全國中小學科展

第62屆--民國111年

「肽」強了—Q4-15a-1抗癌胜肽輔助化療藥物對胃癌的作用與其機制探討

胃癌是國人常見的癌症之一,常見的化學藥物治療常造成嚴重的抗藥性,而標靶藥物雖效果較好但價格昂貴,我們欲探討胜肽Q4-15a-1能否與化療藥物 5-FU ( 5-Fluorouracil ) 達到協同抑制癌細胞的效果,並找出 Q4-15a-1 的胞內作用機制,希冀未來可降低 5-FU 的使用量。本研究使用AGS ( Adenocarcinoma gastirc cell line ) 胃癌細胞株,由細胞存活率結果可知單獨給予Q4-15a-1 在 30.88 μM 可抑制細胞生長;單獨給予5-FU 則在 9.14 μM 能抑制細胞生長。而同時給藥時,達最佳抑制效果僅需12.04 μM Q4-15a-1 與 3.56 μM 5-FU 。在探討 Q4-15a-1 抑癌機制中, Annexin V-FITC/PI 雙染法及細胞週期實驗得知Q4-15a-1、5-FU和藥物組合可皆促使細胞走向凋亡;再以西方墨點法確認凋亡途徑,由凋亡調控蛋白表現量推測,Q4-15a-1 誘發外源性凋亡;藥物組合誘導的是內源性凋亡及 Parthanatos 途徑。

虛境探定數

從撲克牌魔術中,發現了數字1~9的號碼牌利用3*3的排列方式,找出三組三位數值總和之數字和分別為9、18、27,可以藉由與9的倍數之差距猜出覆蓋的數字牌,並將此方法加以發展到數字1~6的號碼牌利用2*3及3*2的排列方式,找出其數值總和之數字和並猜出覆蓋的數字牌。

展能環保風動力船

本研究目標旨在透過我們的研究,發展高效能源效率的風力能,使用回收再造(Upcycling)的材料組合環保動力船,撿拾學校周圍環境水域中漂流物,解決校內學生掉落水中的各種球類及垃圾問題。研究結果可知,動力裝置透過文獻探討與實際測量,篩選出半徑35mm、寬15mm的一字形節能風力槳,搭配3D建模一體成形的集風杯使風力穩定、扇葉安全運轉。船體推薦以市售2000cc方形寶特瓶作為浮筒,搭配鯊魚鰭式的導流板有效穩定船雙體船航行。以手機app進行藍芽串列e32Daul智慧晶片,遙控風動力船多方向運動,最後實際下水測試船速、轉向及推動各種球類,撿拾校內水池漂流物。

當藍芽碰上Wi-Fi─自組裝遠端操控智能船與無線傳輸技術監測環境水域之應用

物聯網為未來發展的核心與趨勢,因此我們自行撰寫程式碼並結合Arduino(嵌入式硬體平台)和酸鹼值與溫濕度感測器,組裝一台可遠端操控的智能船,搭載無線傳輸技術(藍芽、Wi-Fi),應用於檢測水域中水質酸鹼值、水溫、氣溫及環境濕度。 再以智慧型行動裝置(手機、平板或筆電),將本研究裝置─智慧遠端遙控船,實際於高雄地區生態池和湖泊中進行環境分析。經由量測數據相互比對後,準確獲取選定地點水域中的pH 值與溫(濕)度。本研究具有操控便利、自由規畫路徑、水域障礙閃避與距離回傳等功能,視野範圍內自行手動控制,依據偵測任務需求或行駛環境狀態,進行航行控制的水面監測。提升監測工作的安全性,操作介面簡易便利,系統穩定成本低廉。

Invelox2.0風速增幅系統

本研究主要是設計Invelox2.0的風速增幅系統,透過此系統可以在出口增加風速而達到風力發電。以空氣動力學與簡單的流體力學原理為基礎,並運用AuotCAD、Solidwork軟體設計、雷射雕刻機實作出Invelox2.0風速增幅系統、也使用3D列印機器製作出曲線方式的風速增幅系統,並比較雷射雕刻的系統與3D列印的系統差異性。利用此風速增幅系統來實際比較,Involex2.0風速增幅系統與傳統風速增幅系統之風速情況,並利用風速計測量風速的情況後,發現此本系統優於傳統系統方式。另外本研究使用Solidwork軟體中的Flow Simulation模擬出本次設計概念,在管道突然變窄會產生文丘里效應,並開始聚集且加速。因此,代表本設計風速增幅系統是非常有意義的。

