全國中小學科展

出國代表作品

Emitting Gold Nanodots Synthesized via Protein Templates

本研究利用蛋白質的環保、生物活性,金奈米粒子的低毒性,及蛋白質金奈米粒子的螢光特性,合成可應用於生物體內之螢光蛋白質金奈米粒子,從而利於標靶藥物研究。本研究選擇與眾多疾病相關的胰島素,以最佳方式合成紅色螢光胰島素金奈米粒子,有助於探討糖尿病相關機制。並嘗試以養晶得到結晶狀的胰島素金奈米粒子;經由離子測試發現胰島素金奈米粒子十分穩定,更可應用於細胞內微量氰離子檢測;根據CD光譜,確認胰島素金奈米粒子與胰島素的蛋白質二級結構相似。之後利用MTT測試細胞毒性,並將胰島素金奈米粒子餵入細胞,並取得細胞螢光影像,證明胰島素金奈米粒子可經由細胞表面之胰島素受體進入細胞內,且呈現紅色螢光,證明胰島素金奈米粒子可用於生物體內顯影追蹤。利用老鼠實驗證明胰島素金奈米粒子具有胰島素降血糖之功用。

解開蔗糖水解的秘密

本研究利用偏振片、量角器為刻度盤、雷射光為光源,及照度計為偵測器,組裝一個簡易且可靠的旋光度計。我們利用單位時間旋光度的變化量當作反應速率,來測量蔗糖的水解速率,同時求出蔗糖水解反應的反應級數、速率常數(k)。利用糖類的旋光度具有加成性之特性,找出不同混合比例時的旋光度,追蹤實際蔗糖水解的每個狀態,找出最後平衡狀態,同時將蔗糖水解平衡結果顯示,旋光度與濃度有線性關係,而蔗糖水解反應對蔗糖而言為一級反應。接著,我們在蔗糖水溶液中加入不同種類的酸,探討催化劑的種類與蔗糖水解反應速率的關係。 In this research, in order to measure the optical rotation accurately without expensive equipments or complex process, we assembled a polarimeter by ourselves. With simple materials which can be found in ordinary senior high school laboratories, including a calibrated scale, a simple Luxmeter, a laser as the photo source, and other side devices. The Polarimeter ended up operating fluently and accurately. We put the laser under a tube, which has two pieces of polar screens on the top of it and on the bottom of it, ,and put a luxmeter just above the tube. When we slowly rotate the polar screen on the top, the figure shown on the luxmeter changes. By numerical analysis, we can get information about the hydrolysis of polarized substance. Secondary, we measured the optical rotation of glucose, fructose, malt sugar, galactose, and sucrose to get their specific rotation. Then we measured the optical rotation of sucrose every five minutes. By doing this, we could keep track of the hydrolysis rate of sucrose, figure out the order of reaction, and the rate constant (k) and the equilibrium constant (K). Thirdly, we used different kinds of acids into sucrose solution as the catalyst, and observed the effect. The result showed that hydrochloric acid is a better catalyst to this reaction than sulfuric acid and nitric acid. The polarimeter of this research can be used in science education of junior and senior high school. By teaching students to assemble and operate the self-made polarimeter, students can know better about optical rotation and polarized substance. Also, the interest in this experiement will add to students’ motivation to do science research.

透水式攔砂壩的設計準則

由於台灣山區溪流短小陡急,土石流災害嚴重,透過式防砂壩攔阻工法為現\r 今之趨勢,而帄面透水柵具有一般透過式壩的優點,不但能將土石流轉化為水砂\r 流,還可以減低土石流衝擊力造成的損壞及改善上游儲砂空間不足的問題。本研\r 究採用改良式帄面柵,在下游處增設分流河道,可改善分離出之細顆粒土砂水與\r 大礫石再度結合之危險。此工法於2003 年引進台灣後,尚未廣泛應用,主要原因\r 為缺乏設計之經驗式,因此本研究針對透水柵的柵棒長度(L/ Dmax)、棒淨間距\r (b/ Dmax)、柵面架設方式、柵面篩分角度(θ)等多項重要因子進行室內渠槽\r 試驗,最後提出土砂篩分比與攔阻率的趨勢方程式,設計時以總攔阻率(R)高為\r 原則,輔以篩分比(S)與貯砂率(R1)高,即可有良好之成效,期望能作為國內\r 外現場工程施做時之參考,結果如下所示。

使用於生產基因工程蛋白之家蠶自動注射系統的研究

本研究計畫之目的在建立一個家蠶自動注射系統,並應用此系統讓家蠶生產具特定抗菌蛋白之蠶絲,製成抗菌繃帶。使用家蠶為載體生產特定基因工程蛋白,具有成本低廉、產量大、品質較好等優點,而家蠶自動注射系統可以大幅增加其生產基因工程蛋白蠶絲的效率。本研究中先進行家蠶表皮組織之研究,找出家蠶的最佳注射點。其次使用電流變液做為介質,設計了可控快速家蠶固定系統,並使用單一攝影機進行影像辨識,進行注射器之雙軸定位。接著發展出小液量之微量注射器,每次注射量可低至2 l。系統中並設計一圓盤式輸送系統,可快速運送家蠶至定點接受注射。研究後段以實驗控制桿狀病毒之濃度,讓家蠶產出具特定抗菌蛋白之蠶絲,並使用該蠶絲製成抗菌繃帶,可有效保護傷口免於特定細菌之感染。

