生物技術 教師:林維莉

第01週：緒論 第02週：生物技術範疇與發展 第03週：生物科產業常用微生物種介紹 第04週：分子生物技術原理與基本應用(一) 第05週：分子生物技術原理與基本應用(二) 第06週：生物科技於刑事科學上的應用：DNA鑑定與微量物證鑑定 第07週：生物科技於醫學上的應用：疫苗開發與製程 第08週：生物科技於醫學上的應用：病原微生物快速檢驗試劑開發與應用 第09週：期中考 第10週：生物科技於醫學上的應用：生物製劑與基因重組藥品開發與應用 第11週：生物科技於醫學上的應用：癌症及藥物治療發展 第12週：生物科技於生殖醫學上的應用：不孕症治療、臍帶血與幹細胞 第13週：生物科技於醫學美容上的應用 第14週：基因轉殖動物發展與應用 第15週：基因改造食品發展與應用 第16週：小組討論 第17週：小組討論 第18週：期末考

生物科技於刑事科學上的應用：DNA鑑定與微量物證鑑定 基本工具簡介 生物安全實驗室介紹 生物技術儀器應用

生物科技於刑事科學上的應用 CSI版

刑事鑑識中心沿革-台灣版(台南為例) 因應整體治安情勢的轉變及科學辦案的需要，各縣市 警察局刑警隊鑑識組於94年7月1日提升編制層級成立 「鑑識課」，於99年12月25日配合臺南縣（市）政府 合併升格為直轄市，原「鑑識課」改制為「刑事鑑識 中心」，於2012年3月16日本局分子生物（DNA）實驗 室通過ISO/IEC 17025認證，強化刑事實驗室鑑定能 力，確保鑑識結果的正確性與可信度，符合現今法庭 交互詰問之需，充分展現警方科學辦案決心，作為未 來刑案偵查之利器，強化警察專業形象，提升刑案鑑 識偵防效能。 各類重大刑案現場勘察採證、物證鑑驗、證物處理管 制，協助偵查單位所需之刑事鑑識，研究發展刑事鑑 識技術，指導訓練本局員警科學辦案技能，引進刑事 鑑識新知，充實精密儀器，朝向高科技專業刑事實驗 室目標，創新辦案品質，以提升破案績效。

工作概況 1.本市轄內特殊、重大及一般刑案現場勘察、採證及送驗。 2.刑案現場指紋之採取、初篩及初步排除比對。 3.刑案現場微物跡證初篩與鑑驗。 4.查獲槍彈、刀械初步辨識鑑驗及氣體動力式槍枝鑑定。 5.法定去氧核醣核酸(DNA)強制採樣、刑案現場跡證DNA鑑定、刑案親子 鑑定及受理院檢刑案DNA鑑定等事項。 6.車身引擎號碼之重現及解析。 7.犯罪嫌疑人指紋卡及相片管理。 8.身心障礙者申請自願捺印指紋。 9.刑事鑑識儀器設備之預算編列、採購、運用。 10.刑事人員鑑識技術教育訓練。 11.刑事案件涉案(嫌疑)車輛之車牌解析及影像(擷取後)之加強處理。 12.督導分局偵查隊辦理刑案現場勘察採證、證物保管及送驗等事項。 13.爆裂物現場協調聯繫及爆裂物送鑑。 14.特種警衛防爆場檢勤務。 15.其他上級交付任務。

e.個人由於片段的長度 、電荷大小的不同，經 過電泳分析後，分別會 停留在膠片不同的位置 上，於是呈現出個人所 獨有的圖紋，故稱為DNA 指紋 a.不同個體的DNA核苷酸 序列不同 b.限制酵素切割DNA時， 只切割在特定核苷酸序 列的位置上 c.核苷酸序列不同，限 制酵素的切割點便不同 ，切割後核苷酸片段長 度也不同 d.每個人具有自己獨特 的DNA核苷酸序列，故經 過相同限制酵素切割後 ，每個人的DNA片段長度 也就因人而異

DNA指紋之應用 子代的DNA一半來自父親 ，一半來自母親 b.使確認犯罪者的過程 具備更高的可信度

(A)PCR應用於刑事案件的嫌疑犯鑑定，(B)與(C)PCR 應用於親子關係鑑定

為什麼粒線體絕大多數是母性遺傳呢？ 但其實在《新英格蘭醫學期刊》2002年第25期的〈 Paternal Inheritance of Mitochondrial DNA〉研 究中，也有極少數細胞的粒線體帶有父親的DNA，大 家可以去看看，但也產生不少遺傳性疾病。 Written By: 阿賊的科普漫畫 http://pansci.tw/archives/author/rjlab0128

