā)出可大量產(chǎn)生高純度甲烷單氧化酶的發(fā)酵法，除光譜分析及生化方法鑒定外，并針對(duì)此酶活性，測(cè)定基質(zhì)氫與碳的同位素效應(yīng)，歸納出催化中心的反應(yīng)型態(tài)；研究鈀催化聚烯反應(yīng)，證明中性的鈀-醛酰配位錯(cuò)合物具催化聚合烯類(lèi)化合物的效果，其活性與配位基的電子組態(tài)、立體障礙有關(guān)；制備出在甲苯的對(duì)位上帶有甲氧基的鈀環(huán)催化劑衍生物，促使芳香烴鹵化物進(jìn)行同耦合反應(yīng)；用二氧化鈦涂布中孔洞材料的表面，制備多孔洞二氧化鈦材料以研究其作為異相催化劑載體的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)不錯(cuò)的活性；以氘丁烷測(cè)量其同位素效應(yīng)，并測(cè)量其疏水性中心反應(yīng)空間的大小，顯示甲烷的催化需要一定的疏水作用及適當(dāng)?shù)奈幌蚍娇蛇M(jìn)行，另外以密度方程式的方法計(jì)算反應(yīng)的發(fā)生路徑，甲烷的活化以三個(gè)銅原子協(xié)調(diào)一致的作用方式最為有利；發(fā)現(xiàn)納米級(jí)催化系統(tǒng)?？商峁┢渌叨炔牧辖厝徊煌拇呋钚?，帶來(lái)嶄新的應(yīng)用；開(kāi)發(fā)納米尺度的硅倍半氧多聚體復(fù)合材料，并探索硝化、聚合等催化反應(yīng)效率，重點(diǎn)研究以多孔性材料為載體的金屬催化劑以及納米級(jí)二氧化鈦催化劑等。

結(jié)構(gòu)內(nèi)部具有納米大小孔洞的介孔物質(zhì)可以作為分子篩，用作催化反應(yīng)或用來(lái)儲(chǔ)存氫氣與二氧化碳，以及應(yīng)用于新型無(wú)鑭熒光粉材料。新竹清華大學(xué)的研究人員在2010年突破前人的瓶頸，利用不同長(zhǎng)度直碳鏈的單胺作為聚集式模板，掌控納米孔洞大小，導(dǎo)引出由3種相同構(gòu)建單元組裝而成的無(wú)機(jī)納米孔洞骨架，進(jìn)而達(dá)到系統(tǒng)性合成，成功開(kāi)發(fā)出理性合成無(wú)機(jī)骨架的方法，設(shè)計(jì)出一系列新穎的晶型納米孔洞結(jié)構(gòu)，不僅第一次超越了自然界36R的納米孔，更重要的是孔徑超越以往晶型孔洞物質(zhì)2納米的上限，使科學(xué)家第一次認(rèn)知到結(jié)晶性介孔無(wú)機(jī)物質(zhì)是存在的。

臺(tái)灣中研院化學(xué)所研究團(tuán)隊(duì)致力于選擇性功能性材料的開(kāi)發(fā)，即在納米空間中將功能基或客體嫁接或沉積在特定位置上，藉以形成多功能納米復(fù)合材料，并在納米生物醫(yī)學(xué)、綠色催化以及氣體吸附與傳感測(cè)量應(yīng)用中展現(xiàn)出優(yōu)越與特殊的性質(zhì)與表現(xiàn)。

另外，臺(tái)灣科技人員還通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，碳納米管在鋰電池的應(yīng)用上比石墨電極的效率高，利用碳納米管發(fā)射脈沖電子束，其電子束強(qiáng)度較其他材料高出千倍以上；

