全國中小學科展

第65屆--民國114年

蟲塑未來—探討小蠟蛾幼蟲攝食塑膠之研究

在後疫情時代,口罩儼然成為人們不可少的必備品,其所帶來的塑膠垃圾處理問題急需妥善解決。蜂蠟與PE為結構相似的聚合物,而小蠟蛾(Achroia grisella Fabricius)幼蟲又以蜂巢為食且食量驚人。本研究主要針對不同種塑膠、不同齡期的攝食情況、環境中蜂巢有無的影響、攝食塑膠後的產物變化等等。 根據實驗結果,我們發現第二齡期(0.18g)小蠟蛾幼蟲攝食MB最為顯著;另外,混和蜂巢與塑膠樣本可大幅降低小蠟蛾的死亡率;塗抹小蠟蛾體液的MB透光度提升,並以FTIR分析攝食MB組的糞便,比純吃蜂巢組產生更多的甲基。我們推測小蠟蛾體液中含有將MB分解的酵素,希冀未來能持續研究,將其應用於塑膠處理問題。

斜率解碼:正比數列與面積

進行這個研究,是在正比關係直線圖中探究相異斜線之間的三角形面積。首先,透過因數與倍數來建構橫軸與縱軸的關係,以數字排列來模擬延伸的直線圖,依其行進方位獲取斜率。接著在正比關係直線圖中探討不同斜線的座標位置 ,以計算斜線末端的間隔距離,確認三角形底邊長度,最後 以斜率建立公式-計算相異兩直線所劃分的三角形面積。

改質細菌纖維素製成環保奈米摩擦發電機

本研究旨在製作環保的奈米磨擦發電機,並提升其功率,本篇使用細菌纖維素替換奈米摩擦發電機中常用卻難以降解的塑膠摩擦材料,並透過乙醯化及檸檬酸交聯接上擁有高電子密度的官能基同時減少纖維素鏈間的氫鍵,搭配冷凍手法製作孔洞纖維素增加反應產率,試圖提升奈米摩擦發電機的發電效率。最終製成環保奈米摩擦發電機,提升其作為綠能的潛力。

豬蛔蟲成蟲體蛋白促使肺癌細胞凋亡之機轉初探

癌症長期對人類健康構成重大威脅,尤其癌細胞對傳統化療產生抗藥性,尋找新治療方法成當務之急。近年許多研究發現寄生蟲的分泌-排泄蛋白具抑制癌細胞生長的潛力。如犬蛔蟲的分泌-排泄抗原已被證實能抑制纖維肉瘤、肝癌及大腸癌細胞增生,但其作用機制仍未明確。 本研究利用與犬蛔蟲相近的人畜共通線蟲—豬蛔蟲成蟲體蛋白進行肺癌細胞共培實驗。結果顯示AsSP可顯著抑制肺癌細胞增生與惡性特性。透過快速蛋白質液相層析系統對AsSP粗蛋白做分離純化,並經由Q-TOF-MS技術分析其成分,成功篩選出10種具有抗癌潛力的豬蛔蟲胜肽。未來研究將利用E. coli BL21表達系統,進一步開發與驗證這些抗癌胜肽的功效與應用潛力。

全「面」分析 : 基於面部表情的情緒模型

本研究著重於透過面部表情的判斷進而推斷情緒狀態的深度學習神經網路模型。首先,將人類的情緒狀態分為七個類別,並透過MediaPipe框架取得影像中的臉部特徵位置,利用其座標框定臉部範圍並作為深度學習模型的輸入。第二,透過部不同特徵訓練模型,進一步優化模型識別情緒的準確度,並嘗試不同的特徵,例如:趨勢曲線函數的係數或是各種向量。最後我們設計了一個插件,利用此模型在Google Meet中進行即時的影像辨識並分析,作為線上課程的授課成效評估。 目前本模型在透過五層卷積層配合池化層及全連階層,並提取瞳孔眉毛向量、瞳孔鼻尖向量以及口部中心為基準點的向量作為特徵,能夠有84%的準確度,F1值落在約85,其中快樂情緒的辨識精準度高達98%。

