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探究精神獎

蒲公英萃取物之抗氧化評估與抗肺炎應用

自疫情爆發以來,各國都相繼研發新型冠狀病毒的藥物。蒲公英為一種傳統中草藥,具有抗氧化、抗發炎等生物活性。本研究以蒲公英為試驗植物。為了瞭解蒲公英的抗氧化及抗肺炎能力,我們使用磨粉後的蒲公英進行水和甲醇的過濾萃取物,將蒲公英水萃取物及甲醇萃取物分別進行試管清除DPPH自由基實驗、ABTS抗氧化實驗及總酚含量測定實驗,並進一步確定蒲公英萃取物的抗氧化能力。另外,我們還進行肺細胞發炎移動及遷移能力測試。最後發現甲醇萃取物的抗氧化效果比水萃取物佳。我們以脂多醣LPS誘導肺細胞發炎,運用顯微鏡觀察,發現甲醇萃取物有明顯抑制肺細胞發炎移動及遷移現象。經由以上實驗結果證明,蒲公英甲醇萃取物對抗氧化及抑制肺炎具有效果。

「銀」光閃閃—魯米諾發光與奈米金屬增強效應

本實驗探討luminol(又稱魯米諾、發光胺)- H2O2- K3[Fe(CN)6]化學冷光系統在不同氧化劑(H2O2)濃度、催化劑(K3[Fe(CN)6])濃度、pH值和溫度下,對luminol發光現象的影響,並加入奈米金屬(奈米銀、奈米銅、奈米氧化鐵)探討其在反應中扮演何種角色。我們以自製螢光偵測裝置蒐集數據,發現奈米金屬可作為此發光系統的催化助劑(catalytic promoter),並進一步探討最佳濃度和溫度條件,其中奈米銀展現最佳的增強效果,同時討論奈米金屬增強發光的機制。

簡易製備石墨烯量子點與應用於細胞成像之探討

我們選擇使用氧化石墨烯作為本次實驗的材料,利用強氧化劑和硫脲切割氧化石墨烯 (GO),得到石墨烯量子點 (GQDs),根據量子的尺寸效應,合成出的量子點越小,放光越藍移;量子點越大,放光越紅移。由於我們想將石墨烯量子點發光的特性應用在細胞成像,因次我們透過改變各種變因,得到放光 700 nm 的石墨烯量子點。由於紅外光可穿透較深層的皮膚,產生膠原蛋白,對於醫療上的應用有極大潛力,我們將合成出的石墨烯量子點加入海拉細胞中,使細胞產生胞吞作用,並且比較四個不同樣品,GQDs 20 min、GQDs 1 hr 30 min、GQDs 20 min + biotin、GQDs 1 hr 30 min + biotin,透過儀器鑑定得知細胞對 GQDs 1 hr 30 min + biotin 的接受度較高,再將獲得的結合石墨烯量子點的細胞應用在細胞顯影上。

音叉迴旋曲—探討石英音叉作為感測器的可行性

石英音叉是一種高精密的壓電震盪器,本研究欲利用其高靈敏度(高品質係數),探討其作為表面感測器之可行性。將音叉調整在最佳的驅動震盪狀態,並將待測物固定在三維旋轉台上,藉由調節輪控制待測物的移動方向,使其緩慢移動並與探針接觸。當音叉受到表面凸起之微擾時,其靈敏的性質將使其失去共振,可藉此得知待測物表面之起伏。在本研究中,我們得到的結論是以石英音叉作為表面感測器是可行的,此外,石英音叉探針黏著點、使用的黏著劑、探針的材質以及探測方法會對感測器靈敏度產生影響。

繞遠路的螞蟻

本研究探討螞蟻在一個無向簡單圖上,由原點出發沿著邊移動。當抵達某一點時,螞蟻會選擇和此點相鄰的某一點前進,作為下一步移動,但不能往回走,若螞蟻回到原點便不再移動。已知圖上各點的度皆大於等於 2,試問螞蟻在數次移動後回到原點時,移動次數的期望值為多少? 我們最初是藉由觀察螞蟻經移動後回到原點的機率,推測每次回到原點時的機率之規律,但此方法難以在較為複雜的圖形上得到結果。接著使用了矩陣來研究,以矩陣乘法表示一次移動。有了矩陣,我們便能透過矩陣運算得到螞蟻在數次移動後抵達各點的機率,也能更方便的求出期望值。

