全國中小學科展

四等獎

魚腥草對攝護腺癌及胰臟癌之影響

治療癌症通常以化學治療為大宗,但化療會帶來副作用,因此目前研究以溫和草藥來取代化療。在治療癌症時,癌症轉移會使病人存活率下降,因此如果找到能抑制癌症轉移的藥物,就能提高病人的存活率,而在癌症轉移機制中,癌細胞要轉移時會分泌蛋白酶,降解基底膜和細胞外間質,使癌細胞轉移出原位組織。本研究聚焦於魚腥草是否能抑制攝護腺癌細胞及胰臟癌細胞侵襲其他組織、降低基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase;以下簡稱MMP)的基因量及活性及降低細胞中尿激酶型纖溶酶原激活劑(urokinase plasminogen activator ;以下簡稱uPA)表現量。根據實驗結果,魚腥草可能藉由降低MMP的基因量以抑制攝護腺癌細胞的侵襲能力及遷移能力,但抑制胰臟癌細胞MMP的活性不是藉由降低MMP的基因量,且魚腥草並不會降低兩種癌細胞的uPA表現量,但由於先前加了HCE的癌細胞轉移能力下降,因此我們認為魚腥草在不影響癌細胞的生長下,仍然可抑制兩種癌細胞的轉移能力。

A Zero Pollution Process That Convert Non-Biodegradable Plastic Waste Into Hydrocarbon Fuel

Non-biodegradable waste materials like discarded polybags, rubber bottles, broken buckets and sachet water bags constitute a serious environmental problem all over the world. Several steps have been taken to eliminate these waste materials. Burning of these non-biodegradable waste in an incineration only constitute environmental pollution as poisonous gases are release to the environment which are hazardous to lives. The purpose of developing this catalytic conversion of non-biodegradable waste material into fuel is to remove the problem non-biodegradable waste materials poses in its disposal as well as obtaining a precious end product that will supplement fuel supply. Dump side lands that would have been used for dumping waste is also reclaimed. The procedure and chemistry is from the fact that Non-biodegradable waste materials are composes of long chain hydrocarbon. Some are made of polymeric units like polythene. The materials are heated in a closed vessel with coal and a catalyst. Heating is done progressively until condensate from gaseous product is obtained. This condensate is wide range of liquid fuel (Diesel and petrol) including LPG ranges. Further separation processing will give pure product of the different fuel liquids. The Apparatus consist of a cylindrical cooking vessel heated by coal furnace or other heat source like LPG, the vessel is made of steal. The upper side of the vessel provide an outlet vent to connect condensing section/condenser which is required for the conversion of gaseous form of product into liquid state. The fuel produce can find it application in the following areas; Heating of kiln in the cement company, Heating of boilers and Domestic lighting.

正多邊形三角剖分的探討

給定正n邊形,於內部區域新增對角線,使得對角線不交叉且內部區域皆為三角形,則將此圖形稱為正n邊形的一個『三角剖分』。考慮正n邊形的所有三角剖分,已知其數量為卡特蘭數Catalan(n-2)。在所有三角剖分的情形中,考慮旋轉與翻轉,將同構的情形視為相同,則將所有不同構的三角剖分總數記為Dn。本文對於正n邊形的不同構三角剖分進行研究,以三種面向進行探討,首先我們以不同構三角剖分的對稱性分類,發現其和化學式CnHn+2的同分異構物有相關性;再者,以相鄰三角形的最大數量進行分類,當相鄰三角形的最大數量為n-2、n-3、n-4與n-5時,得出不同構三角剖分的計算通式;最後,以三個相鄰頂點組成的外圍三角形進行分類,將『恰包含兩個外圍三角形的不同構三角剖分』、『圖論中的毛毛蟲圖(Caterpillar)』以及『化學結構相關的Losanitsch’s triangle』進行深入探討。

