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研究生:陳怡真
研究生(外文):CHEN,YI-JHEN
論文名稱:利用離子風暨微型電熱裝置開發測定食源性病原菌快速微濃縮檢測平台:以沙門氏菌檢測為例
論文名稱(外文):Using ionic wind and micro-electric heating device to develop a rapid micro-concentration and detection platform to determine Salmonella foodborne pathogens
指導教授:王少君王少君引用關係
指導教授(外文):WANG, SHAU-CHUN
口試委員:周禮君洪敏勝
口試委員(外文):CHAU,LAI-KWANHung, MIN-SHENG
口試日期:2019-07-15
學位類別:碩士
校院名稱:國立中正大學
系所名稱:化學暨生物化學研究所
學門:自然科學學門
學類:化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:90
中文關鍵詞:離子風沙門氏菌表面增強拉曼散射標籤
外文關鍵詞:Ionic WindSalmonellaRaman-tag
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以離子風誘導之微型漩渦將液體中的懸浮微粒聚集以達濃縮效果,此技術為利用針尖狀電極架設在離子風晶片上方並施加高頻高壓電場(頻率60kHz、600-700VRMS),此時電極會將其周圍的空氣粒子極化並使之帶有電性,當帶電粒子累積於電極尖端達飽和時,會因同性電相斥使帶電粒子排出形成離子風。本研究以離子風誘導之微型吹乾濃縮系統並結合微型電熱裝置。離子風裝置會吹拂晶片上的液滴產生一道剪切作用力,此作用力推動液體表面轉動,使整個液滴旋轉產生漩渦,且同時吹乾液體,此裝置搭配加熱系統可以加速液滴的蒸發,使得較大體積液滴中的懸浮微粒將會快速聚集並吹乾後濃縮。本實驗利用具有表面增強拉曼散射標籤(Nanoaggregate Embedded Beads , NAEBs)的沙門氏菌樣品液滴(NAEB@ Salmonella),經由離子風系統聚集並結合電熱裝置使之加速液滴內部的熱對流以增加揮發效率。為了達到優化條件,先使用5µm的聚苯乙烯微粒進行模擬,探討加熱所需的條件,接著濃縮較大樣品體積如100µL的樣品觀察其結果。當單純使用先前的離子風裝置時,吹乾濃縮時間大約為一個多小時,若搭配加熱系統,可使液滴加速吹乾並增加濃縮效率,縮短吹乾濃縮時間至約30分鐘,再利用拉曼分析儀針對濃縮點進行檢測並驗證沙門氏菌的存在,實驗結果顯示偵測極限達到10 CFU/mL,具備檢測單一菌體的能力。最後,我們將此系統裝置應用在模擬真實樣品(美生菜、冰塊)。此裝置系統具有操作容易、樣品快速濃縮,搭配表面增強拉曼標籤提高偵測靈敏度,可讓此系統成為食品病原菌的快速檢測平台。
This study is aimed to integrate thermoelectric heating unit with ionic wind-based miniaturized evaporation device to quickly concentrate food pathogen sample containing Salmonella, bound with Raman tags to determine.
Surrounding gas molecules near one metallic needle applied with high voltage can be ionized to accumulate. These charge species finally repel each other to eject one gas stream i.e. ionic wind from the needle tip. Previously we use this ionic wind swiping across the top of one droplet to create a centrifugal vortice to trap Raman-tag bound bacteria samples. At the same time, ionic winds accelerate droplet evaporation to achieve 1000-fold concentration effect. Single copy determination of Salmonella in 10 micro-L sample has been reported by our group using this device. (The voltage 600 VRMS of high frequency 60 kHz is used for safety concern.) In this study, thermoelectric heating unit is imbed in the aforementioned ionic wind concentration device to further improve drying efficiency to handle real samples of larger volumes.