基於神經網路分析封城對民眾攻擊性情緒之影響:以美國為例

疫情期間各地家暴、離婚負面社會現象顯著增加,而攻擊性情緒可能是造成此現象的重要原因之一。如何快速掌握人們情緒變動,提供有效配套措施,為當務之急。本研究利用人工智慧神經網路模型,訓練其分辨攻擊性情緒,快速分析大量社群媒體資料。以此模型分析全美各地在不同時間發出的推文,即時判斷疫情下各地攻擊性情緒的變化,發現疫情開始後,整體攻擊性情緒急劇增加,且封城下的民眾相較未封城者呈更高的攻擊性情緒。再來,本研究以固定效應模型的統計大數據分析,證實封城與攻擊性增加之因果關係,為理解疫情中人們攻擊性情緒變化的成因作出重要貢獻。提供心理學或精神醫學大範圍、快速、低成本的研究方法,以快速掌握人們情緒模式,研擬對策。

燈下藍~自製燈箱的藍曬研究

本研究在利用實驗法了解影響藍曬圖效果的因素。為使光源穩定且可操縱光源強度,故自製藍曬燈箱進行實驗;為客觀表述藍曬圖的品質,以色差儀測量,發現ΔE 值與藍曬圖品質有很好的相關性。 我們用 6 瓶裝紅酒木箱、7 組 T5 UVA 黑燈管、壓克力板隔開燈管與曬布、黑色 橡膠墊阻隔箱子內外光線進出。得到自製燈箱曝曬 15分鐘效果良好,並以此進行實驗。發現布料質量密度大、經緯密度大、單股平紋織法、厚度小有利於藍曬圖品質,而與吸水性、彈性等較無關;感光液在第二天、燈管亮數多時,藍曬圖效果較佳;定色劑以食醋效果最好;並發現藍曬圖不適合印在要常清洗的衣物。研究過程中意外發現感光液在第 30小時左右吸光度最大,表示溶液中檸檬酸根的濃度達到最高。

防曬乳好蝦—探討防曬乳進入水體對黑殼蝦生長之影響

本研究主要探討人類使用防曬乳進入水體後,對水生生物的影響。我們將防曬乳分為物理性和化學性防曬乳,依據不同濃度加入水體之中,觀察黑殼蝦成長和存活率變化,同時也觀察魚缸水體的改變,藉此初估探討不同種類防曬乳對環境和水生生物的影響。實驗進行一共七週,我們發現化學性防曬乳成分可以誘發綠藻大量生長,而物理性防曬乳可以促使矽藻生長。黑殼蝦在1ppm化學性防曬乳存在的環境中,生長和存活率不受影響,但濃度太高仍然會抑制其生存。物理性防曬乳則不論濃度多少,對黑殼蝦的影響相較於化學性防曬乳都較大。所以我們建議如果要進行水上活動,最好可以是用化學性防曬乳產品,減低對水域生態的危害和影響。

凍析電解-以果凍取代電解液探討電荷流動方向

本研究利用蝶豆花果凍進行電解。透過將電解質水溶液製作成果凍的方式,使溶液具有固定的形狀,不會隨意流動,且利用蝶豆花作為酸鹼指示劑,方便觀察電解時電極處所產生的酸性物質和鹼性物質,而酸性和鹼性物質讓指示劑顏色改變,藉此觀察果凍膠體內部離子的移動情形。透過電解蝶豆花果凍,能在電解實驗中觀察果凍明顯的變色,使人更加了解離子的流動方向,也能觀察電解實驗在電壓大小、電阻不同、路徑長短不同、同時有不同高低電壓在同一果凍時,離子的流動情形。我們發現電壓愈大,會使電解的速率加快,但是不會影響反應途徑。而在不同電壓中電解,離子會選擇往最高電壓方向移動。

「攀繩猴」—山區救難運具的可行性

我們在生活科技課學到powertech競賽中各種仿生獸的設計與實作,因此發想藉由powertech材料包發展出一種可以攀繩的機械獸—「攀繩猴」。除了探討攀繩的材料種類及繩張力對於其運動的影響外,並且嘗試以各種變因,例如仿生獸的重心配置、攀繩猴的臂展長度、齒輪箱的變速齒比等,測試分析我們設計出來的攀繩猴。接著調整上述變因,來測試攀繩猴的競速、爬坡及負重能力。最後我們希望能攀繩猴在實際擔任救災運具時,能在模擬的惡劣狀況下,發揮其所具有的救災潛能。