虎虎生「黑」--虎斑烏賊的成對敵對行為

科學家並無發現虎斑烏賊(Sepia pharaonis)有領域行為,卻有論文顯示過度密集的環境中烏賊會互食、競爭。因此我們在特定空間中的進行實驗,發現烏賊間會出現黑色眼環、眼點或體緣螢光變色的現象,且從影片中可觀察到雙方會頭對頭互繞公轉,形成類似「對峙」狀態。因此我們當烏賊持續出現眼環、眼點或體緣螢光變色及兩者互相環繞時,稱之為「敵對行為」。依符合定義之程度及顏色深淺判斷其表現強弱,發現其中小烏賊的敵對行為普遍表現較強烈,然而捕食成功率卻遠低於大烏賊,可知敵對行為表現強弱與捕食成功率無直接關聯。此外,相較於單獨攝食,若成對烏賊產生敵對行為,會顯著延長攝食時間。

「蝦!」你是我的囊中物

近年發現,以腫瘤本身或分泌物作為藥物載體時,具有高度生物相容性、增強藥物遞送至特定細胞趨向性等優點。本實驗主旨在於研發腫瘤細胞膜分泌特性的奈米囊泡,以包覆目標物加強癌症治療效果。因前期研究發現:蝦紅素具有極高抗氧化及抗腫瘤性,故選擇蝦紅素作為抗癌藥物。蝦紅素奈米囊泡載體的製程方式是以黑色素癌及蝦紅素經適當比例混合,透過擠壓法,再去除癌細胞遺傳物質及發炎因子。在成果方面:蝦紅素奈米囊泡與黑色素癌細胞共同培養後證實,蝦紅素奈米囊泡抑制黑色素癌細胞生長及轉移的能力明顯優於等量蝦紅素,且對於人體正常細胞無顯著傷害性,顯示囊泡具有選擇性運送的傾向。我們的科展說明了蝦紅素奈米囊泡有成為抗癌藥物的潛力。

「管」它如何「響」,「嘯」一下

學校農作區經常出現大量鳥類破壞作物,我們想到利用聲響來驅趕,結果發現生活中常見的波紋管甩動它會發出奇特嘯叫聲。因此,我們想透過實驗了解波紋管它發出聲響機制,並構思可否利用這種奇特的嘯叫聲來驅趕鳥類。研究過程使用不同種類、口徑、長度波紋管測試能否發出嘯叫聲與聲響頻率高低,透過改裝電扇了解波紋管發出嘯叫聲是因為轉動引起兩端管口產生不同壓力差;再以線香煙霧模擬波紋管道內氣流受管壁凸起,形成擾流而發出嘯叫聲;最後改裝廢棄吊扇製成風車帶動波紋管發出嘯叫聲,做出環保驅鳥裝置。

不同吸附載體礦物對於白蝦飼養水質之影響

我們選擇了台東在地的礦物-絹雲母,與蝦農常使用來淨化水質的吸附素材,如:活性碳、麥飯石和沸石,藉由觀察白蝦養殖造成的汙染物質的變化來討論不同吸附材質的淨化水質能力。我們一開始採各3 g的不同吸附素材加入蝦池中,可以發現絹雲母可以以較低的價格達到和其他吸附素材相當的效果。第二階段我們另外添加了光合菌到蝦池當中,可以發現水質明顯穩定許多,我們推測光合菌與吸附素材搭配使用可能有更好的效果。絹雲母是台東在地開採礦物,不像活性碳等其他吸附素材如此昂貴,若研究成熟後能將絹雲母推廣於台東縣內的蝦農,或許能促進在地產業發展來互相合作以減少成本的負擔,可以以較低的成本達到淨化水質的目的。

適應地形之運輸裝置的行動機構與遠端控制研究

運輸裝置在不同結構設計下,獲以下結論: 一、重心位置影響:電池盒在前方速率穩定,平面折返走時,電池盒前上最快;上下坡折返走,在前下最快。 二、最佳機型:曲柄位置為右下,固定桿9cm、前腿4cm、曲軸6cm、連桿13cm的配置最佳。 三、腳底設計對運輸裝置上下坡:以全止滑比較快,平面腳底比較快,能使運輸裝置走得最快。 四、曲軸長度:運輸裝置之前腳曲軸越長,前腿移動圈圈越大,而後腳移動的步伐越長。 五、後腿支點:運輸裝置後腿位置越高,後腳移動路徑越長。 六、爬坡角度:最佳機型的運輸裝置,能順利地爬上20度的坡度。 七、運輸裝置在不同障礙物下:間距為2.5公分時,速率最快;障礙物高度越高,速率越慢;人工步道之石頭高度>1.5公分時速度變慢。