Using the ionic wind-based concentration chip containing heating unit, the thermal convection in the sample droplet is accelerated to efficiently increase liquid evaporation rate. We demonstrate the drying and concentration time of 100 micro-L sample of Salmonella are reduced from close to two hours without using heating device to approximately 30 minutes. Raman tag-bound Salmonella are successfully determined at the level of 10 CFU/mL, close to the requirement to detect ready-to-eat food samples, of which the safety standard is zero tolerance. In the future, we will evaluate the feasibility of this device to detect Salmonella in spiked real samples including ice and vegetable.
摘要 I
Abstract III
目錄 V
圖目錄 VIII
表目錄 XIV
第1章 緒論 1
1.1. 前言 1
1.2. 研究目的 2
1.3. 實驗原理 3
1.3.1. 離子風文獻回顧 3
1.3.2. 離子風原理 5
1.3.3. 沙門氏菌(Salmonella) 9
1.3.4. 拉曼光譜與拉曼散射[7] 13
1.3.5. 表面增強拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering, SERS) 16
1.3.6. 奈米聚集團粒子拉曼標籤(Nanoaggregate-embedded beads, NAEB) [13] 20
1.3.7. 熱電致冷晶片(Thermoelectric Cooling Module) 22
1.3.8. 革蘭氏染色法 (Gram Staining) [15] 24
第2章 材料與方法 27
2.1. 實驗材料與樣品 27
2.1.1. 實驗儀器與材料 27
2.1.2. 實驗樣品與藥品 29
2.2. 樣品前處理及配製 30
2.3. 離子風晶片 36
2.4. 實驗系統裝置與條件設定 37
2.5. 實驗流程 41
2.6. 革蘭氏染色實驗步驟 42
第3章 結果與討論 43
3.1. 微型電熱裝置的最佳條件 43
3.1.1. 探討加熱方式搭配離子風系統 43
3.1.2. 使用電熱元件加熱的最佳條件 47
3.2. 利用離子風暨微型電熱裝置微濃縮模擬NAEBs與沙門氏菌反應樣品與方法確認 52
3.2.1. 離子風暨微型電熱裝置微濃縮吹乾現象 52
3.2.2. 微濃縮與吹乾連續稀釋的NAEB@Salmonella樣品 53
3.2.3. 連續稀釋的NAEB@Salmonella樣品拉曼光譜 54
3.2.4. 微濃縮聚集與偵測結果比較 58
3.2.5. 革蘭氏染色法應用於沙門氏菌之實驗結果 59
3.3. 利用離子風暨微型電熱裝置模擬大體積樣品的最佳實驗條件 60
3.3.1. 離子風系統對粒子大小選擇性 60
3.3.2. 模擬的高濃度樣品最佳實驗條件 61
3.3.3. 模擬大體積樣品中低濃度沙門氏菌最佳實驗條件 68
3.4. 模擬真實樣品市售冰塊的檢測 73
第4章 結論與未來展望 79
參考文獻 80
附錄 模擬真實樣品市售美生菜的檢測 83
[1]Qin, J. J.; Yeo, L. Y.; Friend, J. R., MicroPIV and micromixing study of corona wind induced microcentrifugation flows in a cylindrical cavity. Microfluidics and Nanofluidics 2009, 8 (2), 231-241.
[2]Yeo, L. Y.; Hou, D.; Maheshswari, S.; Chang, H.-C., Electrohydrodynamic surface microvortices for mixing and particle trapping. Applied physics letters 2006, 88 (23), 233512.
[3]林詩芸, 利用離子風誘導之微型漩渦捕捉細菌並使用拉曼染料微珠辨識. 中正大學化學暨生物化學系學位論文 2014, 1-60.
[4]Vlǎdoianu, I. R.; Barber, C.; Dimache, G., The preparation of antisera specific for flagella of Salmonella species. Immunology 1968, 14 (1), 1.
[5]Baron, S., Classification--Medical Microbiology. University of Texas Medical Branch at Galveston: 1996.