目前已知的化學(xué)反應(yīng)無(wú)法解釋臭氧洞的形成。為此，臺(tái)灣科學(xué)家決定跳脫傳統(tǒng)光譜學(xué)的思維，2009年提出創(chuàng)新的解決方案，結(jié)合分子束、激光與質(zhì)譜等技術(shù)，精密地測(cè)量過(guò)氧化氯分子在代表性波長(zhǎng)下的光分解速率，以明確的證據(jù)平息全球科學(xué)界對(duì)于臭氧層被破壞方式的重大爭(zhēng)議。該團(tuán)隊(duì)精確測(cè)量了過(guò)氧化氯分子光分解產(chǎn)物的產(chǎn)率，并清楚確立了其光分解動(dòng)態(tài)。這些結(jié)果不但增進(jìn)人類(lèi)的基礎(chǔ)知識(shí)，也為大氣化學(xué)家提供了精確的參考數(shù)據(jù)，對(duì)于臭氧層中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)能依此做更深入的研究。

染料敏化太陽(yáng)能電池相較于傳統(tǒng)硅基太陽(yáng)電池，具有色彩多樣化、元件效能不隨溫度增加而降低、可制作半透明、可撓曲元件和弱光下即可發(fā)電等優(yōu)點(diǎn)，因此極具商業(yè)化價(jià)值，但釕系錯(cuò)合物染料的最佳光電轉(zhuǎn)換效率在過(guò)去二十幾年中一直無(wú)法突破12%。有鑒于此，臺(tái)灣中研院化學(xué)所林建村等人2011年針對(duì)各類(lèi)的紫質(zhì)染料來(lái)進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其中以YD2-o-C8元件性能最為優(yōu)異，由此制成的高效能染敏型太陽(yáng)能電池，在模擬太陽(yáng)光一半強(qiáng)度照射下，其光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)13.1%的世界紀(jì)錄，這是以釕金屬作為光敏染料的DSSC元件自2005年達(dá)到11%以來(lái)至今最大突破。

生物及醫(yī)藥化學(xué)

在生物及醫(yī)藥化學(xué)，臺(tái)灣科學(xué)家以往取得的成果包括：將固相萃取及微透析膜分別整合在電泳芯片上，增加濃縮、即時(shí)取樣等分析功能，應(yīng)用于連接聚合鏈鎖反應(yīng)產(chǎn)物的臨床分析及蛋白質(zhì)分析；發(fā)展醣類(lèi)金納米粒子，應(yīng)用到細(xì)菌的檢測(cè)及分析標(biāo)定；嘗試用納米粒子在老鼠身上產(chǎn)生新抗體；發(fā)展出不同顏色的功能化Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體粒子，再將其與生物檢測(cè)上使用的抗體或DNA結(jié)合，用于細(xì)胞器標(biāo)定和DNA序列鑒定，提供一種快速且精準(zhǔn)的生物檢測(cè)技術(shù)；由核磁共振頻譜及圓二色偏光光譜分析，得到牛痘病毒蛋白質(zhì)分子模型，可推斷造成此病毒蛋白質(zhì)分子集結(jié)原因及負(fù)責(zé)的氨基酸；開(kāi)發(fā)新合成方法，制備一系列與細(xì)胞表面醣體硫酸乙酰肝素有關(guān)的寡醣，找出結(jié)合最強(qiáng)的寡醣，作為復(fù)合體結(jié)構(gòu)分析及電腦分子模擬設(shè)計(jì)抑制物；完成核酸突狀結(jié)構(gòu)的探測(cè)及其反應(yīng)機(jī)制的推導(dǎo)；利用光譜法定出艾滋病毒過(guò)膜蛋白核心結(jié)構(gòu)形成的氨基酸殘基，并發(fā)展出引發(fā)多株抗體的抗原；研究感冒病毒與胞膜作用對(duì)pH 的變異性；發(fā)現(xiàn)回紋式核酸三螺旋在水溶液中有前所未有的新結(jié)構(gòu)，其功用可能有助于核酸鏈在染色體緊密排列，證明核酸在水溶液中是一種機(jī)動(dòng)平衡；完成人類(lèi)抗體蛋白質(zhì)工程研究，以大腸菌培養(yǎng)法大量生抗體并使之活化；研發(fā)具有抗腫瘤潛力的藥物胞核-單磷酸N-乙酰神經(jīng)胺糖酸直鏈狀類(lèi)似物；證明以醣類(lèi)分子包裹的金納米粒子為良好的多重價(jià)載體；開(kāi)發(fā)新方法用于合成海藻醣脂醇；以肽形成淀粉狀蛋白纖維的現(xiàn)象為研究對(duì)象，了解其纖維化的過(guò)程藉由動(dòng)力學(xué)的控制效應(yīng)；率先報(bào)導(dǎo)一鍋化保護(hù)-醣鏈結(jié)反應(yīng)，有效合成α1→2鏈結(jié)的雙醣體；利用光不穩(wěn)定化合物，合成一系列包覆后的肽，根據(jù)其包覆前及包覆后的光譜資料，建立其確實(shí)的結(jié)構(gòu)信息；成功合成出半乳醣脂質(zhì)及其衍生物，并發(fā)現(xiàn)其免疫調(diào)節(jié)活性；成功開(kāi)發(fā)出以三氟甲磺酸銅鹽催化六碳醣與醋酸酐的無(wú)溶劑且高產(chǎn)率的全乙?；磻?yīng)；成功開(kāi)發(fā)出以自然界存量最多的D式葡萄糖為起始物，合成多種具潛在生物活性的L式六碳醣衍生物的合成途徑等。

