全國中小學科展

第65屆--民國114年

探索腫瘤新抗原及發展多功能幹細胞疫苗對抗大腸直腸癌

大腸直腸癌(Colorectal)是發生率高且較易導致死亡的癌症類型,因此本研究透過篩選誘導性多功能幹細胞(iPSC)中表現的新生抗原來進行對Colorectal cancer免疫作用,以利找出最適合作為「大腸直腸癌疫苗」的抗原/佐劑組合。本研究先使用DTU Health Tech 的NetMHCcons大數據分析與西方墨點法來篩選出小鼠iPSC中的新生抗原TTW4為最有可能作為大腸直腸癌疫苗的候選抗原後接續以下實驗。首先藉由流式細胞儀觀測樹突細胞(DC)活化的實驗,結果推測出TTW4可以幫助毒殺性T細胞(CD8+T)活化。然後使用TLR受體家族不同的疫苗佐劑搭配TTW4來進行細胞螢光影像法,發現TTW4確實可以活化CD8+T,且對於小鼠的Colorectal cancer cell也有顯著的抗癌效果。所以實驗結果證明TTW4/Poly(I:C)的確可做為大腸直腸癌疫苗的最佳組合候選。

神經與精神疾病的樞紐- TAOK1對神經系統相關基因表現的效應

TAOK1與神經發育與退化有密切關係,被證實會在阿茲海默症與帕金森氏症伴隨認知障礙的患者中大量表現,被視為一種可供診斷使用的生物標記。本研究透過細胞軸突型態與蛋白質表現,觀察到TAOK1過量表現會使分化中神經瘤細胞的軸突縮短,且α-tubulin和β-tubulin的蛋白質表現量均下降,這可能是軸突縮短的原因之一。我們也發現 TAOK1過量表現的細胞中,心理疾病相關基因(BDNF、MAO-A和MAO-B等)的表現會顯著增加;與神經退化有關的TDP-43之mRNA表現量會顯著增加,而pTDP-43的表現量也有明顯上升。因此本研究的發現或許能為神經退化性疾病與心理疾病提供診斷與治療策略。

描圖紙的捲曲行為變因探討

描圖紙又稱硫酸紙,經硫酸處理後形成部分纖維被轉化成凝膠狀且不可滲透性澱粉樣蛋白的紙張。本研究旨在探討該捲曲、反轉現象的各種可能變因,並推估該紙張捲攤行為的機制。經探討發現環境的溫、濕度影響其現象,且描圖紙接觸的溶液不同也影響運動。描圖紙本身變因有表面材料、大小及重量。不論描圖紙形狀,最後都以同一方向平行捲曲,與描圖紙上的纖維方向有絕對關係。進行不同面積方形描圖紙捲曲實驗,表面積越大的正方形描圖紙在捲攤現象花費較多時間,長形描圖紙捲曲速度則以非捲曲長度為影響因素。描圖紙表面處理的實驗,無論凡士林塗於描圖紙任意面,皆影響其捲攤。描圖紙較厚需更多時間完成現象。根據以上,推測為吸水使描圖紙膨脹導致。

溫「暖」「釉」美麗-利用廢棄暖暖包製備陶瓷釉藥及建材再生利用之研究

本研究探討廢棄暖暖包回收作為陶瓷釉藥及建材的可行性。暖暖包使用後主要成分為鐵氧化物。Fe₃O₄、Fe₂O₃),經水洗、磁性分離與高溫燒製回收後應用於陶瓷釉藥。水洗階段以濾紙抽氣過濾法可有效去除氯化鈉(NaCl),回收率達80%以上。XRD分析顯示,回收物中以γ-Fe₂O₃為主,證實回收後具釉藥著色潛力。釉藥燒製測試顯示,回收物取代35%至70%氧化鐵可維持穩定色澤,超過50%部分試片出現縮釉,經溶劑處理可改善。所有試片莫氏硬度為6~7,符合CNS建材標準。耐酸鹼測試中,跟市售的磁磗總色差無差異,具穩定色澤與耐腐蝕能力。防滑測試結果顯示乾濕狀態下皆具良好摩擦係數,吸水率亦符瓷質面磚規範。廢棄暖暖包可成功再利用於陶瓷與建材,兼具環保與經濟價值。

環語鏈-結合本地LLM與去中心化情報交換的監測系統

為解決傳統物聯網監測系統過度依賴中央伺服器所引發的隱私外洩、單點故障與缺乏彈性等問題,本研究提出一套創新的去中心化監測系統「環語鏈」。其核心創新在於整合本地大型語言模型(LLM)與三層式模組化基地台,實現了數據的本地處理與彈性的分層協作。透過低成本小型基地台進行資料蒐集,由中型基地台負責情報交換與暫存,最終由大型基地台運行本地LLM進行意圖分析與生成自然語言回應。本系統不僅能被動查詢,更能主動發送警示,並具備自動記憶與可自訂人格的功能,打造真正個人化的智慧管家體驗。所有資料儲於本地,使用者可依需求靈活配置感測器,確保了系統的安全性、擴充性與高穩定性,為新世代智慧生活提供了一個兼具人性化與高韌性的解決方案。

