全國中小學科展

第65屆--民國114年

模擬賽滅寧降解物對體內關鍵酵素之探索

賽滅寧(Cypermethrin, CYP)是一種被廣泛使用的II型合成除蟲菊精類農藥,常利用於蔬果及驅蟲中。已知,攝入高劑量的CYP會影響人體健康,並殘留於毛髮、皮膚與脂肪組織之中難以代謝。本實驗藉由鹽酸模擬CYP進入體內後受胃酸分解的狀態,檢測其降解產物與方式,並由CYP與降解產物的實驗探討是否會對數種與體內疾病相關的酵素發生交互作用,從而對酵素的活性與功能產生抑制作用。實驗發現CYP經由強酸會水解為兩種化合物,並對造成阿茲海默症的酵素乙醯膽鹼酯酶(Acetylcholinesterase)產生抑制作用,當CYP濃度越高時,抑制性越強,且經由對人類神經母細胞瘤細胞(SH-SY5Y)的毒性實驗發現相對是安全的。希望能藉此研究進一步探討CYP對體內酵素作用的影響,並且探索CYP降解物對生物體是否帶來潛在的益處。

田間福壽螺大作戰—環保驅避防治策略研究

福壽螺為水田常見害蟲,繁殖力強且啃食性高,對農作生長造成威脅。掌握其行為與生理特性,有助於發展兼具環保與效率的防治策略。研究指出,牠們在25.0~30.0°C間最活躍,15.1°C則行動受限;偏好水下覓食,降低水位與於出入口投放雜草、葉菜可分散覓食壓力。福壽螺對腥味具排斥性,遇危險會釋放費洛蒙警示同伴,且對震動高度敏感,水波干擾可抑制其活動力。繁殖方面,牠們偏好於粉紅色瓦楞板產卵,覆蓋保鮮膜有助於集中清除。其卵含蝦紅素與膠原蛋白,具生技應用潛力。綜合水溫、水位、誘餌、震動與產卵控制等策略,可有效降低啃食率、提高稻苗存活,有助推動永續農業與生物多樣性保育。

「曲」之有道,「蛤」才知道

本研究以蛤蜊殼粉摻配水泥塊所構形的河道坡堤及形狀為主題,透過自行設計的落錘重力、摩擦力實驗,探討不同比例蛤蜊殼粉摻配的水泥,對水泥塊特性的影響;模擬不同坡道形狀與結構,比較對水流與生物 棲息的影響,結果發現20%蛤蜊殼粉摻配的六邊形蜂巢水泥塊能承重達218kg/ 片,耐衝擊性佳。摻配比例越高,吸水率增加、釋水量較少。蛤蜊殼粉μs≈0.81>顆粒μs≈0.58,蛤蜊殼粉的平均粒徑及偏差值為0.028+_0.016毫米,有利於水中生物攀附。梯形、長方形、平行四邊形的凹凸交錯坡道能有效減緩水流速度和堆積作用且黑殼蝦亦偏好此結構的棲息環境。本研究為了改善傳統水泥溝渠生態不友善的缺點,展現 蛤蜊殼粉水泥塊在生態共融、資源再利用與綠建築應用上的潛力。

心心相連—探討五線繪製三角形的性質

本研究使用幾何繪圖軟體,利用五條直線繪製至少三個三角形,進而探討這些三角形的相似、全等、五心與內部結構,分析其中存在的數學規律或幾何性質,主要探討為三角形的五心共線和重疊問題。本研究發現,五條直線有一定規則才能繪製出三到五個三角形,且特定畫法的三個相似直角三角形的外心會共線、四個相似或全等三角形的垂心會重疊、三到五個相似或全等三角形的旁心皆會共線或重疊。

BRing harmony to – 以色相分析Briggs Rauscher反應

本研究以錄影方式紀錄BR反應並透過自研程式分析色相值變化以探討澱粉濃度、溫度、硫酸錳(Ⅱ) (𝑀𝑛𝑆𝑂4) 濃度與金屬配位對 Briggs-Rauscher 震盪反應的影響。查閱文獻發現反應系統中澱粉的存在影響三碘離子 (𝐼3−)與澱粉的吸附與反應 (Csepei & Bolla, 2015);而本研究發現,平均週期與澱粉濃度呈非線性關係。實驗過程發現反應時週期先抑後揚,有頻率飄移發生,推測為錳(Ⅱ)與自身放熱所致並進行實驗;將結果與文獻相比顯示,本研究觀察到的震盪模式應屬諧波成分震盪 (harmonic oscillation) (Vukojevic, Soerensen, & Hynne, 1993) 或更複雜的震盪型態。 而在分析過程中,使用FFT頻譜分析與CWT時頻分析結合VMD與HHT嘗試以時域、頻域方法找尋與量化差異;並發現使用延遲時間遷入的相空間重構可以產生顯著的圖樣做非線性化學指紋應用。