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身分證明-指紋

指纹粉末(Fingermark powders)：用于不可渗透表面 。通常是金属粉末，使用特殊的粉末刷。有些是磁性 粉末，使用磁性涂抹装置。铝粉常用于玻璃表面，黑 色磁性粉末常用于UPVC(聚氯乙烯？)。指纹被显现出 来后，可进行拍照或使用指纹胶带转移到干净的醋酸 纤维上。

茚三酮(Ninhydrin)：是一种溶液，用于可渗透表面 ，如纸和硬纸板。表面首先用溶液清洗，然后放入 70℃的湿润烤炉15分钟。茚三酮与氨基酸反应显出紫 色的印记。通过拍照或适当的相机滤镜记录下指纹。

氰基丙烯酸盐粘合剂或万能胶熏蒸(Cyanoacrylate or super glue fuming)：用于不可渗透表面。万能 胶的蒸汽与指纹接触。物品被放在特殊的格子里用来 保持湿度和使万能胶蒸发。蒸汽在指纹脊处形成白色 结晶。指纹印记被固定，之后可以使用荧光染料或粉 末。 影片觀賞

微量物證 掌握現場的種類、特點；微量物證的勘查方法；微量 物證的檢驗程序。 微量物證涉及的物質種類 微量物證的特點  （一）微量物證的存在非常普遍  （二）微量物證有時是潛在物證  （三）微量物證難以破壞或消除  （四）微量物證需要用大型分析儀器進行檢驗  （五）微量物證檢驗主要是比對檢驗

血液檢測試劑 影片觀賞:化學示範實驗：利用魯米諾偵測血液（Using the Luminol Test to Detect Blood）

酚酞指試劑 血液中的成分Heme(二價鐵離子)會使雙氧水分解出具 氧化性的物質，使得在鹼性條件下(試劑為鹼性)的還 原態酚酞被氧化成指示計形式的酚酞而變成粉紅色。 AH2 + 3%H2O2 → 氧化物(特異顏色) 還原劑 催化劑 氧化劑

快速篩檢試劑組 血液快速鑑定試劑 血清快速篩檢試劑 動物血液快速篩檢試劑 精液快速篩檢試劑

藥物快速篩檢試劑

微量物證的作用 （一）為案件的定性提供科學依據 （二）為案件的偵破提供方向或線索 （三）縮小偵查範圍 （四）為現場分析和重建提供信息和依據  （一）為案件的定性提供科學依據 （二）為案件的偵破提供方向或線索  （三）縮小偵查範圍  （四）為現場分析和重建提供信息和依據 （五）組成物證鏈中的必要環節  （六）在一定條件下起直接物證的作用

微量物證的檢驗 一、微量物證檢驗的基本任務 二、微量物證檢驗同一般理化分析的區別 三、微量物證檢驗基本原理和方法 （一）光學顯微鏡  一、微量物證檢驗的基本任務  二、微量物證檢驗同一般理化分析的區別  三、微量物證檢驗基本原理和方法  （一）光學顯微鏡 （二）有機成分測試儀器  （三）元素分析儀器  （四）物理性能分析儀器  （五）結構分析儀器

新奇的魔法棒「多波域光源」 (可檢測精液斑,唾液斑,指紋和火藥殘跡 ) 原理是由於，當以特殊波長之光線照射檢體表面時， 檢體會吸收入射光並發射出較入射光波長更長之螢光 。不同之檢體會吸收不同波長之光源，且發出不同光 譜之螢光。 刑事鑑識領域最常見之檢體如纖維、射擊殘跡、體液 、精液斑、牙齒和骨頭碎片、咬痕及傷痕、特殊指紋 處理及文書鑑定等方面等。

例如以波長525nm之綠色光源照射檢體時，檢體會發 出較525nm波長更長之螢光，此時 利用紅色濾光鏡濾 除背景中大量的綠光，僅讓較長波長之螢光通過濾光 鏡而能被肉眼辨視出。檢體發射出的螢光強度較微弱 ，因此以相機記錄螢光之情形時，必須配 合適當之 濾光鏡進行長時間曝光之拍攝工作。 影片觀賞

雷射激光採集顯微分離技術 （Laser Capture Microdissection-LCM） 微量證物採集箱

微量物證分析技術的發展 一、微量物證專業面臨的挑戰 二、措施 （一）不斷引進新技術 （二）建立比對樣品庫和數據庫 （三）檢驗方法規範化  一、微量物證專業面臨的挑戰  二、措施  （一）不斷引進新技術  （二）建立比對樣品庫和數據庫  （三）檢驗方法規範化 樣品前處理技術和微量物證儀器分析技術 掌握常用的各種儀器分析方法原理；各種儀器方法的 特點與應用。

