高級中等學校組

竹科為新竹帶來不計其數的好處，卻也造成環境汙染，重金屬汙染就包含其中。重金屬若未經處理就流放會汙染土壤、水質等，影響生態環境。蘚苔是方便取得的生物監測指標，因此本研究以臺灣羽苔作為模式生物，探討不同重金屬種類、濃度對其葉綠體個數、光合色素含量、光反應速率及細胞壁厚度的影響。根據實驗結果我們發現低濃度的鋅、銅離子對臺灣羽苔的葉綠體個數、光合色素含量、光反應速率皆有提升，並且找到鋅離子、銅離子對臺灣羽苔有正向影響的濃度區間，而鋇離子、高濃度的鋅銅離子則對植物有相反的影響。細胞壁的部分，低濃度鋅離子會造成細胞壁增厚，而在高濃度時變薄；銅、鋇離子增厚程度則與離子濃度呈正相關。

近年來，人們每年丟棄的寶特瓶數量遠超過被回收的數量。塑膠汙染影響了每一個生態系統，所以寶特瓶回收利用是一個巨大的挑戰。因此，本研究以寶特瓶材料－聚對苯二甲酸乙二酯（PET,Poly(ethylbenzene-1,4-dicarboxylate)）作為有機金屬框架（MOF, metalorganicframework）中有機框架的連接，並將MOF合成中常用的有毒溶劑－二甲基甲醯胺（DMF,Dimethylformamide）替換為純水，除了能對環境友善外，更提供了資源重複利用的途徑。另一方面，本研究以PET進行一鍋化的方法來合成具高度生物相容性的MOF材料－MIL101(Fe)（MIL,Materials of Institute Lavoisier），並應用於近年來蓬勃發展的皮膚性生醫產品，以細胞毒性試驗、抗氧化試驗、抗菌能力、及選擇性吸附測試來證明其有作為皮膚性生醫材料的潛力，以及擔載皮膚保養藥物維生素E 來評估其作為保養品載體的能力。

民眾在生活採買與準備食材中，經常面臨一些問題，例如：忘記冰箱食品而導致重複購買與浪費、食品放置過期…等。因此我們提出一個可以解決上述問題的系統，藉由影像辨識來判斷食品品項與移動軌跡，藉此建立冰箱內部的食品清單，並且可透過冰箱觸控螢幕與手機APP，查看與設定清單內容。針對無法辨識的食品，系統可以學習訓練建立影像辨識模型，並針對現有的食品類別進行增量訓練，提高辨識食品的準確率。藉由本研究所提出的系統，可以學習與辨識各項冰箱食品、設定過期提醒通知，與冰箱異常偵測，協助使用者有效且便利地管理冰箱雜物、掌握冰箱的狀態。

透過瞭解妥瑞氏症症狀的發生緣由，並分析目前已被認證「可對症狀造成正面影響」的特定成分，如鎂、維生素B6等。並施以富含該成分之天然食品，觀察其是否能在實驗魚身上造成相同效果。 我們利用孔雀魚的平均尾鰭擺動角度超過25度以上來定義為孔雀魚的類妥瑞氏症症狀，並利用特定藥物來進行其類妥瑞氏症的誘發。 且以含有豐富鎂含量的酪梨與含有豐富維生素B6的蒜頭進行投餵，並測量其影響孔雀魚尾鰭擺動角度的各時間段之度數，且經過分析實驗數據，可總結出此兩項食品具有一定程度可以達到近似妥瑞氏症藥物帶給實驗對象的抑制效果。 並根據實驗結果，來探討是否能以一般食品來緩解妥瑞氏症患者的症狀，甚至降低患者對於藥物的依賴性，進而取代藥物。

此研究是以實驗方式，驗證理論模擬中指出水漂在不同入水模式下，攻角為20度時皆可產生最佳的彈跳效果。因此我以壓克力板作為模擬水漂的模型，設計了以下四組操作變因，分別是入水攻角、水的流速、水漂邊界形狀以及不同粗糙程度的接觸面，透過Tracker分析壓克力板的質心彈跳高度及運動軌跡，再利用Excel、SciDAVis分析數據，找出其中的運動相關性。最後透過座標轉換，可以利用這些實驗來分析打水漂的運動行為，成功發現攻角在20度時有最佳的彈跳效果，並以此結論來優化打水漂的運動行為。