擬-Lucas多項式的幾個性質

本篇文章從"將aⁿ+bⁿ分解成(a+b)及ab的非線性組合"出發,在同樣的遞迴精神下引進並定義擬-Lucas多項式 <Sn (X)>:

『氫化-甲烷化』程序厭氧發酵產能系統之建立

本研究之目的,乃針對氫氣及沼氣發酵的結合,建立『氫化-甲烷化』程序的厭氧發酵產能系統,取代傳統『酸化-甲烷化』的厭氧發酵程序,以期提升整體厭氧處理的產能效率。研究以蔗糖、畜產廢棄物(豬羊兔糞)、鳳梨皮廢棄物為基質,先個別以產氫菌35℃發酵收集氫及產甲烷菌40℃發酵收集沼氣,進一步再將產氫廢液進行二次發酵收集沼氣。試驗結果顯示,經過氫化-甲烷化的二次發酵後,能量總產值較傳統酸化-甲烷化發酵程序的產能提升,提升倍數分別為蔗糖基質:1.16倍;滅菌鳳梨皮基質:1.17-1.27倍;未滅菌鳳梨皮基質:2.62倍。以畜產廢棄物為基質,進行產氫菌及產甲烷菌靜置與連續流培養,以兔糞基質氫氣與甲烷產量最高。酸性的產氫廢液經二次發酵後,pH值皆有趨向中性偏鹼的變化。

足下天地大,掌中有乾坤─橙斑大龍蝨抱握足的形態與吸附力

有別於大多數龍蝨抱握足上所具有的圓形吸盤,橙斑大龍蝨具有特殊的掌形吸盤,吸盤內具有四排舌墊狀構造。藉由吸盤吸附與脫離機制的探討,發現吸盤內跗節的關節與舌墊在吸附時會發生形變以增加吸盤的吸附,而舌墊的不對稱性構造則可以使吸盤在脫離時較為容易。我們也利用自製的實驗裝置測量吸盤在水中的吸附力,結果顯示吸盤吸附力的主要來自於舌墊,其切向力大於法向力,且切向力具有方向性,推測與舌墊之不對稱性有關。這種掌形吸盤除了可重複在水中進行吸附之外,也具有方便脫離,以及可吸附不規則平面等特性,在仿生學上的應用極具潛力。

簡易方法測量擴散係數

溶液和水置於同一容器中,當溶液中的溶質向上擴散時,溶液的濃度會隨著\r 高度改變,形成濃度梯度以及折射率梯度dy/dn。\r 寬度a 的透明方形盒,下方盛溶液,上方加入水,雷射光照射和鉛直成45°\r 的玻璃棒,再照射方形盒時,由於溶液的折射率梯度,雷射光在屏上形成鐘形曲\r 線,向下偏Z 的距離,r 為容器至?的距離,ar/Z=dy/dn 。\r 兩液原始交界處(y=0)鐘形曲線最低位置(Z)隨著時間(t)改變,測量Z 及t 作1/Z平方-t圖,由其斜率可算出擴散係數D。\r 濃度較高的二元混合液,例如甘油水溶液,當其重量百分率濃度未超過70%\r 時,擴散係數仍不隨濃度改變;但在屏上所形成的鐘形曲線,其最大偏折點不但\r 逐漸上升,還向甘油方偏移。測量偏移點所對應的液高(y),以及經歷時間(t);\r y平方= 2Dt,作y-√?? 圖,由其斜率亦可算出甘油的擴散係數。

地球真的發燒了嗎?─深入探討全球暖化的趨勢

在上了基礎地球科學之後,我們更加關心所處的環境。我們想要了解地球暖化的趨勢是如何?各緯度地區的暖化程度有著怎樣的差異?我們至各國網站搜尋氣象站的原始資料,並利用Microsoft Excel作數據分析。我們比較了不同緯度區域的升溫現象,並找出各測站數十年來暖化程度隨時間的變化。結論與我們以前所認知的事實-地球正在迅速暖化,有著一段差距。有些地方的氣溫長期趨勢是上升,近十年的狀況卻是下降;有些地方的氣溫一直穩定而持續的上升;更有些地方的冬季越來越熱,夏季越來越冷,年溫差越來越小。我們發現,就我們主要研究的東亞島國來說,暖化的幅度其實並沒有影片「正負2℃」所說的那麼大。

誘發肺癌細胞產生細胞凋亡之天然物篩選及其機轉探討

癌症多年來為台灣地區十大死亡原因之首,因此,開發治療癌症的藥物有迫切的需要。本實驗先以SRB assay篩選許多天然化合物,並找到天然物「禾本科竹節草(Chrysopogon aciculatus)成分CA-C」對肺癌細胞A549有抑制作用;利用流式細胞儀分析細胞週期,顯示DNA片段化,此為細胞凋亡一大特色;並以Western blot評估其對肺癌細胞造成的細胞凋亡之機轉。