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高級中等學校組

理論計算、設計及高效率極簡合成CaMKII抑制劑之最佳潛力抗癌藥物

鈣及攜鈣蛋白調節酶(CaMKII)存在於大部分細胞中,研究顯示其在多種癌細胞中過度表現。苯基磺醯胺衍生物為市售CaMKII抑制劑(KN-93)的常見結構,因此本研究參考文獻[1] 中抑制效果最佳的化合物1,並擴展臨床尚未解決問題,優化此類衍生物以製成抗癌藥物,以苯基磺醯胺為主架構,設計改良出多種候選分子。初步利用分子模擬分析軟體(Discovery Studio)模擬蛋白質與藥物分子結合,選定結合能最大且結合方位正確的結構。利用含一鍋化反應的步驟高效率三步合成化合物34,經核磁共振與高解析質譜儀驗證得出高純度產物。最後經生物毒性實驗發現化合物34對乳癌細胞毒性高且對於正常和乳癌細胞的選擇性都較市售抑制劑KN-93佳,符合理論計算的預期,未來極具潛力作為抗乳癌的標靶藥物。

把影像提升一個維度-影片圖片3D化

本研究以稠密式深度預測為基礎,進行環繞掃描3D還原建模。在這項研究中,我們擇手機作為唯一的外部數據提供設備。首先用手機同時錄影和記錄角度變化、位移數據後,我們同步各數據的時間點,並計算每一幀影像的位置,接著將拍攝的影像輸入深度預測模型轉換成深度圖並將其儲存為點雲,最後利用三維旋轉和平移矩陣將點雲轉回正確的位置以進行疊合。我們開發的3D還原建模系統能夠輸入影像、特定時間點的位置和角度變化來建立3D模型。此系統可以解決結構光掃描儀需要額外標記點的劣勢,且在機動性上較傳統的點對點雷射掃描儀更方便。我們希望可以在未來將這套系統集成為一個手機應用程式,方便使用者在手機上進行相關操作。

不怕熱的瀝青-遮熱塗層應用於瀝青路面

本研究目的為替柏油路增加遮熱塗層以延長使用年限,參考文獻曾利用二氧化鈦,但因為遇到液體時摩擦係數會變得非常小,所以文獻中有增加粒料用來增加摩擦力。為兼顧環保與成本,我們想利用台南盛產的蚵殼代替粒料及二氧化鈦來完成成本更低的遮熱塗層。 為確保研究成果符合工程實用性,我們使用公路總局近年新研發的密級配瀝青磚作為實驗對象,利用高強度凝固快的EB1環氧樹脂與二氧化鈦與蚵殼,便可作為瀝青上方的遮熱塗層。EB1A劑:EB1B劑:二氧化鈦:蚵殼=60g:20g:20g:80g,其配方混合而成之遮熱塗層進行測試時得到最好的升溫抑制能力,凝固時間1小時,2小時會達到完全硬化,其兼顧強度、成本與道路安全規範,且鋪設流程相當方便。

急酷降溫:開發水冷式CPU散熱模組之研究

目前水冷散熱系統普遍應用在電腦CPU降溫中,雖然水的「比熱容」比空氣及大部分介質都高,但因水冷散熱系統內冷卻液的熱量,最終仍靠風扇送到機殼外,故CPU之最低溫度仍存在一個臨界值。本研究旨在對於「一體式」與「分離式」電腦水冷散熱系統及「熱電致(製)冷晶片」(Thermoelectric Cooling Module)結合進行模組開發設計,將此兩類相關元件搭配結合,以突破傳統水冷式散熱所無法降達的溫度。本研究將「致(製)冷晶片」之致冷端及水冷系統作結合,利用致冷端作為吸收CPU主要熱量,結果發現:與單純只利用風扇將熱量帶走的方式相比,本研究所開發之『第一代』一體式散熱模組與『第二代』分離式散熱模組皆成功地將頂級CPU之工作溫度再壓低,使電腦工作效率維持在最佳範圍。