樣品前處理技術 一、傳統的樣品製備方法 (一)溶劑提取 (二)吸附 二、現代樣品製備方法 (一) 頂空法 (二) 吹趕和捕集 （ 樣品前處理技術  一、傳統的樣品製備方法  (一)溶劑提取  (二)吸附  二、現代樣品製備方法  (一) 頂空法  (二) 吹趕和捕集  (三) 超臨界流體萃取和次臨界流體萃取  (四) 固相抽提  (五) 固相微萃取法

顯微鏡技術 微量物證檢驗中常用的幾種光學顯微鏡 （一）立體顯微鏡 （二）偏振光顯微鏡 （三）相差顯微鏡 （四）金相顯微鏡  （一）立體顯微鏡  （二）偏振光顯微鏡  （三）相差顯微鏡  （四）金相顯微鏡 掃描電子顯微鏡—X射線能譜分析技術

螢光顯微鏡

顯微鏡 600X的物體影像 蒼蠅的眼睛 雞胚胎 人造雪花 睫毛

螞蟻頭部 螞蟻尾部 頭髮上的頭蝨

實驗室儀器介紹-高速及超高速離心機 原理:利用離心力分離液 體中物質

實驗室儀器介紹-電泳槽 原理:利用DNA或蛋白質 分子帶正負電荷的特性 ，讓分子在有不同梨仔 的緩衝液電場中移動， 可以分子大小行區分

蛋白質轉漬系統

取樣器材-微量分注器 原理:利用虹吸現象及真 空原理吸取微量液體;分 為手動式及電動式。 取樣液體的範圍:1ml、 0.2ml 、0.01ml

取樣器材-量筒 分為:玻璃製及塑膠製品 ，差異為耐酸鹼程度及 定量品耐久性

取樣器材-分注器及滴管 滴管:分為玻璃製及拋棄 式塑膠製分注器及 分注器

生物安全通風櫃-無菌操作台 具有微細濾網可過濾空 氣中微生物,保持操作環 境清潔

色譜技術  一、薄層色譜法(TLC)和薄層掃描法  (一) 概述  (二) 薄層色譜法的特點以及應用範圍  （三）薄層色譜原理以及基本實驗過程  （四）定性、定量分析   (五)薄層色譜在微量物證分析中的應用   二、氣相色譜法

高效液相色譜法（HIGH PERFORMANCE LIQUID CHROMATOGRAPHY，又稱高效液相層析，簡稱HPLC） 高效液相層析儀根據各種分子相互作用力來分離混合物。 利用分析物及分析管柱之間的非共價性質。使用高效液相 色譜時，液體待檢測物在不同的時間被注入色譜柱，通過 壓力在固定相中移動，由於被測物種不同物質與固定相的 相互作用不同。物質順序離開色譜柱，通過檢測器得到不 同的峰值信號。

每個峰頂都代表一個另外化合物的種類，最後通過分析比對 這些信號來判斷待側物所含有的物質。高效液相色譜從原理 上與經典的液相色譜沒有本質的差別，它的特點是採用了高 壓輸液泵、高靈敏度檢測器和高效微粒固定相，可將液體混 合物中的成份分離、成分定性及定量分析。適於分析高沸點 不易揮發、分子量大、不同極性的有機化合物。例如：可檢 測分析食品中的三聚氰胺的含量。

生物材料等級依所含有之病原微生物致病危險性，以危險群（RISK GROUP，簡稱RG）予以分級 危險群等級 說明 第一級/RG1 與人類健康成人之疾病無關或不會引起健康成人疾病 第二級/RG2 較少引起人類嚴重疾病，通常有預防及治療 第三級/RG3 可引起人類嚴重或致死疾病，可能有預防及治療方法 方法 第四級/RG4 可引起人類嚴重或致死疾病，目前無預防及治療方法，以及國內尚未發現或已宣佈根除之病原微生物

