全國中小學科展

動物與醫學學科

癌師膏屠—中藥複方抗癌之分析探討

進步的文明與較長的壽命所衍生出的問題中,癌症可說是難以避免的病症,除了西方醫學的化學療法及放射療法之外,已有數千年歷史的中草藥方也逐漸成為常用的輔助療法,為了探討這些藥方是否能抑制癌細胞生長,我們對於五種中藥複方進行萃取,透過管柱層析及單方的毒性測試,配合高效液相層析儀質譜連用及文獻查詢,一步步分離複方龐大的混和物,並嘗試尋找有效成分。利用Flow cytometry分析藥物對細胞週期造成的影響,以及是否造成細胞凋亡,並使用western blot觀察cyclin,CDK2,caspase等等蛋白質的含量變化,希望能驗證中藥能確實對於癌症的治療方面有所幫助。

可注射性富含血小板水膠複合物之開發及其應用

富含血小板血漿(Platelet-rich plasma;PRP)是透過血液離心及活化製備出含有高濃度血小板的產物,能幫助組織修復與再生。但傳統PRP在特定組織微環境的滯留時間低,治療效果不佳,因此需要研究適合的生醫材料作為傳統PRP的運載工具。本研究證實,PRP中血小板被激活後,可以釋放出更多的生長因子與細胞激素,且PRP透過與玻尿酸(Hyaluronic acid;HA)結合可形成穩定且生物體可以降解的水膠劑型(Hydrogel)。生醫材料殼聚醣(Chitosan)與HA形成之複合物,不僅可以增強Hydrogel結構的穩定,還能完整包覆血小板且不影響其完整結構與特性,具備生長因子緩釋效果。最後開發出可注射性富含血小板水膠複合物 (PRP-Chitosan-HA complex Hydrogel, PRH),證實其能促進神經細胞增生,並改善膀胱神經損傷後的相關組織變化,相當具備未來臨床應用之潛力。

別當白屑公主-頭皮菌種與頭皮屑之關係

本研究收集有頭皮屑的人與正常人之頭皮的樣本,探討其菌相並研究其與頭皮屑之關聯,經篩選與菌種鑑定後,發現頭狀葡萄球菌( Staphylococcus capitis)普遍存在於正常人頭皮上,而有頭皮屑的人較無此菌種,此結果顯示,頭狀葡萄球菌可能為對頭皮代謝週期有幫助的益菌。接著進行頭皮菌種乳化油脂的實驗,發現頭狀葡萄球菌的乳化油脂能力較頭皮上其他菌種:如藤黃微球菌( Micrococcus luteus)為佳,且頭狀葡萄球菌除了油脂仍需要其他碳源才可生長,非單靠油脂維生。最後探討洗髮精和界面活性劑(Tween20和Tween80)與頭皮菌種之抑菌作用,實驗結果發現洗髮精對頭狀葡萄球菌和藤黃微球菌皆有抑制效果,但界面活性劑對其並無抑制效果,推測抑制頭皮菌種的成分並非界面活性劑,而是洗髮精中的其他物質。

油汙環境中微生物群聚感應與生物降解的探討

本研究是以油汙環境下微生物群聚感應為主軸,探討以生物性方式處理海洋原油問題的可行性。自然環境中,微生物之間有著緊密而複雜的交互作用,支持著整個龐大的生態系統。因此,比起過往研究聚焦在單一微生物的除油潛能,我們利用PhyloTags來進行微生物16S rDNA的全序列定序,再將結果以MetaMIS軟體分析菌種間的交互作用,探討微生物處理油汙的發展潛力。 本研究中,我們發現海水中一株Rhodobacteraceae科的細菌(代號OTU3)可能是導致現實生活中生物性除油法無效的原因。我們也發現在原油環境中,Thalassobius mediterraneus具有促進多數微生物生長的能力,具發展的潛能。此外,在加入散油劑之後,則是Nautella italica促進其他細菌生長。未來我們希望進一步探討此群聚感應更完整的面貌,期望能應用在生物除油的發展上。

