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高級中等學校組

探索腫瘤新抗原及發展多功能幹細胞疫苗對抗大腸直腸癌

大腸直腸癌(Colorectal)是發生率高且較易導致死亡的癌症類型,因此本研究透過篩選誘導性多功能幹細胞(iPSC)中表現的新生抗原來進行對Colorectal cancer免疫作用,以利找出最適合作為「大腸直腸癌疫苗」的抗原/佐劑組合。本研究先使用DTU Health Tech 的NetMHCcons大數據分析與西方墨點法來篩選出小鼠iPSC中的新生抗原TTW4為最有可能作為大腸直腸癌疫苗的候選抗原後接續以下實驗。首先藉由流式細胞儀觀測樹突細胞(DC)活化的實驗,結果推測出TTW4可以幫助毒殺性T細胞(CD8+T)活化。然後使用TLR受體家族不同的疫苗佐劑搭配TTW4來進行細胞螢光影像法,發現TTW4確實可以活化CD8+T,且對於小鼠的Colorectal cancer cell也有顯著的抗癌效果。所以實驗結果證明TTW4/Poly(I:C)的確可做為大腸直腸癌疫苗的最佳組合候選。

「絲溼有幾種?」—以蜘蛛絲在環境濕度變化時的電阻值差異來探究其生物學上的意義

本研究採用11種53隻蜘蛛的框架絲與築巢絲為材料,利用電學設備以電訊號偵測蜘蛛絲對環境濕度變化的電阻反應。實驗使用自行設計的器材與方法,將蜘蛛絲並聯後記錄其在相對溼度40%至90%的區間內的電阻值變化並作圖分析。結果發現所有蜘蛛絲在低濕度時電阻值都偏高,直到絕對溼度在10g/𝑚3左右電阻才會開始下降。由實驗所得的數據發現不同種類蜘蛛絲的「電阻–溼度趨勢圖」都不同,此結果說明同為蛋白質材質的蜘蛛絲,在親緣關係相近的蜘蛛中,其蜘蛛絲的電阻特性與濕度反應也有很大的種間差異。希冀本實驗結果能對未來仿生學與生態演化生物學議題上,如蜘蛛絲在環境感測之應用與蜘蛛絲蛋白質特性之演化等相關研究做出貢獻。

探討鹼基錯配修復系統對相近物種雜交不孕的影響

本研究探討DNA鹼基錯配修復(mismatch repair,MMR)系統在釀酒酵母與奇異酵母雜交合子中的作用,並揭示其對雜交不孕的關鍵影響,具備了癌症研究及農工業菌株改良的潛在應用價值。由於兩物種之基因體序列差異大,雜交合子於減數分裂時產生大量鹼基錯配,活化MMR系統,導致過多具干擾性的同源重組產物,使染色體分離異常、孢子無法正常發育。本研究利用可在孢子壁表現三色螢光蛋白的酵母系統,並透過PCLB2-MSH2專一性抑制MSH2於減數分裂期間之表現,有效降低干擾性重組、顯著提升孢子存活率。研究結果顛覆傳統認為雜交不孕源於重組不足的觀點,進一步釐清MMR系統在遺傳隔離中的角色。

「渦」命由天不由「渦」—不同環境因素對渦蟲再生速率之影響

國中時就對渦蟲這種生物有所耳聞,對其最大的了解就是強大的復原能力,為了深入了解這種神奇的功能,我們嘗試幾種不同的環境因素,試著觀察其對渦蟲眼點再生速率之影響。 文獻探討時,發現變動的磁場會對生物體的細胞增殖產生影響,也發現在特定模擬超重力環境下人體細胞增殖會加速,因此我們皆對這兩種情況設計了不同的以渦蟲為實驗,除了驗證之外,也想試著發現論文以外未探討的影響,像是我們也試驗了不同換水頻率、光照強度、光波長、飼養密度下對渦蟲的影響,最後的數據分析和結果討論也總結了這六個實驗的影響,為相關研究提供參考並對日後渦蟲的複製與大量養殖提高了可能性。

智慧火場定位與危機應對系統

本研究建構一套具即時定位、風險感知與智慧路徑規劃功能的火場應變系統,以提升緊急情境下的人員生存率與消防調度效率。針對火場中濃煙遮蔽與視線受限等問題,系統整合UWB無線定位技術、可拋式多感測探測球與自建危險係數模型,突破既有應變限制。探測球可即時回傳火場中氫氣、一氧化碳、瓦斯、粉塵與溫度等感測數據,並依據IDLH標準轉換為風險係數,生成即時危機地圖。 系統進一步結合風險模型與Dijkstra演算法進行加權路徑搜尋,避開高風險區域,提供最安全之撤離與救援路徑。資料處理採用SQLite本地儲存並搭配視覺化模組呈現,經模擬場景實測後,可即時更新環境資訊與路徑結果,展現高度準確性與實用性,未來可作為高風險場域智慧應變之技術基礎。