The study toward the total synthesis of Breitfussin B

本研究旨在開發高效且符合綠色化學原則的Breitfussin B合成策略。Breitfussin B是一種極為稀少的天然產物,可自海洋苔蘚動物Thuiaria breitfussi中分離,分子結構包含吲哚(Indole)、噁唑(Oxazole)與吡咯(Pyrrole)骨架。儘管已有科學家完成其全合成,但現有方法步驟繁瑣,且涉及重金屬試劑,價格昂貴且難以回收利用。因此,本研究致力於開發更高效且環保的合成策略。 目前,我們透過一系列取代與還原反應和Sonogashira偶聯反應成功合成吲哚衍生物6-Bromo-4-methoxyindole,此產物可作為後續關鍵合成步驟的起始材料。此外,在疊氮酮(Azidoketone)至酮醯胺(Ketoamide)的轉化中,我們系統性研究了不同反應條件對產率及區位選擇性的影響。 本研究的成果不僅為Breitfussin B的合成提供關鍵技術支持,也對吲哚類化合物的全合成 具有重要的應用價值。

環保(科技)海綿真環保?

科技海綿(又稱環保海綿)能在不使用清潔劑情況下去除污漬,被認為是環保用品。但在使用過程中會逐漸變小後消失,令人疑問的是:它真的溶解了嗎?是否會對我們和環境造成影響? 為此針對以下幾點探討: 一、探討其去污原理,並以顯微鏡觀察其纖維結構。 二、觀察使用後水體,確認使用後是否會釋放出塑膠微粒。 三、使用三聚氰胺檢測劑,測試使用後的水是否含三聚氰胺。 四、以使用過水種植綠豆與水蘊草,觀察生長情形,評估對生物的影響。 五、檢測市售牙齒美白橡皮擦,使用後是否釋放三聚氰胺或塑膠微粒,提醒消費者注意 安全。 透過實驗,期能探討科技海綿是否真的「環保」,並進一步了解其對生態環境的影響。

自製益生菌-水克菲爾菌生長影響因素之研究

水克菲爾菌是一種可於2~3天內自行培養的益生菌飲品,本研究旨在探討影響其生長的關鍵因素,透過針筒定期測量產氣量,並記錄pH值與最終菌重。結果顯示,富含礦物質的黑糖與椰糖最有助於菌體生長。查閱文獻後推測鈣離子為關鍵因素,進一步實驗亦證實添加鈣粉能顯著促進生長。使用如煮沸放涼的自來水,因富含鈣離子,菌的生長優於其他水源,再次印證鈣離子的成效。此外,當【菌:糖:水】= 1:2:4 時,產量最高。養菌過程建議保持通氣;溫度25°C時菌的生長最佳;菌若曾處於低溫(1℃)或高溫(30℃)環境一週,即使後續置於25℃,其活性仍受抑制。本研究成果可應用於水克菲爾飲品製程條件之優化,提升其品質與穩定性。

「杯」請「霧」入——仿生集水表面應用於台灣山區霧氣捕捉研究

本研究探討仿生集水表面應用於台灣山區霧氣捕捉,並聚焦如何為需水性高的植物提升種植水源。近年來氣候變遷導致水氣減少,農作需仰賴額外技術補充水源。藉由模擬沙漠甲蟲圓弧凸起與蜂巢六角形凹槽仿生結構能顯著提升霧水蒐集效率;3D列印不同表面結構的捕霧杯,於實驗室內模擬霧氣環境。進而走入台灣不同海拔地區,驗證各環境條件對捕霧效率的影響。研究發現,陽明山濕度99%風速5.7 m/s環境中,集水效果最佳(32.7g);大雪山高海拔,但濕度低風速變化較大,捕霧量幾近為零,風速及海拔影響顯著;特別在高濕度環境下表現最佳。提出具潛力之補霧杯模型,應用於水資源不足地區,提高需水性植物水源供給,以維護生態多樣性環境。

有正就贏

本研究的目的是探討巧克力遊戲,切到剩1塊巧克力,對方無法再切時,就贏得遊戲,巧克力紙板的形狀及尺寸與遊戲獲勝的關係。 研究結果發現:巧克力紙板是正方形,後行者切出正方形給先行者,就會贏得遊戲。若正方形的邊長為A,先行者切給後行者n條,先行者贏的比率的分母為(A-1)+(n-1)2,分子為(A-2)+(n-1)2。 巧克力紙板是寬為A,長為B的長方形,先行者切出正方形給後行者,就會贏得遊戲。若A≦2,後行者贏的比率的分母= A+B-2;若A>2,後行者贏的比率的分母=A×(A-2)+B。 此遊戲獲勝的關鍵是「正方形」,先行者或後行者只要能切出正方形尺寸給對方,就會贏得遊戲。