電漿制動活化水於農業上之創新應用發佈日期：2018/02/01
實施期間起迄
107年02月01日執行單位
劉豫川 教授／臺北醫學大學 醫學系／生物化學暨細胞分子生物學科執行成果
現今在科技跨領域的整合下，物理、化學基礎研究與應用、生物醫學科技、奈米科技與其他科技領域間的界限已高度模糊化，在「奈米科技」、「生物技術開發」與「轉譯醫學」跨領域結合的研究下，往往可在生技、農業產業科技上有重大的突破性發展。在奈米尺度的化合物中，水是大家所熟悉的簡單物質，但由於我們對分子等級的瞭解還不夠完整，使得研究水在結構上的動態行為具有挑戰性。水（化學式：H2O）是由氫、氧兩種元素組成的無機物，氫與氧行成較強的共價鍵，而水分子之間可行成較弱的氫鍵，在常溫常壓下為無色無味的透明液體，為自然界及生物體中含量最多之物質，許多化學反應均在水的媒介下進行。最近我們團隊，創新結合以電化學法製造貴金屬奈米粒，及利用表面增強拉曼散射中貴金屬奈米粒之表面電漿激發所產生之熱電子效應，將水分子團中之氫鍵打斷以製造功能性且穩定之創新小分子團電漿活化水(plasmon-activated water, PAW)，其性質有別於一般認知以強氫鍵作用之團聚水(bulk water)，此電漿活化水代謝快、對實驗老鼠增重快，對氧氣以及氯化鈉的溶解度高，可抑制發炎反應、去除自由基、降低氧化壓力，具有較高之化學位能，提高藥劑萃取與藥物吸收能力。相關論文已發表於ACS Nano (2014, 8, 2704)，Scientific Reports (2014, 4, 4425) 與 Analytical Chemistry (2015, 87, 808) 等國際頂尖期刊。本技術之穩定電漿活化水將可創新應用於農業之突破性發展，達成畜產動物之有效快速、健康成長與減少抗生素殘留問題。另外實驗證實菇類菌種在電漿活化水中繁殖速度快，且植物在此水中溶氧量高、不易腐爛，可創新應用於水耕蔬菜與菇類養植產業。計畫期間經由奈米黃金/陶瓷材料的改質，已開發性質穩定、可量產PAW水設備(每天6公噸)；與一般RO水比較，PAW水的活性在製造1天後僅衰退2成、2天後衰退3成，在應用上並無大問題；經由臨場(in situ) PAW水製造技術的開發，大幅提高PAW水在應用時的活性。另外電漿活化水(PAW)的相關應用亦已申請中華民國的專利：產生小分子團水之容器，申請第106207831號，專利權人為基金會與學校，如此可擴大其應用性。與新竹某中學合作進行水耕蔬菜的養植實驗，在同樣養份、照光下，以電漿活化水進行水耕蔬菜的養植實驗，結果顯示蔬菜生長速度明顯快於以一般水培養的蔬菜，且蔬菜內亞硝酸鹽含量較低。另外PAW水用於綠豆芽生長，在無養分情況下，以 PAW 培養的綠豆其綠豆芽生長速度明顯快於以 DI water 培養的綠豆。此外進一步實驗發現，與DI water比較，電漿活化水中不易長青苔。也與基隆某大學合作進行以電漿活化水創新月牙藻等澡類養植實驗。另外電漿活化水促進吃高脂食物動物的增長且更健康的實驗中發現，老鼠可更增重20%，膽固醇、血糖與脂肪肝明顯較低。
