化學科

幹細胞治療為全球再生醫學趨勢。 微球是一種三維細胞培養的方式，目前最普及的微球Cytodex具價格高、需額外透析膜來分離材料與細胞等缺點，引發我們開發磁性奈米氧化鐵纖維素微球的動機。 藉由共沉澱法合成磁性奈米氧化鐵，再以乳化法將其包覆於羧甲基纖維素微球中，表面透過交聯反應使微球更加穩固。我們嘗試四種變因調控微球製程參數，成功使微球粒徑大小達到與 Cytodex 相近的長邊204.886 µm，且驗證幹細胞能於微球表面生長，並透過磁性分離快速獲得幹細胞。 本研究成果相較於市售微球透析膜方式，方便、環保且低成本。未來可進一步探討微球的光熱性質使細胞脫離微球表面，避免細胞傷害，利用化學材料設計與合成磁性微球放大幹細胞，提供更新穎的細胞培養分離方式。

本研究設計出一款新型偵測硫化氫之螢光探針，螢光主結構選用BTIC，以疊氮基偵測硫化氫，利用側鏈將探針帶入粒線體。本實驗已合成出BTIC-N3和BTIC-N3-2，並透過NMR氫譜確認獲得目標產物。利用UV燈及螢光光譜儀證實兩款探針對於硫化氫的偵測能力並且兩款探針在10分鐘內皆可顯現出最高螢光強度，且BTIC-N3-2具較佳的螢光效果。此外，在選擇性測試中，加入硫化氫的探針產生之最高螢光強度約為其他試劑的9倍，確認了探針對硫化氫的高度選擇性。最後，我們預計將探針實際進行生物顯影，做多個結構顯影的比對。希望此款螢光探針除硫化氫偵測外，還能夠進行生物機制探討或疾病細胞篩選的應用。

本實驗使用光譜法進行雙氧水濃度測量的研究，先確認光譜法可用於測量碘液的濃度，進而利用雙氧水與碘化鉀反應產生的黃色三碘錯離子進行測量，針對雙氧水濃度、碘化鉀濃度、酸鹼值等變因逐步最佳化反應條件，成功避免掉產生氧氣的副反應以及過量碘的產生，得到最佳的測量範圍以及適合的反應速率。透過光譜法，可測量到的雙氧水濃度最低可以達到13 ppm，相較於傳統滴定法有更低的定量極限，是更加快速、精準的一個測量方式。

在自然課做氧氣蒐集實驗時，我們發現紅蘿蔔分解雙氧水的氧氣，不及二氧化錳分解氧氣量的25%，引起我們想進一步去尋找，是否有能替代目前課本上所使用催化劑的校園內植物。實驗發現 : 我們尋找的17種校園植物都能作為分解雙氧水的催化劑，在釋出氧氣的反應過程，會因雙氧水濃度、植物科別、草木本、生長環境等因素而有不同的氧氣累積生成量、反應速率與反應總量；整體上以榕樹、小葉桑、大花咸豐草表現最佳；最後，以校園三種落葉最多的植物來做研究，發現落葉在高濃度雙氧水中催氧率亦極佳，其中以校園內長得最茂盛植物榕樹落葉的實驗效果最好，以此作為天然、環保催化劑，不但能替學校節省一些實驗經費，還可以兼做環保，省糧食，一舉數得。

我們選用八種油品與兩種醇類做液滴擴散實驗，發現異丙醇擴散速度過快，所以選用乙醇進行後續實驗，並加入中性藍色顏料作為染劑。再以四種乙醇濃度(95%、90%、85%、80%)，對不同油品進行液滴擴散實驗，發現苦茶油加入乙醇液滴不會散開，其他油品在滴入95%乙醇時，液滴擴散面積最大，其他濃度的擴散情形則表現不一。我們以三種市售苦茶油進行實驗，發現液滴皆不會有擴散的現象，但加入大豆油混合時，當混油的多元不飽和脂肪酸高於10%，就會有擴散情形，另外，我們利用豬油加入大豆油中，當多元不飽和脂肪酸低於10%就會有液滴縮回的情形。因此我們認為可利用85%的染色乙醇來判斷苦茶油的純度是否達94%以上。