EGCG與NGF對PC12細胞株生長型態的影響

探討綠茶多酚 ( EGCG ) 與神經生長因子 ( NGF ) 加入含PC12細胞株 ( 鼠腎上腺髓質嗜鉻細胞瘤細胞 ) 的培養液後,對其生長型態之影響。 我們使用定量 ( 細胞計數器估計,約10000個 / mL ) 的PC12細胞株,以不同濃度的藥物處理並在細胞培養箱中生長5天後,用10% Paraformaldehyde固定觀察。研究結果顯示,EGCG對未加入NGF的細胞沒有明顯的效果;加入NGF的細胞當中,添加EGCG可使其細胞本體面積、突起數量較未加入EGCG的組別更大、更多,但只要NGF的濃度足夠,兩組細胞皆有明顯的生長情形。 在後續的實驗中,我們發現EGCG對PC12之突起長度的影響在NGF為原濃度的0.2倍 ( 即10μg / L ) 時更加明顯,因此推測其對未完全分化的神經細胞之影響較顯著。未來會使用胞內鈣離子偵測探討EGCG對PC12細胞株的功能性影響。

賊頭賊腦詭計多-應用機器學習軟體探索虎斑烏賊的捕食行為

我們探索虎斑烏賊捕食動態獵物行為,分析捕食策略,建立捕食行為模型。結合程式控制機械手臂帶動蝦子移動,高速攝影機連續拍攝烏賊細微行為變化,再藉助新近問世機器學習軟體DeepLabCut快速量化烏賊姿勢變化,並發展修飾演算法修正DeepLabCut輸出缺陷,提高辨識率,讓軟體動物烏賊的姿勢辨識首次成為可能,從而建立分析捕食行為的大數據。烏賊捕食動態獵物時嘗試與獵物同步行進,即使烏賊已游進它的攻擊腕可觸及距離,仍有漫長的捕捉等待時間,創造同時滿足注視與定位獵物條件的最佳捕抓時機,才在視覺回饋參與下射出攻擊腕捕捉獵物。我們依此提出新的烏賊捕食行為模型,可以同時解釋動態與靜態獵物的捕食行為。我們認為烏賊等待最佳捕抓時機的策略是智力的表現。

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。

作繭不自縛-以蠶繭為支架的細胞生長研究

蠶絲對人體具有生物相容性,不易引起免疫反應,且其三維結構提供適合細胞生長的立體空間,是作為細胞培養支架良好的材料。相較於天然蠶繭,平面蠶繭除了可省略繁瑣的製備步驟之外,其表面平整結構均勻,使植入的細胞可更為平均地附著於平面蠶繭上。此外,平面蠶繭亦突破天然蠶繭形狀及大小固定的限制,利於配合不同用途改變固定架形狀大小,甚至可以擴大固定架以快速培養大量細胞。本研究結果證明平面蠶繭在細胞培養的應用上較天然蠶繭更適合做為大面積敷料之生醫材料。

千里送伯勞-紅尾伯勞的習性、掠食習慣和棲息

紅尾伯勞在台屬冬候鳥,來台至少有兩個亞種; 本實驗主要是記錄紅尾伯勞來臺過冬,在衛武營地區的分布、停留情況、滯留時間、覓食習性來做探討,透過定期走訪衛武營,實際到野外觀察,進而討論出紅尾伯勞偏好的棲息位置和選擇停留的物體以及經常捕食的獵物與環境的關聯性。

如「膠」似「漆」-台灣淡水渦蟲黏液黏性及抗菌功能分析

本研究探討渦蟲爬行黏液應用功能。以化學及物理方式分析渦蟲爬行黏液黏性,確認其應用於仿生材料可能性,化學分析利用高濃度膠片及常見醣蛋白染色法PAS與過點酸硝酸銀染色,並以銀染分析做對照,發現渦蟲爬行黏液醣蛋白分子量為15~10 kDa及低於5 kDa部分。物理分析利用自製落球及斜坡實驗,發現渦蟲水溶性黏液黏度為2.7mm2/S,非水溶性黏液具黏滯性使鋼球於斜坡實驗中減速。再來分析渦蟲黏液抑制環境菌能力,探討其開發為抗菌塗料可能性,初步發現渦蟲爬行黏液中含有細菌,並使用無菌過濾渦蟲水溶性黏液進行抑制環境菌實驗,發現其對曝氣水中所收集到的4種革蘭氏陽性球菌產生抑制效果。未來將分析渦蟲黏液中醣蛋白種類及黏液抗菌機制。