全國中小學科展

四等獎

Rhodium-Catalyzed Enantioselective 1,2-Addition of ArylboronicReagents to α-Ketoesters using Chiral Diene Ligands

本研究是以「tert-butyl 2-oxo-2-phenylacetate 進行 1,2-不對稱加成製備成 tert-butyl 2-hydroxy-2,2-diphenylacetate之最適化實驗」做為實驗目標,在起始物的苯環上添加不同的取代基進行反應,以探討不同的 tert-butyl 2-oxo-2-phenylacetate 衍生物產率及鏡像超越值的差異。研究結果顯示,在以取代基位置為操作變因的實驗中,間位、對位擁有 48% 及 43% 的產率,鄰位產率則僅有 12% ,但鏡像超越值皆能達 >90% ee。由此可推論鄰位因有較大的立體阻礙,使得反應不易發生;間位雖比對位有較高的立體阻礙,但因與反應處相距較遠,故影響較小;而鏡像選擇性不受立體阻礙影響。為了使間位和對位反應的差異更為明顯,故決定在間位及對位以不同電子效應的基團做為取代基進行反應。研究結果也顯示,當間位具有一個拉電子特性的 CF3取代基,能使 α–ketoester 之加成產物產率>99%。未來若能進一步以更多不同的推拉電子基做為取代基,則可望使立體阻礙大小與推拉電子效應被量化,進而預測產率,協助進行最適化製備的研究過程中,更有效率的找到最適化條件。

Schiff base核心超高幀數藍相液晶之合成與穩定機制研究

藍相液晶有別於市售顯示器面板的向列型液晶,擁有自組裝3D奈米級晶格,可達成高幀數(高畫面更新)優勢,而目前仍存在高驅動電壓和溫度不穩定等問題。 本實驗設計並合成有利於藍相液晶生成的分子,摻混適當旋光劑後,探討主體液晶中Schiff base及尾端不對稱中心對藍相液晶穩定之影響,以增廣藍相液晶溫寬為目標。 結果發現: 一、摻混ISO(6OBA)2旋光劑最多可使藍相生成溫寬由0.7℃增寬至14.8℃。 二、摻混S811、R811旋光劑至尾端消旋液晶效果較佳,誘導藍相至溫寬35.5℃。 三、Schiff base具有羫基形成水楊醛亞胺結構,產生較大偶極而穩定藍相液晶。 四、分子尾端若具旋光性,摻混S811後消旋而無法生成藍相;摻混R811與主體分子旋性相同而能拓寬藍相溫寬至26.3°C。 針對商業化需求,本實驗已解決藍相液晶普遍溫寬不足的狀況,合成出的小分子結構驅動電壓較低,並且能整合出穩定藍相溫度所需的最佳條件。

用自行運動在資料庫中找出疏散星團

目前已被發現並編號的疏散星團已超過一千個,但據推測實際數量應有十倍乃至 更多,因此本研究利用 2012 年 8 月發表的 UCAC4 天體資料庫,並使用資料庫中星體 的自行運動、位置、各波段的亮度等數據,先對已知的 Hyades、M45、NGC752、NGC1039、 NGC2632 等五個疏散星團進行分析。我們製作各個星團的散佈圖及直條圖等,研究能 有效找出星團成員星的方法,再用我們所選的星團成員星重新計算星團的位置、星團 大小、年齡、距離等參數。 研究最後我們下載部分天區的星體資料,以自行運動搭配光度來篩選,嘗試找出 新的疏散星團,以驗證本研究的可信度。本研究的分析方法可從大多數已知有疏散星 團的天區內找出星團,不過我們發現將 Vmag 比 10 等暗的星點資料刪除後作成的圖表 最為準確,且由於分析方法和資料的精細度還不足夠,我們並未發現新的疏散星團。 本研究亦觀察到 UCAC4 資料庫在 NGC1039 附近的天區資料有異常的現象。

收放自如~實驗探討線軸展開或捲縮的條件

生活中發現線軸會因拉線角度的不同而收放自如,此現象激起了想探究的決心。我們初步發現線軸在不同變因下會有一個特定的臨界角θc而改變其滾動方向,因此本組選擇了拉力大小、線軸重量、線軸內外徑比值及不同接觸面性質(靜摩擦係數)作為實驗的四種變因,並設計了「線軸收放儀器」來進行實驗探討。為了精確測量臨界角,實驗時儀器中的粗調裝置是利用螺帽固定螺旋桿以大範圍調整定滑輪的升降高度,微調則利用指針帶動螺旋桿轉動角度來微調定滑輪的升降,將實驗過程攝影記錄,並再利用Tracker分析物體改變滾動方向時的臨界角。實驗顯示,影響線軸滾動方向的臨界角大小,和線軸之拉力大小、線軸重量及接觸面性質皆無關,只和線軸內外徑的比值有關,即cos⁡θc =r/R。

看見拔河中的力

本設計利用了應變規(Strain Gauge)的原理去製作一台可以量測拔河時繩子兩端的施加力量值,本設計採用的原理是當應變規受力時其電阻值會因為不同的力量而產生不同的應變的變化。進一步地,本設計的準確性也進行了校正。透過拔河繩拉力所產生的應變造成電阻變化,來轉換成力量數值,而利用自已設計製造的夾具,放置在拔河繩上並固定在繩子的兩側,分析其應力應變和受力狀況來測出力量值。 本設計只用簡單的應變規、電子顯示器和電子零件,低成本、簡單構造的設計來達成本研究之目的,來解決拔河過程中比賽的兩隊平衡力之顯示,使拔河更增加樂趣,增加拔河的的趣味性、數值化。

