中学生研发平价重金属侦测器 扬威国际生物科技大赛夺三大奖

撰文: 金敏琍
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保良局何荫棠中学、仁爱堂田家炳中学、五旬节中学、妙法寺刘金龙中学及马锦明慈善基金马可宾纪念中学,组成“HongKong-JSS”联队,于10月远赴法国巴黎参加国际基因工程机器竞赛(iGEM)。学生研发出低成本、及易于便携的生物科技侦测器“ Metalytic”,检测食物中重金属含量,不单继去年后再次夺金奖并获选全球十强,同时夺得全球最佳硬件设计奖。

目前市面上用作检测重金属含量方法,主要分成三类;第一类是以试纸做检测,成本每次只需约4港元,但准确性低。第二类是便携式检测器,准确度较高,但检测器售价由数千至数万港元不等,一般人难以负担。第三类是透过专业化验所进行检测,以检测食水重金属含量为例,坊间化验所收费约一千至二千多元不等。

基因改造大肠杆菌 AI分析重金属浓度

联队希望研发一部低成本、体积小及容易操作的重金属检测器,填补现时市面上同类产品在准确度与高价钱之间的空隙,提供一个价格相宜,但相对准确的选项。

经过近半年的研究及测试,联队成功以合成生物科技基因改造大肠杆菌,让它能识别重金属并产生不同的色蛋白信号,并利用人工智能及物联网技术,成功研发专门分析重金属的浓度的侦测器Metalytic。

侦测器简单易用 更具可持续发展功能

Metalytic生产成本只需160港元,体积是一部家用咖啡机的大小。 Metalytic利用生物科技侦测重金属,准确性较使用试纸高。

保良局何荫棠中学学生黄旭涛表示,侦测器操作方法简单,以测试食水含铅量为例,只需经过3个步骤就可以,“首先开启侦测器消毒消功能,然后将食水及基因改造的大肠杆菌放入容器内,经过16小时养菌、侦测及AI分析后,市民可在经SMS或WhatApps收到侦测结果。”

保良局何荫棠中学学生负责研发生物科技侦测器“ Metalytic”硬件部份,对于侦测器夺得全球最佳硬件设计奖,感到十分高兴。(廖雁雄摄)

保良局何荫棠中学老师范基柱指出,Metalytic除了上述功能外,还能透过基因改造不同的细菌以检测不同污染物,令侦测器具可持续发展优点,相信是赢得评判团欢心的原因。

勇夺3奖创香港中学队伍参赛纪录 学生喜极而泣

联队凭借 Metalytic在今届iGEM赢得3个大奖,包括金奖、全球十强及中学组全球最佳硬件设计奖。有联队学生在现场听到大会宣布时,兴奋得大叫;亦有因留港参与校内考试,未能亲身到场的学生得知获奖消息后,流下开心眼泪。

“HongKong-JSS”联队由五间学校合共60名学生组成,部份学生于10月远赴法国巴黎参加国际基因工程机器竞赛(iGEM),夺得3个大奖。(被访者提供)

另外,所有参赛队伍亦须要为专案创建网页,内容包括研究成果、机器研发、社会实践、教育工作等等。评判会在全球140支队伍中,提名10队竞逐最佳网页奖(Best Wiki),“HongKong-JSS”联队亦获提名,虽然最终未能夺奖,但负责建构网页的马锦明慈善基金马可宾纪念中学学生魏海彤认为,获得提名已经超出预期。“好意外,我哋对电脑编程不太熟悉,全部系由零开始学,但印证到原来全心投入去做一件事,真系有回报的。”

马锦明慈善基金马可宾纪念中学负责为专案建构网页,并获大会提名竞逐最佳网页奖,学生魏海彤(左)表示虽然未能赢出,但能获得提名已是一个肯定。(廖雁雄摄)

请教专家学者 做街访作市场调查

成功背后其实也经历重重挑战。Metalytic所涉及的知识层面包括基因工程、AI技术、电脑编程等范畴,部份超出中学知识范围,联队成员除了上网学习外,还请教不同专家学者。

五旬节中学学生梁证浩表示,学校老师、大学教授、环保署专家及中医师都是他们请教对象。此外,他们亦曾先后进行六次街访,收集了过百位公众对检测食物中重金属的意见。

五旬节中学学生曾进行6次街访,了解公众对重金属侦测器意见;另外又访问环保署环境保护主任(水质管理)麦艳玲博士,向她请教重金属污染情况。(廖雁雄摄)

研发初期摆乌龙 订错DNA屡试屡败

负责基因改造大肠杆菌部份的仁爱堂田家炳中学学生黎子欣表示,在进行基因改造大肠杆菌实验初期,曾试尽所有方法,一直未能成功,担心整个专案要推倒重来。“最终重新追溯DNA排序,才发现摆了一个大乌龙,原来一开始订错DNA,重新订购后终成功完成实验。”

仁爱堂田家炳中学学生表示,他们在进行基因改造大肠杆菌的第一个月,一直处于失败状态,结果发现原来订购了不正确的DNA,摆了一个大乌龙。(廖雁雄摄)

举办工作坊做社区教育 提高大众对重金属认知

生物科技是解决世界问题的一个大趋势,这次参赛除了技术上的创新,联队还积极参与社区教育,向公众普及重金属污染的危害及其对生态和人类健康的影响。妙法寺刘金龙中学学生刘思甜表示,他们举办了多场工作坊,并设计了卡牌游戏,帮助学生和市民更好地理解环保和合成生物学的知识。“希望通过这些活动,让更多人认识到环境问题的重要性,并激发大家对科学的兴趣。”

国际基因生物科技竞赛(iGEM)是全球规模最大且最具影响力比赛,今年吸引各地逾400支队伍、创纪录9,000多名参赛者参与。比赛分高中、本科生及研究生三个组别,团队须在限时内设计、构建并测试合成生物系统,以应对社会当前面临的挑战。

妙法寺刘金龙中学学生刘思甜(右)是联队成员之一,她们负责进行公众教育部份,曾举办多场工作坊及设计卡牌游戏,增加学生及市民对环保及科技认识。(廖雁雄摄)