利用ChatGPT協助辨識詐騙簡訊及網頁

近年來隨著資訊科技發展,詐騙行為日益猖獗。儘管政府已建置防詐網站與專線提供人工審查,但面對大量詐騙資訊,其效率仍顯不足。為降低人工審查負擔,本研究探討提示工程技術(Prompt engineering),評估其是否可提升GPT模型對圖像與語音詐騙內容的辨識準確率。研究設計採用三種不同提示策略,分別應用於圖像與語音資料中,並比較其判斷正確數以分析準確率差異。結果顯示Chain-of-Thought Prompting在兩種媒介資料中表現皆優於其餘提示工程模型,顯示良好判斷效果。本研究基於Chain-of-Thought Prompting模型開發互動式網頁程式讓民眾可立馬使用網頁判別可疑的圖片、音訊,展現應用於基礎防詐之可行性,亦可為後續防詐系統提供設計參考。

Boc2O的功能性研究及惡嗪酮的合成方法學

惡嗪酮(Oxazinanone)為一個含氮與氧的六元雜環,現今以其製成的藥品仍為少數,但其骨架依然具備運用於未來藥品的使用之潛能。 已有高產率合成惡嗪酮之方式,然鑒於其嚴苛的反應條件,為使此反應得以廣泛應用,我們嘗試於研究中使用焦碳酸二叔丁酯(Boc2O)合成惡嗪酮。研究發現,我們預期的方法確實能在產率合理下以溫和的條件合成惡嗪酮骨架,其中以2,3-二甲基取代基為起始物之產率尤為優異,但由於TBAB殘留問題,無法得到精確產率,期盼未來研究可著手改善此問題,而讓這條全合成路徑更經濟實用。而透過改變催化劑亦提供我們推測其反應機構,但仍期盼未來能以立體化學得到更多證據證明反應機構。

探討不同環境因子對左手香抑菌成分合成與效能之影響

左手香是熱帶及亞熱帶地區常見的植物,文獻顯示左手香的廣泛應用如抗發炎、鎮痛及 抗菌等功效。本研究以抑菌功效為研究起點,探討主要抑菌成分(百里香酚、香芹酚)在何種環 境下可提升其含量;接著討論此兩種成分對於左手香及環境的影響。結果顯示斑葉左手香內 百里香酚與香芹酚含量較高;兩種抑菌成分對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌及腸道沙門氏菌有 抑制效果;不同光照時數、光照強度的實驗中,6小時與9小時搭配高強度光照,百里香酚及 香芹酚含量最高;適度逆境可促進香芹酚合成。最後發現左手香葉片對土壤菌群亦具影響, 顯示其可能干擾微生物生態。本研究結果可為天然抗菌劑開發、醫療及永續農業提供參考, 並促進左手香在多領域的應用潛力。

「電」有所流,「磁」有所場,「水」有所動

透過右手開掌定則與磁流體動力學,我們得知當我們在電解水中施加磁場可以使水流動。基於這一點,我們探討了電流對水流流速的影響,並假設勞倫茲力公式吻合此實驗,即電流與流速會呈正比關係。 實驗結果證實了我們的假設,當電流增強時,水流的速度也會隨之增加。隨後我們開始探討電極片間距離及磁場是否也會對流速產生影響,最後實驗結果顯示流速與電極片距離會成負相關,與磁場強度呈正相關。這些研究成果讓我們對磁流體推進學的應用有了更加深入的了解,並希望能藉由這種方式為未來海上交通方式增添新的可能。

探討親水性顆粒材料對仿生捕霧集水元件之效率影響及其製備參數控制

本研究仿照沐霧甲蟲的異質濕潤表面結構,將含有親、疏水顆粒(SiO2 與PTFE)的溶液塗佈於可熱縮之聚苯乙烯基材上,進行熱處理後即可獲得具捕霧集水功能之元件。接著,再改變溶液中親疏水顆粒重量比、總固含量、親水顆粒粒徑及親水性顆粒種類,試圖找出最佳的製備參數。 結果顯示,當親疏水顆粒重量比1:300、總固含量20wt%、SiO2顆粒粒徑10μm 時捕霧集水效率最佳,可達666.88mg/h‧cm²。此外,將本實驗中捕霧集水效率最佳之元件與陶瓷、高分子和金屬材料進行捕霧集水效率比較,其中本實驗設計的最佳參數捕霧集水元件有較佳的捕霧集水效果,是一種高效率、低成本的捕霧集水元件,未來希望能運用於水資源回收與再利用的設備上。