探討生物材料對骨髓間質幹細胞成骨分化效率之影響

本實驗之目的在利用骨髓間質幹細胞 (Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells, BMSCs) 培養為平台,篩選能提升BMSCs成骨分化效率的生物材料。實驗中利用osteogenic induction medium (OIM)使BMSCs朝成骨分化路徑進行,分別在第7(前期)、14(中期)、21(後期)天作Alizarin Red Stain assay(ARS assay)測定鈣沉積之效率作為評估標準,而後於平面上塗覆不同生物材料進行測試,根據實驗結果顯示,Gelatin主要在中期就可達到最高成骨分化效率,而PCL與HA到後期亦能顯著提高成骨分化效率。當進入3D立體成骨誘導試驗時,我們發現Gelatin、HA的複合材料能保持平面之特性且結合二者優點,並且更能有效提升成骨分化之效率。

利用光合作用機制研發光電材料之研究

葉綠素為植物體內進行光合作用關鍵物質,在能源領域內也有不少的應用。葉綠素是光合作用的鑰匙,葉綠素能夠累積光的能量並放出激發態電子,利用激發態電子的能量進行一連串複雜的反應,本研究的理論就建立在光合作用上,利用葉綠素吸收光能轉為電能的特性開發新型光電池。光電池使用金屬或非金屬材料,照光後能產生電流之材料作為發電材料。電池的製作過程非常簡單,實驗發電材料葉綠素也很容易取得,完全沒有汙染環境的疑慮,是非常乾淨的綠色能源。另外也探討葉綠素濃度對於發電效能的影響。研究使用的裝置是由兩片玻璃與矽膠片組裝而成的電池,在電池中間加入葉綠素與電解液。藉由改變電解液與有無光照來探討葉綠素在該電池中的氧化還原作用是否有明顯的變化,並推出化學反應式。結果顯示在葉綠素與電解液的配合下能夠建立出一套循環產電系統。

大自然的油切高手--嗜油菌對家庭污水的處理

臺灣家庭污水污染量占總水污染的68.8%,而其中油污更是主要成份。本研究目的為篩選可分解家庭廢水中油污之微生物,並探討其降解油污的能力以及生長情形。本實驗從有油污的環境分離出三種對於家庭廢水中油污具有降解效果的菌株,經過16S ribosomal RNA gene菌種分析鑑定,得知其可能為Ralstonia sp. TFD41、Pseudomonas putida strain II-B、Sphingomonas sp. NC110。研究三種嗜油菌的最佳的生長環境條件,發現Sphingomonas sp. NC110在所有不同種類的油當中成長情形都佳於另外兩種嗜油菌。而針對Sphingomonas sp. NC110進行相關的酸鹼值及溫度測試,發現最佳生長條件為pH7以及30℃。進一步將嗜油菌放入汙水中,發現Sphingomonas sp. NC110在污水中的生長菌數最多;Ralstonia sp. TFD41的生長菌數最少,Pseudomonas putida strain II-B的生長速度最快。將嗜油菌放入100 ppm油的培養基中,以Sphingomonas sp. NC110的降解油污的能力為最佳、Ralstonia sp. TFD41的速度最快。在家庭汙水中Ralstonia sp.TFD41 + Pseudomonas putida strain II-B的生長狀況最穩定,三種嗜油菌同時培養並沒有加乘效應。未來希望能培養嗜油菌,將其放入汙水中,降解汙水中的油,以減少油對於環境的汙染。

蟑螂心世界-利用心電圖與影像分析法探討昆蟲心臟因應體位變化的調節作用

本研究以心電圖(Electrocardiogram, ECG)與心臟影像分析(Image analysis)法,探討美洲蟑螂與短角外斑腿蝗的體位改變對其心臟生理活動的影響。當美洲蟑螂頭朝上立起時,血淋巴受重力影響而往身體尾端移動,此時心跳率增加,進而維持心輸出量。頭朝下立起時,血淋巴受重力影響而更易流向頭部,此時心搏量減少,進而減少心輸出量,以維持血淋巴循環的恆定。我們亦發現相對於心電圖記錄,影像分析法可收集較多參數,亦不傷害蟲體。總結前人文獻與本研究發現:人體(閉鎖式循環系統)主要透過動脈收縮以調節血壓,美洲蟑螂(開放式循環系統)主要改變心搏活動以維持血淋巴循環的恆定。