探討不同料理方式對海鮮中微塑膠量的影響

微塑膠是小於5毫米,呈線狀或塊狀的塑膠微粒。本研究以文蛤、鮮蚵、白蝦及鳳螺為材料,探討海鮮體內微塑膠含量,並模擬日常使用的不同處理方式,及不同部位進行微塑膠含量比較。研究顯示白蝦及鳳螺體內微塑膠含量明顯高於文蛤及鮮蚵,而單位重量所含的微塑膠量,鳳螺遠高於其他三者。在不同料理方式的比較中,發現吐沙可減少文蛤體內微塑膠,但使用玉米粉清洗鮮蚵則沒有顯著差異。在不同身體部位的比較中,蝦頭的微塑膠含量較蝦身及蝦腸高,若以單位重量計算微塑膠含量則是蝦腸最高。鳳螺的螺身以及螺腸所含的微塑膠量約相同,但螺身的纖維狀微塑膠比例較螺腸更高。本研究顯示,料理海鮮前若進行適當處理,應可減少人體攝入的微塑膠含量。

「綠」治「微」新-微生物燃料電池結合魚菜共生系統

本研究旨在證實微生物燃料電池降解廢水的功能,以及實測其應用在魚菜共生中的可行性。在前期實驗中,首先探討微生物燃料電池的最佳產電環境,並推論改變其電量的因素,分別從微生物的生長環境及裝置的設置著手,在能穩定進行產電狀態時,開始測試其降解廢水的功能,得知COD去除率可達81%,電壓值可達500毫伏特。 在實驗後期,我們架設小型的魚菜共生裝置,利用微生物燃料電池替代硝化池,取代其降解功能,並將其產出的電力再回饋到魚菜共生中,顯示微生物燃料電池結合魚菜共生系統,的確是一個節能、環保又符合經濟效益的方式。

多軌跡飛行模擬器

投出讓人打不到的變化球,是身為投手最大的夢想。但礙於個人身體素質。其實只有很少的人有辦法投出超過五種不同的變化球。而瓶蓋棒球幫我們達成了這個心願。為了精準控制瓶蓋的各種飛行軌跡。我們設計了一款可以多維度調整的多軌跡飛行模擬器。藉由不同的參數設定。可以討論各種參數對於瓶蓋飛行軌跡的影響。且本實驗所設計的軌跡模擬器,亦相當合適作為流體力學單元中觀念的展示。

是在「秋」什麼!─探討秋老虎特性及與其他天氣狀況之關係

本研究探討秋老虎發生與各天氣現象的關係和臺灣秋老虎形成原因。我們首先參考各國對秋老虎現象的描述和民間資料,自行規定出秋老虎的定量定義,並且歸納出臺灣北中南東四地區在2013年至2021年之間所有曾發生秋老虎的時段,並分析秋老虎前後降雨量、溫度、氣壓等因子與秋老虎各項性質的關係,及觀察秋老虎發生初期之地面天氣圖以歸納出秋老虎發生之原因。 研究結果顯示:2014、2017年為秋老虎發生總天數之高峰年。在秋老虎發生前通常會短暫下雨,而秋老虎發生期間則維持乾燥。秋老虎發生期間相較於整體秋天趨勢通常為高溫高壓之狀態。最後,秋老虎發生原因主要為高壓、低壓、颱風所造成,而此三種天氣因子也可能同時存在相互干擾。

一價銠金屬催化芳香基硼酯與炔類化合物進行不對稱串聯合環反應

本實驗我們使用芳香基硼酯a與炔類化合物b作為起始物,以銠金屬錯合物作為催化劑,碳酸鈉作為鹼性添加劑,且使用二噁烷與水為溶劑,在80℃下進行不對稱合環反應後,分析產物的產率及光學選擇性,以探討芳香基硼酯、炔類化合物上的取代基以及銠金屬錯合物上的配基等變因對反應的影響。 實驗發現,當使用氯取代的芳香基硼酯與二苯基乙炔為起始物時,催化反 應有最佳的產率(93.3%),且使用掌性配基與銠金屬形成的錯合物進行催化時,所得之產物具有光學選擇性。

高功率無線充電系統之研究與設計

無線充電技術於智能手機等消費性電子的應用與日俱增,相關國際規範制訂也逐漸完備。展望未來,無人車、無人船、無人機、無人搬運車等智能化電動載具之應用技術發展,不但有利於減少溫室氣體排放量,且能降低交通運輸及智慧製造產業對傳統石化燃料的依賴。然而電動載具發展的關鍵問題就在於電動載具之蓄電池的續航能力、能量密度、充電時間、使用壽命及建置與維護成本皆大大影響商品化應用。本作品著重於智能化電動載具之串聯諧振式無線充電系統分析、設計與實作的認識及瞭解。說明書首先簡單介紹無線電能傳輸之基本原理,並透過實際繞製發射、接收線圈,焊接電路板,實現一組無線充電系統能夠操作於零電壓切換區間,達到更高的效率。