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工程學

當蠶寶寶遇上碳量子點:探索環境友善螢光蠶絲之特性及應用

本研究透過一步煅燒法,成功將天然檸檬酸及尿素,製備成環境友善之碳量子點(CQD,尺寸約 2.7 nm),其有良好水相分散性與窄半高寬之藍色螢光。接著,將塗 CQD 的桑葉餵養五齡蠶,直到吐絲生成 CQD 螢光蠶絲(CQD-S),並觀察到蠶寶寶茁壯成長、結繭、成蛾、產卵,證明了 CQD 優異之生物相容性。螢光光譜證實,隨著餵食 CQD 濃度增加,螢光將從原本的藍光(435 奈米)紅位移至綠光(548 奈米);原因在於,其表面含氧官能基(C-O/C=O)降低(XPS- C1S 證實),導致由較微弱藍光轉成綠光蠶絲。SEM 顯示,CQD-S 的直徑和表面粗糙度有顯著差異。FTIR 和拉曼光譜證明 CQD 餵食,導致蠶絲的 β-折疊結構發生變化。藉由 CQD 與細胞膜之間的靜電吸附,可以在 10 分鐘內標定大腸桿菌。照射 UV 光結果顯示,CQD-S 可於 10 分鐘內,吸附和光催化降解污染物 (R6G)。此 CQD-S 的研究符合永續發展目標,並兼具創新性與產業應用性。

以海源醫材製備新穎有機無機骨組織工程複合支架

膠原蛋白植入人體易降解,在骨組織工程有許多限制,研究用水熱法萃取魚鱗膠原蛋白, 藉GPTMS(3-環氧丙基三甲氧基矽烷)為偶聯劑,交聯四乙基矽酸酯(TEOS)提供的矽網格、魚鱗膠原蛋白、低分子殼聚醣,選擇性添加具黏性多巴胺分子增強機械強度,製備兩種海洋 來源骨組織支架-殼聚醣膠原蛋白複合支架(Collagen Chitosan, CC) 及殼聚醣膠原蛋白多巴胺 複合支架(Collagen Chitosan Dopamine, CCD)。FTIR數據顯示CC支架經GPTMS作用成功產生Si-O-Si基團,CCD樣品中有多巴胺醌化學鍵結產生。NMR結果顯示CC和CCD支架順利開環 反應,證明材料成功合成。SEM可見加入多巴胺會讓CC孔洞變小、多孔結構消失。應力應 變曲線量測結果中知機械性質增強。體外實驗得骨組織支架具良好可控降解性,實驗後一個 月降解40%,支架強度約為人軟骨1/3,無細胞毒性。可嘗試免疫調節劑添加或結合其他生物 相容性材料,擴大骨組織支架應用性。

評估UAV資料與衛星資料在邊坡崩落潛勢機器學習模型之可應用性

邊坡單元(SlopeUnit)為分析邊坡穩定性之最基本單元,關於邊坡單元崩落潛勢的預測所需的主要參數(如高程、坡度、坡向、表面粗糙度與植被覆蓋、剖面曲率等)有機會透過 UAV所拍攝產生的 3D模型來推論。因此本研究預計探討以UAV這項工具進行邊坡單元崩落潛勢分析的可行性與效能。目前有關這項技術,利用衛星建置的模型已相當成熟能在邊坡崩落潛勢評估與預測上有良好的表現。本研究主要將多組不同解析度UAV資料與對照組衛星資料作為測試集放入隨機森林機器學習模型中評估其解析度與評分的關係及其替代衛星資料的可能性