2006年，臺(tái)灣中研院化學(xué)所研究人員利用金屬納米材料進(jìn)行蛋白質(zhì)、DNA與重金屬離子的探測(cè)，并進(jìn)行納米藥物的開(kāi)發(fā)以調(diào)控凝血作用。所開(kāi)發(fā)的高感度納米光學(xué)傳感器可用于乳癌標(biāo)志物的定測(cè)量試，也可進(jìn)行單一堿基對(duì)基因突變的檢測(cè)。另外開(kāi)發(fā)的分子適合體納米藥物除具有快速和極佳調(diào)控凝血效果外，其高穩(wěn)定性和低副作用適合于抗凝血藥劑應(yīng)用，不僅可提高與凝血酶結(jié)合能力，也可調(diào)控凝血時(shí)間。

近幾年，該研究團(tuán)隊(duì)還將納米薄膜應(yīng)用在光學(xué)、電化學(xué)與質(zhì)譜探測(cè)器，通過(guò)制備金屬納米粒子、微納米粒子、納米團(tuán)簇，并進(jìn)行小分子、DNA、蛋白質(zhì)和酶等功能化修飾與薄膜化，所形成的功能性復(fù)合納米薄膜可應(yīng)用于汞、鉛、銅等重金屬、腫瘤蛋白、酶、DNA和癌細(xì)胞探測(cè)器的開(kāi)發(fā)與控制藥物釋放。相關(guān)納米薄膜材料也可應(yīng)用于表面輔助激光脫附游離化質(zhì)譜儀，用以探測(cè)環(huán)境污染物，如重金屬鉛離子、大腸桿菌等。

熒光共振能量轉(zhuǎn)移方法因可以測(cè)量納米尺度的生物分子構(gòu)型改變，因此近年來(lái)成為了解各種生物現(xiàn)象中分子層面的動(dòng)態(tài)變化的一大利器。在利用熒光共振能量轉(zhuǎn)移方法于觀察蛋白質(zhì)時(shí)，研究人員需將欲研究的蛋白作多色的熒光定點(diǎn)標(biāo)定。然而，此步驟常異常繁瑣困難。2009年，中研院生化所楊維元等人開(kāi)發(fā)出運(yùn)用天然的酵素intein來(lái)大幅簡(jiǎn)化蛋白多色熒光定點(diǎn)標(biāo)定之步驟，使熒光共振能量轉(zhuǎn)移方法在蛋白質(zhì)研究能更簡(jiǎn)易地被運(yùn)用。