豆渣再利用復育田螺研究

研究本土田螺在人為環境復育,豆渣再用製作飼料,「冷凍」是保存飼料較佳方式。公母體型有顯著差異,母螺可懷7隻小螺為胎生。田螺偏好分布飼養箱「遮陰處」的「地板」,成螺多聚集,幼螺則散佈。 飼養存活率0.9375。對照組、25%組、30%組、35%組、40%組,母螺分別產子87、102、110、104、81隻,子代營養不良率0.174、0.176、0、0.042、0.5,子螺平均螺高4.00B±0.79、3.91B±0.93、4.32A±.046、3.86B±0.68、3.92B±0.88 mm,得知豆渣比例30%的飼料顯著最好。理論上,豆渣比例30.274%的飼料飼養62天,可得到最大子螺高度總和。

鼻嗅鞘細胞 Olfactory Ensheathing Cells(OEC)對紅血球吞噬效能的影響

腦溢血為腦血管破裂出血,當紅血球破裂釋放神經毒性物質,將進一步導致繼發性腦損傷,免疫細胞活化、造成神經發炎、血腦屏障損壞等嚴重免疫風暴。 鼻嗅鞘細胞(OEC)的抗發炎及吞噬特性對血腫塊清除有極大潛力。本研究透過模擬紅血球受損狀態,以離體細胞實驗首次確認OEC對紅血球的吞噬作用。以RT-qPCR分析其在吞噬作用中的基因表現,發現促發炎基因表現量雖有上升趨勢,但會在短時間內下降,抗發炎基因則皆有上升趨勢,可能與OEC的免疫調節作用有關。此研究結果顯示,OEC確實能直接吞噬紅血球,相較於BV-2有較不易引起發炎反應的優點,可進一步作為開發腦溢血新療法的參考依據。

鈦藻膜—環保光催化材料結合微生物燃料電池之效能探討

我們從聯合國永續發展項目SDGs中,選擇與台灣密切相關的第14項“保育海洋生態”作為我們的研究主題。為了解決原油洩漏造成的污染,我們結合課本提到過的光催化技術,自行研製出了奈米級二氧化鈦-海藻酸鈉小球(以下簡稱鈦藻球),並結合MFC微生物燃料電池技術,企圖解決此問題。本實驗我們選了可自然分解的海藻酸鈉凝膠,替代文獻中塑膠海綿作為光催化載體材料,使裝置的光催化部分完全對環境沒有危害。分解的過程中先利用TiO2的光催化特性,將高分子有機污染物高效分解成小分子有機物,再由MFC微生物燃料電池分解成無害的生物代謝產物,整個過程將相比起現行的處理方式,更加環保,並在過程中產生能源 ,達到永續目的。

“肝”阿捏!LPS如何“肝”擾粒線體自噬?

脂多醣 (Lipopolysacchatide, LPS)是由格蘭氏陰性細菌所產生的一種內毒素,存在於細菌莢膜中,即細胞膜的最外層,在細菌死亡後,細胞壁被破壞,LPS才會被釋出。其具有維持細菌外膜以及誘發宿主細胞產生免疫發炎反應的功能;此外,近年來的研究也指出脂多醣會影響宿主細胞內的粒線體生合成,且與許多人類疾病的發生有關係,例如敗血症、神經退行性疾病、代謝失調、和肝臟疾病。 本研究將探討脂多醣和肝臟疾病的關係,透過研究經建立表達不同粒線體自噬相關報導基因之人類肝癌細胞株(Huh-7),了解脂多醣對肝臟細胞內粒線體自噬機制的影響,以及該影響與引發肝臟相關疾病的關係。希望本研究可為失調性粒線體自噬引發之肝臟疾病的治療開闢嶄新的方法。

風風退散—校園菜宅擋風模型設計研究

先民為了保護心愛的農作物,不被冬季強勁且挾帶海水飛沫的東北季風所迫害,「菜宅」這樣的建築因應而生。而究竟怎樣的菜宅樣式與尺寸,有著最佳的擋風效果?風被菜宅的阻擋後,風向又是如何的變化? 透過製作風向觀測工具、菜宅模型,我們測量看不見的空氣並透過討論繪製模型。當風遭遇牆面阻擋後會改變風的流動方向,在阻擋牆後方形成無風區及逆風區,並在離阻擋牆較遠的地方重新匯流。阻擋牆的高度越高,無風區及逆風區的區域就會較大。 據本實驗結果,各種菜宅擋風效果為:目字型>長方形>ㄇ字型>單牆型。而學校菜園的用圍網及南洋杉的防風設施,雖然是透氣材質,但亦能有效達成防風效果。