本研究將定量的葡萄糖與乙酸酐反應，可將葡萄糖上的羥基進行乙醯化反應，再將乙醯化的葡萄糖與可回收使用的催化劑磷鎢酸以5:1當量數進行催化反應，並分別以是否微波、微波時間、微波溫度及微波瓦數為變因進行實驗，發現當微波溫度40℃、微波功率300W，微波30分鐘時，可得到最高產率的目標產物。再將葡萄糖與催化劑磷鎢酸及對甲苯硫酚以當量數為變因，找出最佳產率的條件，再將此最佳條件分別以不同醣類為變因進行反應，將所測得之目標產物的產率與傳統催化劑三氟化硼所催化的結果進行綜合比較及討論，最後以NMR儀器分析確定反應是否成功並了解其反應機制，進而幫助科學家在研究癌症細胞中醣分子的合成反應過程可以更有效率，並以達到綠色化學為目標。

本研究在尋找適合的有機化合物作為發光的材料，探討以「對二苯氨基苯乙烯丙二氰((E)-2-(4- (diphenylamino)styryl)malononitrile)，DPSMN」製成特定濃度之有機化合物溶液，以此溶液和含有氰離子之溶液在常溫下進行化學反應，其反應前和反應後的化合物經過某種特定波長的入射光(紫外光)照射後發出不同可見光波長的螢光，利用此螢光分析水溶液中的氰離子含量。

阻轉異構現象是一個經常被忽略的手性來源，是軸(axial)受空間中的立體阻礙而緩慢旋轉，導致不同手性的構形產生。這種隨時間變化的手性對藥物格外重要，因為在生物系統中，雙分子的作用深受配體和受體影響，其手性差異可能導致截然不同的結果。因此，我們決定設計一系列實驗探討阻轉異構物，以兩種方法測量構形轉換的能量障礙。 首先，我們合成了擁有不同大小基團的吲哚衍生物，接著藉由1HNMR判斷是否有阻轉異構物產生，再以變溫NMR分析阻轉異構物，並利用公式計算軸(C-N鍵)旋轉的能量障礙。另一方面，我們透過QM Torsion Profile Calculations模擬目標物旋轉的能量變化，求出其旋轉的能量障礙理論值，最後再配合文獻中的相關數據，得到阻轉異構物之間相互轉換的週期。

隨著快篩的實用度提高，我們希望能夠更了解快篩的原理、適合快篩的濃度與體積，以及最合適的作用時間，我們以色彩灰階值作為顏色深淺定量。由於COVID-19的檢測試劑需要高規格的實驗室，因此我們選擇較易取得的排卵試劑，我們跟龍騰生技公司取得排卵試劑以及黃體素80MIU濃度的尿液，我們將原濃度尿液體積分成30、50、75、100μl，發現每種濃度的深度大致相同。我們將原濃度分別稀釋成1、2/3、1/3、1/9、1/27、1/40、1/50倍，發現顏色深度隨著濃度下降變淺。而快篩可測得的最低體積介於25μl~30μl，最低濃度則介於1/50~1/55原濃度之間，每組數據皆在8～9分鐘時達到穩定。

在一次意外中，我們觀察到昆蟲飼養籠的紗網變色了，經過我們的觀察，我們驚喜地發現可能是飼養籠裡的竹節蟲的排泄物造成的！我們從中獲得靈感，開始蒐集竹節蟲的排泄物，設計了不同實驗進行了染色條件的探討，發現食用芭樂葉的竹節蟲，所排出的排泄物，真的可以將布料染色。在同樣條件下與芭樂枝葉的染色效果相比也毫不遜色；只要取幾公克的排泄物就可以有染色效果，在常溫下進行萃取和染布也可以達成。真是有趣的新發現！