全國中小學科展

高級中等學校組

缺氧幹細胞對高血壓心臟保護作用之探討

高血壓導致許多併發症,更造成心血管疾病。因此預防和治療高血壓是國際醫療關注的議題。研究指出幹細胞能促進身體機能修復但是治療的分子機轉尚未表明。發現短期缺氧(6小時)可提高脂肪幹細胞(ADSC)的細胞生存蛋白p-Akt和歸巢效應蛋白CXCR4表現,接著利用ADSC和缺氧預處理的脂肪幹細胞(hADSC)治療原發性高血壓大鼠的心臟,發現ADSC和hADSC能維持心臟功能,降低高血壓造成的心臟肥大蛋白GATA4、BNP表現,提高長壽基因訊息路徑來達到心臟保護的效果;更發現幹細胞透過改變心臟能量代謝途徑,降低GLUT4對葡萄糖的消耗而提高脂肪利用率來提高心臟細胞的能量獲取,且強化後的hADSC保護的效果更好。這些結果證明幹細胞能保護高血壓對心臟的傷害,也證明適當的缺氧能夠強化ADSC。

反切密碼-風斬槍靴滅世嘛喇

我們當初的理念是是希望能將傳統的加密方式融合現代的密碼學,達成更高的安全性,後來我們發現能結合語言學的部分,使得加密變得更有變化。 我們的研究利用「反切」這種古代的拼音方式來設計一套加密規則,並利用它替特定的字串加解密。我們並沒有試著挑戰一般的加解密,而是在原本的基礎上對內文動手腳,也就是說最終可能依然得依賴一般的加密方式,但在此之前我們已將內文經過加密成為密文,使得即使破解了一般的加密,結果依然是一串無法理解的密文,像是第二道保險一般,使文字在原有的加密基礎上再多一層保障。

拎著資訊悠游~妙解「午仔」放流!

針對四絲馬鮁(午仔魚)2在這十餘年來,均居魚苗放流之首位,激起了研究動機,乃經由文獻、現場及電話訪談、統計分析進行探討,發現:午仔魚價格非常穩定,15年均價117±14元/公斤;由「市場價格與漁獲量 (R2=0.0266)」及「市場價格與消費者物價指數(R2=0.1744)」確定捕獲量及消費者物價指數不會影響市場價格。品質佳的大型魚價格遠比漁市場的交易價格高,值得養殖業者努力競逐。漁業署依據市場及相關漁業資訊決定每年放流的種類與數量,午仔魚苗的放流量與捕獲量呈現正相關(R2=0.855) ,顯示其放流已有顯著成效。然而,目前之捕獲量與市場需求接近平衡,加上人工養殖午仔魚之面積增加。因此目前的放流量合宜,不宜大幅增減;本研究非常肯定這十幾年放流午仔魚苗的政策。

綠色化學-重金屬化合物回收

回收實驗或工業重金屬廢棄溶液一直是綠色化學重要的課題之一,我們研究探討幾種金屬鹽類溶液,利用不同溶劑對物質溶解度的關係,加入有機溶劑,討論金屬鹽類析出情形。 實驗發現加入各溶液會有兩種不同情形,一、晶體析出;二、溶液分層。並透過實驗了解晶體析出量與有機溶劑量對溶液濃度的關聯,找出得到晶體析出率最高效益。我們也探討部分溶液中產生分層的原因,以及上層溶液與下層溶液的差別。 我們希望藉由研究這些特性可以應用在析出工業廢水中的重金屬離子而改善工業排放廢水的環境問題、或是可以利用分層的特性,讓原本濃度較低的溶液濃縮成較高濃度的溶液較方便進行回收。

毛髮溼度計之探討

利用人類頭髮為實驗對象,測量毛髮對於不同溼度時的性質。其中包含長度與彈性係數的變化。找出其中關係後,再利用這些數據,設法找出毛髮溼度計的運作原理,和增加準確度的可能方法。