「千菌一髮」---以細菌纖維素製作假髮之可行性研究

近年來,癌症患者或因為其他特別的因素所導致的脫髮人群逐漸增加,因此假髮的製作材料需求,隨之提高。本研究即針對此問題,以及假髮所需具備的耐熱性、耐拉扯性、染色難易度等性質,透過生物材料(細菌纖維素)作為製作假髮的替代選擇,以解決現有假髮之透氣性差、製作成本及天然人髮供應的限制等問題。實驗過程探討將細菌纖維素進行改質,經有機矽(聚二甲基矽氧烷)表面處理後之耐熱性、耐拉扯之機械強度等性質;以及植物染料與市售染膏的染色效果,作為自然外觀的評估。研究結果顯示,以細菌纖維素作為假髮製作的新型天然材料具備低成本、易染色、良好的耐熱及耐拉扯特性。

Q不容緩!粉圓彈性模型之建立

參考文獻後,發現水溫、煮製時間與浸泡過程皆會影響澱粉糊化程度與內聚性。透過單/多變因實驗設計,分析各參數對粉圓內聚性影響,並建立粉圓彈性模型。在單變因實驗中,烹煮時間60分後,粉圓吸收水分與熱能後與生粉圓相比膨脹1.4倍,但超過120分後過度糊化而縮小。在多變因實驗中,由SN反應圖趨勢,找到澱粉分子、水與熱交互作用最佳條件:生粉圓浸泡80度熱水90秒、浸泡10度冷水1小時、沸水烹煮20分、50度悶煮5分鐘,且微調後可適用不同生粉圓粒徑。品評後,結果呈現此方法烹煮的粉圓是青年族群的最愛。另外,亦可調整軟硬度,迎合幼、老年族群喜好,未來可結合AI智慧機器人達成模組化、自動化、客製化粉圓烹煮流程,實現商業應用。

基於YOLO物件偵測之長者居家行為識別暨照護輔助系統

隨著高齡化社會來臨,長者夜間跌倒事故頻傳,居家安全成為急需解決的問題。本研究提出一套以深度學習與影像處理技術為核心的智慧監測系統,重點為夜間跌倒事件的即時辨識與預警。系統運用OpenCV進行影像增強,改善夜間低光環境下的影像品質,再以深度學習模型Ultralytics YOLO11進行精準的跌倒偵測,達成即時通報與警示。此外,整合臥床偵測、夜間燈條引導與浴室進出監控,提供全方位居家安全防護。所有檢測數據即時記錄至Web Server(HTML、JavaScript、CSS、Flask、MySQL架構),供遠端監控與數據分析。經實驗證明,本系統能準確辨識夜間跌倒事件,有效減少長者夜間意外事故發生,對高齡社會居家安全具重要貢獻。

銀河系中星團之位置分布及其特性-以自行撰寫之程式進行三維視覺化呈現

本研究以自行撰寫之程式,配合使用開放的天文資料庫,探討銀河系中疏散星團與球狀星團的分布與特性,並將其進行三維視覺化呈現。結果顯示,疏散星團成員星數量較多、年齡較小、鐵氫比較大者較為接近銀河盤面;球狀星團鐵氫比較大的星團多扁平分布在銀心附近;鐵氫比較小的星團則散布在銀暈;疏散星團有較多軌道接近正圓的星團,而球狀星團只有 9 個;兩者離地球較遠的星團普遍體積較大,且在地球相對於銀星的對側皆幾乎沒有數據點。程式所產出的結果已製作成互動式網站,期望能讓使用者更理解本研究的目的,並提升天文學習的直觀性。

扭「蛋」成「膠」-蛋白質膠黏性質與褐變反應之化學探討

本研究評估動物性蛋白質作為天然膠黏材料的可能性。選用常見的虱目魚鱗、虱目魚皮、生豬皮、雞蛋蛋白、全脂奶粉、脫脂奶粉作為研究樣本,透過簡化後的蛋白質萃取方式,經BCA試劑及分光光度計測量找出最佳化萃取方式。隨後將萃取液經酸、鹼、有機化合物水溶液處理後,觀察黏滯性、附著力之變化。最後再探討蛋白質加熱後的褐變反應。結果發現,經0.15 M醋酸萃取72小時為最佳條件。在加入1 mg/mL醋酸、1 mg/mL碳酸氫鈉、2 mg/mL葡萄糖水溶液等三種處理後,黏滯性(Arduino系統)與附著力(百格刀組)均顯著提升。且加熱到60℃以上,有初步的褐變反應發生。綜合上述,動物性蛋白質經適當處理後具良好膠黏潛力,未來可進一步探討其化學變化,以提升應用價值。