「霍」「利」倍蓰-探討霍特林模型與低級中地:便利商店之發展

在中地理論均質平面、均質人口密度的假設下,加入區域經濟學Hotelling模型(1929)分析降價與品質效益策略,得知當中地追求品質效益,所獲得的最大收益會大於使用降價策略的最大值。也就是說,追求品質效益的經營策略應是優於降價策略。 在台灣是所有便利商店龍頭的7-Eleven便是一個很好的例子。多數人都覺得7-Eleven的設點條件優於其他便利商店,但事實上真是如此嗎? 以大安區為例,根據本研究所假定的三個問題皆為否,得知7-Eleven設點條件較不優於別人,卻比其他超商擁有更多消費者,便符合低級中地在品質效益模型的發展,表示提升品牌的品質,便能擴大可服務範圍。因此品質效益應是商店致力追求的目標。

對抗上皮細胞黏附因子之CAR-T細胞於癌症免疫治療之研究

以往人類對抗癌症只能依靠手術、化療、電療等治標不治本的手段殺死癌細胞,不僅效率差且有強烈的副作用,而CAR-T免疫療法透過活化病人自身免疫細胞來專一性的治療癌症。 本研究旨在發展能治療實質固態瘤的CAR-T免疫療法,透過活化由人血中所分離出來的T細胞,使之能辨識在癌細胞中大量表現的上皮細胞黏附因子(EpCAM),並建立一套體外細胞毒殺測試的模型來測試CAR-T殺死腫瘤細胞的能力,以篩選出具有發展潛力CAR-T細胞。 本研究從外周血單個核細胞(PBMC)中分離T細胞,透過基因重組技術與lentivirus來改造T細胞,使T細胞表現CAR基因,再利用Dynabeads Human T-Activator CD3/CD28活化,並以大腸癌細胞株HCT116當作癌細胞目標,測試CAR-T是否有能力殺死腫瘤細胞,另外也以不表現EpCAM的A549肺癌細胞株、H460肺癌細胞株進行毒殺能力測試,結果顯示此CAR-T細胞有高度專一性,證明此CAR-T細胞具有潛力成為新一代的CAR-T免疫療法。

英文句子依閱讀程度進行簡化之研究

英文句子簡化是一項單語言句子轉換的任務,其中一句複雜的句子會轉換為一句或多句的簡單句子。相較於過去研究學者著重於研究如何優化句子簡化的結果,如何將一句英文句子依閱讀程度簡化為不同簡單程度的簡化句是一項自然語言處理方面嶄新的研究領域。本研究首先訂定英文分級標準,整合歐洲(CEFR)與台灣(LTTC)母語非英語國家機構對英文的分級標準,將英文分為三種難易程度,並依此將Wekipedia及Newsela的簡化前-簡化後平行語料重新刪整為三種目標程度等級的平行語料庫。另一方面,運用已發展成熟的Seq2seq簡化模型,創造一個多解碼器模型,分別依據目標程度不同的訓練資料集訓練三種解碼器。在BLEU、SARI指標以及Coverage計算下,本研究結果相較於相關研究可展現出優異成果。

DetectTimely

This research project focuses on developing a web-based multi-platform solution for augmenting prognostic strategies to diagnose breast cancer (BC), from a variety of different tests, including histology, mammography, cytopathology, and fine-needle aspiration cytology, all in an automated fashion. The respective application utilizes tensor-based data representations and deep learning architectural algorithms, to produce optimized models for the prediction of novel instances against each of these medical tests. This system has been designed in a way that all of its computation can be integrated seamlessly into a clinical setting, without posing any disruption to a clinician’s productivity or workflow, but rather an enhancement of their capabilities. This software can make the diagnostic process automated, standardized, faster, and even more accurate than current benchmarks achieved by both pathologists, and radiologists, which makes it invaluable from a clinical standpoint to make well-informed diagnostic decisions with nominal resources.

以體外培養模式驗證魚鱗可作為細胞移植載體用於修復眼角膜內皮

研究目的: 探討魚鱗可否做為細胞移植載體以及其表面改良之方法,並了解相關之調控機轉。 研究過程: 魚鱗表面分別以纖維黏連蛋白、層黏連蛋白、第四型膠原蛋白或FNC® coating mix等胞外基質塗佈後,觀察B4G12細胞(人類角膜內皮細胞株)的貼附與增生是否有改善,並以基因微陣列探討FNC塗佈後對B4G12細胞基因表現的影響。 研究結果: 魚鱗表面塗佈能幫助B4G12細胞的貼附與增生,以交聯劑固定魚鱗表面塗佈不會影響其效果。基因微陣列、定量PCR與西方墨點法實驗結果顯示表面塗佈處理能1.上調整合素途徑以及其下游Wnt途徑的活化,有利於細胞增生、2.上調醣類代謝相關酵素(PFKP),使細胞有更高之代謝活性、3.上調與液體運輸相關的第12型碳酸酐酶 (CA12)。抑制ILK可下調CA12的蛋白質表現,顯示CA12之調控受ILK途徑影響。 研究結論: 表面塗佈後魚鱗可做為細胞載體。塗佈可活化整合素途徑,促進B4G12細胞貼附與增生。整合素徑亦可能經由調控CA12表現調節水分運輸。此外,表面塗佈亦可能經由上調醣類代謝酵素增加細胞代謝活性。 應用性: 此研究提供了一種創新的細胞載體及其改進策略,或可促進角膜內皮細胞療法之實現。