傳統(tǒng)藥物動(dòng)力學(xué)的區(qū)室分析方法是將生物體組織分為一至多個(gè)區(qū)室，每一個(gè)區(qū)室內(nèi)部的特定物質(zhì)均視為均勻分布，探討生物體內(nèi)不同區(qū)室里，特定物質(zhì)動(dòng)態(tài)吸收、分布、代謝和排泄的定量變化趨勢(shì)，并藉以達(dá)成其藥物試驗(yàn)的劑量設(shè)計(jì)、解釋造成藥效的研究。然而，對(duì)于特定區(qū)室的物質(zhì)動(dòng)態(tài)變化而言，常常會(huì)因缺乏適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而無(wú)法進(jìn)行。為克服此難題，臺(tái)灣研究人員在2010年陸續(xù)成功開(kāi)發(fā)出多種可用以進(jìn)行細(xì)胞外液區(qū)室內(nèi)各種原生性（如腦內(nèi)金屬）及外源性物質(zhì)（如金屬離子、納米粒子）動(dòng)態(tài)濃度變化趨勢(shì)監(jiān)測(cè)的活體動(dòng)物體內(nèi)自動(dòng)化連線分析技術(shù)。

大蛋白質(zhì)復(fù)合體往往有容易裂解的問(wèn)題，因此提高了用X光結(jié)晶學(xué)作為解析結(jié)構(gòu)方法的困難度。為了了解相位顯微鏡在提高襯度（即圖像的信號(hào)噪音比）后所帶來(lái)的具體影響，中研院化學(xué)所研究人員定量比較了相位片電子顯微鏡和傳統(tǒng)電子顯微鏡在單粒子重建程序中每一步的效能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)相位片電子顯微鏡能夠幫助分離相似構(gòu)形的蛋白質(zhì)圖像；而對(duì)于分子量介于10萬(wàn)和50萬(wàn)道爾頓的蛋白質(zhì)，重建三維結(jié)構(gòu)所需的圖像數(shù)目大約減為傳統(tǒng)電子顯微鏡所需圖像數(shù)目的1%至10%，因此許多不易獲得的蛋白質(zhì)也有機(jī)會(huì)納入結(jié)構(gòu)解析的行列。

2011年，臺(tái)灣中研院生化所吳世雄領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)4年時(shí)間，自臺(tái)灣出產(chǎn)的釋迦及番荔枝科植物的種子中純化出8種不同呋喃鍵結(jié)型態(tài)的番荔枝科乙酰生合成物，藉由核磁共振光譜與恒溫滴定測(cè)焓儀，證實(shí)乙酰生合成物與鈣離子螯合，結(jié)合成不同形式的鈣離子類(lèi)冠狀醚錯(cuò)合物。在生物細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中，他們進(jìn)一步證實(shí)乙酰生合成物——鈣錯(cuò)合物能協(xié)助鈣離子穿透細(xì)胞膜，增加細(xì)胞體內(nèi)的鈣離子濃度，擾亂細(xì)胞體內(nèi)鈣離子的均一性，進(jìn)而引起粒線體的去極化，啟動(dòng)細(xì)胞死亡，而提供此類(lèi)天然產(chǎn)物之所以具有強(qiáng)烈的細(xì)胞毒殺能力的原因。此研究成果結(jié)合化學(xué)及生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，厘清乙酰生合成物對(duì)細(xì)胞內(nèi)離子均一性的影響，為活性天然物應(yīng)用于新藥開(kāi)發(fā)上提供更直接、可能的作用機(jī)制。

肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥（也稱運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元病或“漸凍人病”）是常見(jiàn)的神經(jīng)退化性疾病之一。藉由分析TDP-43C端片段的基因序列，可進(jìn)一步了解其在該病患中所扮演的作用。2012年，中研院化學(xué)所研究人員利用生物信息軟件PONDR，對(duì)TDP-43蛋白的序列進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，結(jié)果顯示約80%的C端序列天生沒(méi)有結(jié)構(gòu)。為了更詳盡了解C端片段的特征和物理性質(zhì)，該團(tuán)隊(duì)分別合成4條勝肽片段（D1-D4），結(jié)果顯示只有D1呈現(xiàn)出纖維的結(jié)構(gòu)，寬度約11納米且有互相纏繞的現(xiàn)象，同時(shí)發(fā)現(xiàn)該病患者中可以找到由TDP-43所形成纖維結(jié)構(gòu)的聚集物，因此推測(cè)D1具有促進(jìn)纖維結(jié)構(gòu)形成的能力，幫助了解此疾病所產(chǎn)生的聚集體結(jié)構(gòu)上的特性，有助于找到治療該疾病的方法。