正弦桿精確度挑戰與探究

Sine bar is precise measuring angular tool with gage blocks.Basica1 旬, to get height we calculates with H=L×sinOto assemble gage blocks.It is inconvenient to assemble gage blocks and maintain after we measured when wanting to get different dimensions. In out wOItwe have fabricated rap1d positioning sine bar by combining micrometer and sine bar.The purposes ofthis research are producing dimensions accurately and rapidly.Thus,it won't have errors when workp1eces are mached and measured. 正弦桿是測量角度的精密量具,基本上,正弦桿需跟塊規組合使用,再利用H=L Sinθ 算出需組合之高度,在算出需用何種尺寸之塊規需用幾塊,但如果遇到多種不同高度時,則需要更換不同尺寸之塊規,塊規在每次使用時都需清潔乾淨,十分的不方便,在此我們利用測微器,與正弦桿結合,捨去塊規,研製出快速定位正弦桿。此一設計主要包含有原本的正弦桿,一支測微器,結合成新的正弦桿,本正弦桿主要的特性是,在每一種高度算出後,即可利用正弦桿上的測微器直接旋轉到需要之高 度,且轉到需要之高度後可將測微器固定讓測微器不再旋轉,且兩者是一體的,不會出現測量或是加工時,正弦桿移動之現象,使用中也不會去觸摸到測微器之測頭而產生了熱脹冷縮之誤差發生,達到快速定位之需求。

因地制宜的生存之道─日本與臺灣兩地端黑豹斑蝶適應策略之探討

端黑豹斑蝶廣泛分布全球,包括臺灣和日本兩地。在日本,端黑豹斑蝶的分布有逐漸北移的現象,這可能是全球暖化的影響。北移的現象暗示端黑豹斑蝶可能對溫度變化具有敏感的反應。臺灣及日本的氣候類型不同,故推測端黑豹斑蝶在兩地可能發展出不同的適應策略,以成功生存。藉著計算發育零點及有效積溫、比較不同溫度對成蟲體型的影響,了解兩地族群是否發展出不同的適應策略。臺灣族群發育零點為12.95℃,日本族群為6.59℃,日本族群可在較低溫度下開始發育;兩族群完成生活史所需的天數和有效積溫不同;溫度會影響成蟲體型。相同溫度下,日本族群生長較快,體型較小。不同食草亦有可能影響發育。兩地族群顯示出不同生活史,日本族群演化出適應低溫的生存策略。端黑豹斑蝶可能藉由北移的方式,來解決全球暖化帶來的影響。

Charging the Miniature Electronic Components of Medical Equipment in Vivo

世界上有許多病患,需要在體內植入電子醫療裝置,才能維持生命。然而,電池充電的問題卻一直無法克服,於是必須透過開刀重新更換電池,如此不僅增加病患的痛苦,也增加了醫療成本與環保問題。然而,過去研究以提高電池蓄電量為主,只有極少數研究著重在探討隔空充電技術,例如:動物體內電池充電。本研究主要是應用電磁感應原理,設計一套可以針對實驗兔體內體溫發射器的電池進行充電的方法,及探討充電過程所產生的電磁輻射及其影響。我們的初步研究成果顯示: (一)將24V與18V兩種電壓分別輸入電磁棒,在實驗兔動物身體表面進行充電,發現可產生的最高充電電壓值分別為4.75 V與3.64V。(二)充電30分鐘後可讓體溫發射器每二秒發射一次訊號,為期長達8天。(三) 將24V與18V兩種電壓分別輸入電磁棒,在距離電磁棒5-60cm的範圍,最大的電磁輻射值為179.6mG及0.1 mG。本研究證實我們設計的電磁棒可以對兔子體內電池進行隔空充電,並且不會對實驗兔子造成電磁輻射傷害。我們建議未來可以應用此方法解決動物體內醫療電子元件的充電問題。