[6]衛生福利部食品藥物管理署一般食品衛生標準修正條文對照表
[7]Tu, A. T., Raman spectroscopy in biology. Principles and Applications 1982, 1.
[8]Tu, Q.; Chang, C., Diagnostic applications of Raman spectroscopy. Nanomedicine 2012, 8 (5), 545-58.
[9]Jana, J.; Ganguly, M.; Pal, T., Enlightening surface plasmon resonance effect of metal nanoparticles for practical spectroscopic application. RSC Advances 2016, 6 (89), 86174-86211.
[10]Contreras-Cáceres, R.; Sierra-Martín, B.; Fernández-Barbero, A., Surface-enhanced Raman scattering sensors based on hybrid nanoparticles. In Microsensors, IntechOpen: 2011.
[11]Petryayeva, E.; Krull, U. J., Localized surface plasmon resonance: nanostructures, bioassays and biosensing--a review. Anal Chim Acta 2011, 706 (1), 8-24.
[12]Campion, A.; Kambhampati, P., Surface-enhanced Raman scattering. Chemical Society Reviews 1998, 27 (4).
[13]Lin, H.-Y.; Huang, C.-H.; Hsieh, W.-H.; Liu, L.-H.; Lin, Y.-C.; Chu, C.-C.; Wang, S.-T.; Kuo, I. T.; Chau, L.-K.; Yang, C.-Y., On-line SERS Detection of Single Bacterium Using Novel SERS Nanoprobes and A Microfluidic Dielectrophoresis Device. Small 2014, 10 (22), 4700-4710.
[14]黃振東、徐振庭, 熱電材料. 2013, 科學發展486 期: 工業技術研究院材料與化工研究所.
[15]Winn, W. C., Koneman's color atlas and textbook of diagnostic microbiology. Lippincott williams & wilkins: 2006.
[16]方裕程, 利用離子風誘導之微型漩渦與吹乾裝置捕捉低濃度樣品中的細菌並使用表面增強拉曼散射標籤與葛蘭氏染色法偵測. 中正大學化學暨生物化學系學位論文 2016, 1-92.
[17]Su, S.-R.; Chen, Y.-Y.; Li, K.-Y.; Fang, Y.-C.; Wang, C.-H.; Yang, C.-Y.; Chau, L.-K.; Wang, S.-C., Electrohydrodynamically enhanced drying droplets for concentration of Salmonella bacteria prior to their detections using antibody-functionalized SERS-reporter submicron beads. Sensors and Actuators B: Chemical 2019, 283, 384-389.
[18]衛生福利部。2013。食品微生物之檢驗方法-沙門氏桿菌之檢驗。 102.12.23部授食字第1021951187號公告修正。
[19]Hou, D.; Maheshwari, S.; Chang, H. C., Rapid bioparticle concentration and detection by combining a discharge driven vortex with surface enhanced Raman scattering. Biomicrofluidics 2007, 1 (1), 14106.
[20]Karimi, A.; Yazdi, S.; Ardekani, A. M., Hydrodynamic mechanisms of cell and particle trapping in microfluidics. Biomicrofluidics 2013, 7 (2), 21501.
[21]Bansal, L.; Miglani, A.; Basu, S., Universal buckling kinetics in drying nanoparticle-laden droplets on a hydrophobic substrate. Physical Review E 2015, 92 (4), 042304.
[22]Yeo, L. Y.; Hou, D.; Maheshswari, S.; Chang, H.-C., Electrohydrodynamic surface microvortices for mixing and particle trapping. Applied physics letters 2006, 88 (23), 233512.
[23]Fang, X.; Páhi, A. B.; Li, H.; Somasundaran, P., Enhancement of water transport through the liquid–vapor interface by surfactants. Soft Matter 2012, 8 (34), 8959-8964.
[24]Pathak, B.; Hatte, S.; Basu, S., Evaporation dynamics of mixed-nanocolloidal sessile droplets. Langmuir 2017, 33 (49), 14123-14129.

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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