實驗室生物安全等級依實驗室操作規範、安全設備及設施防護要求，以生物安全等級（BIOSAFETY LEVEL，簡稱BSL）予以分級 實驗室類型 實驗室操作規範 安全設備及設施 第一等級/BSL-1 基礎教學或研究 遵循優良微生物學技術 無特別需求，一般為開放式工作檯 第二等級/BSL-2 第二等級（＋） /BSL-2+ 基層衛生服務、診斷服務或研究 遵循優良微生物學技術，工作人員穿著工作服（ 或實驗衣），實驗室門口應有生物危害標誌 (BSL-2+ lab:同上，惟工作人員穿著特殊防護衣 開放式工作檯，如從事可能經由空氣途徑傳播之檢驗研究工作，應設有生物安全櫃 (BSL-2+ lab:生物安全櫃（或）其他所有實驗室工作所需之安全設備，設施內負壓 第三等級/BSL-3 特殊診斷服務或研究 同BSL-2 實驗室要求，加上工作人員穿著特殊防護衣、進入管制 生物安全櫃及（或）其他所有實驗室工作所需之安全設備，設施內負壓且為定向氣流 第四等級/BSL-4 從事高危險性或不明病原體之診斷服務或研究 同BSL-3 實驗室要求，加上廢棄物之特殊處理 三級生物安全櫃（或二級生物安全櫃並穿著正壓防護衣），雙門高壓蒸氣滅菌器（穿牆式），設施使用經過濾之空氣、氣密門及出口淋浴裝置

Safety Lab level 1 Safety Lab level 2 陳維峰,行政院衛生署疾病管制局,2008

Safety Lab level 3,4 陳維峰,行政院衛生署疾病管制局,2008

實驗室生物安全管理 疾病管制局,楊世仰,2004

生物安全意外事件 通知實驗室主持人，勿污染電話 人員優先保護: 屏氣離開、脫去污染的衣物及鞋子。洗手、臉及 其他污染的身體部位，若眼睛被污染，沖水15分鐘。 通知附近的人員撤離; 防止他人進入該區，在入口處警示：意外情況、病原體、日期、時間、聯絡人員。 通知實驗室主持人，勿污染電話 再考慮設備及設施的清銷: 與環安衛部門商榷後再進行。 30分鐘後，待氣膠沉降後再進入。 若在實驗室區域，則視污染範圍，從使用化學消毒劑(從外圍向 內處理，作用二十分鐘後再擦拭)至燻蒸法皆須考慮。 若在生物全櫃裏，以化學消毒劑(1:10 bleach)消毒，保持通風， 防止外洩至櫃外，戴手套。倒足量的消毒劑，確定工作區下方 之淺盤亦確實消毒，擦拭所有工作面及淺盤，所有廢棄物以 AUTOCLAVE滅菌後丟棄。但此法無法消毒濾棉、抽風機、通風管或其 他內部，故可考慮燻蒸消毒。 若同時牽涉到放射線及致癌物等，則與環安部商量後再處置。

呼吸防護具RESPIRATORS 一般性口罩,不算呼吸防護具,例如: – surgical masks 外科口罩 – dust masks 防塵口罩 N-95 respirators are a special class of respiratory protection primarily used int he health care field “N,” if they are not resistant to oil “R” if somewhat resistant to oil, and “P” if strongly resistant (oil proof).

MDMA 吸食者會遇到與安非他命和可卡因使用者所遇 到的相似的問題，包括吸毒成癮。除了有害的作用之 外，MDMA 的心理效應包括意識模糊、精神沮喪、焦 慮不安，而且還包括在服用毒品過程中（有時在服用 毒品之後數周）的妄想偏執。Physical effects can 生理效應包括肌肉緊張、不由自主的牙齒咬緊、反胃 、視力模糊、昏眩以及冷顫或發汗。 心跳加快和血壓增高對患有循環糸統疾病或心臟病的 人特別危險。夜店舞會上與 MDMA 有關的意外死亡事 件直線上升。毒品的興奮效應使服用者長時間不停跳 舞，伴隨著以狂歡舞會上常見的悶熱、擁擠狀況，會 導致脫水、過熱以及心臟或腎臟功能故 障。服用 MDMA 會破壞大腦血清素神經元。血清素被認為在調 節情緒、記憶、睡眠和食慾方面發揮一定的作用。最 近的研究發現，大量食用 MDMA 會導致人類的永久性 記憶問題。

MDMA (3,4-methylenedioxymethamphetamine) 具有 刺激效應，導致出可卡因和安非他命類似的欣快感， 並且使機警度提高。它還導致與迷幻藥相同的迷幻效 應。MDMA 首先在二十世紀八十年代使用，通常在大 型的通宵「狂歡」晚會上服用。 搖頭丸或 MDMA 對會思維和記憶至關重要的大腦區域 造成持久損害。在一項針對紅尾猴的試驗中，約翰· 霍普金斯的研究人員證實，食用毒品4天所導致的損 害會持續6-7年。影響特別嚴重的區域是腦皮質層（ 負責理性思維的大腦的外層）和海馬體（在形成長期 記憶方面起到關鍵作用的部分）。 遭受MDMA 影響的神經元系統是大腦合成資訊和情感 的基礎。受到 MDMA 破壞的神經細胞（神經元）是那 些使用化學血清素與其它神經元進行溝通的細胞。