走「磺」入「膜」

市面上中小型風力發電機的蓄電池使用鉛酸電池,此電池兩極浸在同一電解液中,不斷充放電之後會有再結晶問題,使電池壽命縮短而不環保。為求「環保」,我們發現了可以改善此問題的電池──逆釩流電池。 此電池現用的質子交換膜多由Nafion®公司製作,雖廣為使用,卻因釩離子滲透率高而效率不佳,而萌生一種想法:可否找到更好的膜呢? 參閱文獻後,發現以聚醚碸樹脂(PES)、磺酸化聚醚醚酮(sPEEK)為材料的膜很有潛力。前人研究兩種材料比例差異,未以其他因素進行實驗。此報告主要以不同帶電程度──磺酸化程度的sPEEK製膜改良並探討。 在製作並測量各膜的物理性質後,因為膜的帶電性,配合其差異穿透的特性,進而提出將此膜用於更環保的電池──海水濃差電池。

以「管」窺天–探討扭轉圓筒所產生之自發性摺痕及其應用

本次研究探討圓筒經扭轉自發產生摺痕的物理,發現摺痕數和偏斜角在圓筒長度小於直徑時是規律的,並研究它們與其他參數之關係。同時解釋為何對於長圓筒此規律會消失,並發出多個聲音。 從幾何和能量推導之理論能解釋實驗結果,並藉拉力秤測量,釐清扭轉過程的動態行為,歸納出力矩和扭角滿足虎克定律。 我們主張並提供初步的研究成果支持這些性質可應用在(1)環保:有效回收鐵鋁罐;(2)居家:節省收納空間;(3)工業:機械零件伸縮。並在學術上推廣到(1)地球科學:解釋盤古大陸如何分裂;(2)生物物理:比對β筒狀蛋白特性;(3)醫學物理:骨骼受扭力的形變和斷裂;(4)軟凝體物理:幾何挫折如何影響擰紙和其它新穎材料,如負折射率超材料。

簡易可撓式電極染敏電池之研究

對於一般的染敏電池發電功率不高的特性,我們試著加入電極片以提高電池的發電效率。而後來便以將電極染敏電池製作過程簡化且具可撓的功能在努力,後來以立可白取代了昂貴的二氧化鈦負極層、以印表機碳粉和鉛筆石墨來取代原正極處理。以紗布和護貝膜解決了原先電解液存放不易的問題,也順便達成具有了可撓式的特性。因為有護貝膜的封裝使電池的續航力大大提升,至二十天依然有電功率的產生,所以簡易可撓式染敏電池是可行的。

務去陳言,「磁」必己出

當一鋁環在一通有交流電的螺線管上時,鋁環會受電磁感應力作用而飛起,而此電磁感應力會因鋁環所在的高度和螺線管內交流電電流大小影響。當一鐵芯受外加磁場(H場)作用時,其所產生的磁場(B場)並不會隨H場線性變化。而鐵芯的磁導率會因外加磁場(H場)震盪頻率的增加而降低。

薑黃粉對水濂式蛋雞後期之影響評估

本研究主要探討添加0.5%薑黃粉對水濂式蛋雞在產蛋後期的影響,選用伊薩蛋雞分成三組,分別在飼料添加薑黃粉、沙拉油,與對照組一起進行實驗,計算每組產蛋率並分析蛋黃類薑黃素、蛋黃顏色、蛋黃指數、蛋白高度、蛋重及雞隻乳酸去氫酶(LDH)活性。產蛋率試驗中發現,薑黃組產蛋率高於其他兩組;而蛋黃類薑黃素試驗發現,添加薑黃的雞蛋薑黃素含量較高;蛋黃綠環化試驗則發現薑黃組的顏色偏淺,推測薑黃粉可延緩蛋黃膜弱化;在蛋黃顏色試驗中發現薑黃組對於L*、a*、b*值高於其他兩組,推測薑黃粉會影響蛋黃色澤;蛋黃指數、蛋白高度及蛋重試驗則發現,薑黃組相較於另外兩者皆無顯著差異;另在LDH試驗中發現薑黃組低於其他兩組,但未達顯著差異,推論添加薑黃粉可降低LDH活性。