p53誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的抗藥性是醫(yī)學(xué)界上一直懸而未解的難題。2012年，臺(tái)灣中研院化學(xué)所李文山及王朝諺所等人成功地發(fā)展出新型的含鈀、金及銀金屬抗癌劑。此類(lèi)金屬抗癌劑不僅穩(wěn)定存在似生理狀態(tài)的緩沖溶液中達(dá)3天，且有效的抑制乳癌及腦瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)，尤其對(duì)腦瘤細(xì)胞具較好的毒殺療效，并避開(kāi)p53誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的抗藥性。更進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，這類(lèi)金屬抗癌劑可導(dǎo)致p53-誘發(fā)的細(xì)胞凋亡（p53蛋白、磷酸化蛋白及bak表現(xiàn)增加）而p21蛋白表現(xiàn)減少。此發(fā)現(xiàn)可應(yīng)用于解決p53誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡的抗藥性問(wèn)題，是治療腦瘤的一個(gè)重要突破。

許多膜蛋白質(zhì)的異常表現(xiàn)與癌癥進(jìn)展息息相關(guān)，成為癌癥檢測(cè)或藥物治療的靶標(biāo)蛋白質(zhì)，因此，全面性地定量膜蛋白質(zhì)體可增進(jìn)對(duì)膜蛋白質(zhì)調(diào)控癌癥的機(jī)制及其信息傳遞路徑的了解。臺(tái)灣中研院化學(xué)所陳玉如等長(zhǎng)期致力于開(kāi)發(fā)癌癥中蛋白質(zhì)異常表現(xiàn)及轉(zhuǎn)譯后修飾的高效能分析平臺(tái)，為了尋找癌癥標(biāo)識(shí)蛋白質(zhì)，開(kāi)發(fā)一套簡(jiǎn)單的資訊輔助免標(biāo)定定量策略，結(jié)合新開(kāi)發(fā)的膠體輔助蛋白質(zhì)水解法、高效能液相層析串聯(lián)質(zhì)譜法以及生物資訊等技術(shù)，并成功應(yīng)用于大腸直腸癌的個(gè)人化癌癥與正常組織的膜蛋白體分析。該研究針對(duì)組織膜蛋白體提出一套靈敏的定量分析策略，并且在2012年成功建立第一個(gè)人類(lèi)大腸直腸癌膜蛋白體數(shù)據(jù)庫(kù)。預(yù)期此策略能有效地應(yīng)用于其他癌癥組織的分析，并找出具有潛力的生物標(biāo)記分子。

細(xì)胞的基因每天都遭受不同形式的損害，但同時(shí)，細(xì)胞也具有修復(fù)雙股DNA斷裂的反應(yīng)機(jī)制。Pif1解旋酶是一種蛋白質(zhì)，具有將雙股螺旋DNA解開(kāi)的能力。2013年，臺(tái)灣大學(xué)生化研究所冀宏源等人利用酵母菌和細(xì)菌的蛋白質(zhì)表達(dá)系統(tǒng)，以及各種蛋白質(zhì)的純化技術(shù)，最終得到至少13種高純度的重組蛋白質(zhì)，以建立同源重組修復(fù)基因的反應(yīng)系統(tǒng)，來(lái)研究Pif1解旋酶的作用機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，Pif1解旋酶利用本身水解高能化合物ATP作為能量的來(lái)源，來(lái)解開(kāi)DNA雙股螺旋的結(jié)構(gòu)，以利于DNA聚合酶能順利的進(jìn)行DNA復(fù)制，可完成修復(fù)受損的基因。此重要發(fā)現(xiàn)有助于未來(lái)的藥物開(kāi)發(fā)與癌癥治療。