氮污染無所不在，水源硝酸鹽污染是農業發達地區居民長期面對的問題，且脫硝作用中間產物亞硝酸鹽，對人體危害甚大。因此我們透過測量天然雜草(地毯草)溶液的氧化還原電位、還原力、自由基清除能力，證明地毯草具有強抗氧化力與還原力。藉由田口式實驗法規劃探討影響地毯草還原降解硝酸鹽之可能參數，由統計分析結果確認使用乾燥地毯草劑量18.75 g/L與硝酸鹽濃度50 mg/L的水體反應24小時，為地毯草降解硝酸鹽的最佳操作條件，而持續反應48小時則可完全降解亞硝酸鹽副產物。反應過程中總酚濃度介於100~200 mg/L，並且利用光譜全波段掃描反應溶液得知，250~325 nm區間有明顯吸光程度，代表多酚成分兒茶素之存在。經由本研究成果證實地毯草可釋出多酚物質有效降解硝酸鹽。

本研究以水稻細胞生產新冠病毒（SARS-CoV-2）的棘蛋白（Spike protein），證明植物表現系統生產疫苗次單位蛋白的潛力。病毒棘蛋白可與人類細胞表面的血管收縮素轉化酶2（ACE2 ）結合進而感染宿主細胞，因此重組棘蛋白可發展為次單位疫苗。我們將棘蛋白的受體結合結構域（Receptor Binding Domain; RBD）基因序列，經過水稻密碼子最佳化（Rice codon Optimized）後藉由專一性基因編輯技術CRISPR-Cas9轉殖進入植物水稻基因組α-澱粉酶（α-Amylase）序列中的第一段內含子（Intron 1），使RBD能與α-Amylase共表現並分泌至細胞外。再利用水稻MYBS2缺陷株特性，使轉RBD基因癒傷組織在糖缺乏誘導（Sugar starvation）下大量表現並分泌RBD蛋白至培養基中，最終藉快篩檢驗RBD是否被正確表現且具有抗原性，進而證明以植物細胞大量生產可供作疫苗來源RBD蛋白的潛力。

本研究以低價畜產副產物─白肉雞(Broilers)的雞爪為原料，試驗一將其浸泡於不同酸液中進行膨潤，再經熱萃取後形成之凝膠以醋酸組具有最佳之外觀、質地剖析數據、截切值、色澤分析數據及固形物比例，顯示以「雞爪」作為原料時，採用醋酸作為其膨潤劑較其他酸液更為適合。試驗二將膨潤後雞爪以不同溫度進行熱萃取，結果顯示，低溫組(70℃)和高溫組(95℃)均具有良好之質地剖析和色澤分析數據，但高溫組於感官品評時均獲得各項目之最佳喜好度和最高的總接受度。綜上所述，雞爪以醋酸膨潤後再以95℃進行熱萃取可得透明亮白、滑順而富有彈性之凝膠產品，未來再經澄清乾燥處理後可作為食品改良劑或凝膠類點心的原料，實現將低價副產物轉變為黃金的可行性。

一個連通圖其結構中若沒有包含任何的圈，則將此圖稱為樹狀圖（tree）。若樹狀圖T的頂點v滿足d(v)=1，則 即為 的『葉子點（leaf）』。將一個樹狀圖中以一筆不間斷經過最多頂點的路徑，稱為『主幹』，若此樹狀圖滿足所有的leaf皆與主幹上的點相連，則特別將此樹狀圖稱為『毛毛蟲圖（caterpillar）』。本文的研究是對於有n個頂點，k個leaf的毛毛蟲圖，在不同構的情況下，探討各類毛毛蟲圖的結構變化、對偶關係，在數量上建立遞迴關係、探討組合意義以及相關的應用。

本研究結合奈米技術及生物醫學，創新以牛血清蛋白為載體，以一步法合成全新CuxFe3-xO4@BSA-IR780(CFO@BSA-IR780)多功奈米複合材料。材料鑑定由TEM、UV-Vis等儀器進行組成及性質分析。 材料中BSA賦予其優異水溶性；鐵離子有益在腫瘤觸發內源性H2O2產生活性極高的氫氧自由基，進行化學動力治療(CDT)。且光敏劑（IR780）讓材料呈紅色螢光，在近紅外光照射兼具光熱(PTT)與光動力治療(PDT)特性。 然而腫瘤內源性穀胱甘肽(GSH)過量會消除自由基，限制CDT/PDT效果。因此材料摻雜銅離子，藉氧化數變化增強療效。 後續更將CFO@BSA-IR780實際運用於细胞測試、螢光顯影與MRI檢測，確認低毒性、治療效果佳，並率先結合兩種診斷。成功發展具CDT、PDT、PTT及腫瘤顯影之多功奈米複合材料，以多種方式提升效率並降低傷害，提供醫學新興之藥物材料。