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四等獎

囊中之物~探討台灣藜抗鹽耐旱的可能原因及囊狀細胞角色

台灣藜為原生種作物,本實驗探討其抗逆的可能原因,並發現囊狀細胞的不同功能。台灣藜種子發芽率與幼苗生長,隨鹽度及乾旱程度上升,受到很大抑制;發展至第一對葉,台灣藜才展現較好抗逆能力。不論子葉或第一對葉,鹽度越高或越乾旱,花青素與類黃酮含量均較高。但POD與CAT活性,子葉時活性變化不大;生長至第一對葉時,POD在2%鹽處理組及乾旱w40%組,活性分別上升10.8及3.6倍,而CAT在2%鹽處理組及乾旱w40%組,活性上升5.2及3.8倍,酵素活性上升的結果與抗逆關鍵時期相符。刷除囊狀細胞後,發現台灣藜在鹽逆境下生長較差;2%鹽處理後,刷除囊狀細胞的葉片,其CAT活性下降約64%。收集囊狀細胞,進行CAT活性分析,囊狀細胞組及其去除活性組(加入去除CAT活性的Stop solution),兩者間的OD值相差達7.9倍。顯示台灣藜的囊狀細胞不僅有儲鹽的能力,還具有抗氧化酵素協助抗逆。

鈦合金骨釘植入位置與脊椎椎體受力之分析比較

臨床手術中常有骨釘植入位置偏差之情形,且目前並無研究針對骨釘植入位置對椎體力學反應之探討,故本研究使用CAD軟體Solidworks建立11個不同骨釘植入位置的人體第三節腰椎模型,利用有限元素分析軟體ANSYS進行力學模擬分析,計算不同骨釘植入位置於不同負載條件以及有無骨整合情況下,腰椎椎體的應力情形與整體結構之穩定度。研究結果顯示,在不考慮傷及神經或是骨釘穿出骨頭的情況下,當椎體與骨釘若受前彎(flexion)、後仰(extension)、側彎(lateral bending)、旋轉(rotation)及無軸向負載(pure bending)時,骨釘螺帽中點至棘突中軸的垂直投影距離越小,椎體位移亦越小,結構越穩定;且不論有無骨整合都呈現相似走勢。骨科醫師表示仍會選擇打在目前最普遍的植入位置最為保險;但依照本研究結果,當臨床手術醫師面臨植入常規位置困難度較高時,骨釘植入位置若稍偏外側穩定度並不會有顯著差異,且可避免傷及中樞神經系統。

地錢熱逆境記憶元件HSA32及HSP101之功能探討

為減少高溫造成的農業損失,了解植物耐熱機制成為重要的研究課題。其中植物熱逆境記憶受兩個熱誘導蛋白HSA32和HSP101之調控已在阿拉伯芥與水稻中被揭露,HSP101除了幫助蛋白質摺疊外,也可促進HSA32的累積,HSA32則延緩HSP101降解的速度而延長植物的熱逆境記憶。本研究以低等植物地錢作為為模式,探討植物熱逆境記憶機制之演化過程。生理實驗結果顯示地錢同樣具有熱逆境記憶現象;氨基酸序列的親緣樹表明高等植物與低等植物的HSA32明顯分成兩群,呼應先前互補實驗的結果,指出這兩群HSA32結構功能上的差異;如同高等植物,地錢HSA32和HSP101的表現均受熱誘導而活化。然而,初步結果顯示,不同於高等植物,地錢hsa32剔除突變株有更強的熱逆境記憶,顯示地錢HSA32的功能可能是抑制地錢的熱逆境記憶,未來需要進一步驗證。

Anti-bacterial Crab bio-bandages with Bio-dressings 2.0

Commercially available bandages such as hydrocolloid are neither biodegradable nor anti-bacterial. Chitin is known to be the second most naturally available polysaccharide which could be transformed to chitosan which is known to be anti-bacterial (Hasan, 2018) (Chao, 2019) and haemostatic (Okamoto, 2003) (Hu, 2018). Chitosan can be further converted to hydrogel which is bio-degradable and has good water absorbance. Anti-bacterial crab bio-bandages and crab bio-dressings should be bio-degradable as it took 42 days and a month for complete bio-degradation respectively, so they should be better than commercial bandages such as Nexcare Hydrocolloid as the disposal of anti-bacterial crab bio-bandages with bio-dressings would no longer pose burden to landfilling or threat to our environment. Anti-bacterial crab bio-bandages with bio-dressings are anti-bacterial with degree of deacetylation of DD% (measured using FTIR Spectrum II) 82.6% (due to the presence of chitosan) even without the application of other anti-bacterial agents and hence can provide complete protection of wounds from skin and soft tissues infections and haemostatic (due to the presence of chitosan). After testing and certification based on IS997:2004 and BS EN 13726-1, they should meet many requirements specified. Anti-bacterial crab bio-bandages should be eligible for marketing. Some results were as follows: 1.4 Anti-bacterial effect of crab hydrogels and roasted crab hydrogels Pure chitosan, crab chitosan, crab hydrogels and roasted crab hydrogels showed significant anti-bacterial effect. NO oral bacterial colonies were present in drinking water with crab hydrogels. Thus crab hydrogels could serve as effective anti-bacterial wound dressings. 1.6 Basing on IS997:2004 standard, the load per unit of area of anti-bacterial bio-bandages was 342g/m2 which met the minimum requirement of 36g/m2, the anti-bacterial bio-bandages had stronger tension strength (>20N both in dry and wet conditions) than commercial hydrocolloid. (2.7N dry 2.8N wet) which was comparable with that required (50-67N) and pH of about 7 which met the pH range of 4.5-8. 1.7 The FSA Free-Swell Absorbency of synthetic blood of crab hydrogel bio-dressings was 1.86g per 5cm x 5cm dressing which was much higher than that of commercial hydrocolloid (0.299g per 5cm x 5cm dressing) based on BS EN 13726-1.

以氮化鎵負載之ZSM-5觸媒行甲烷轉化為芳香烴之研究

本研究以沸石觸媒進行甲烷轉化之研究。以水熱法合成的ZSM-5為擔體,藉含浸法合成GaOX/ZSM-5與藉裂解硝酸鎵/三聚氰胺/ZSM-5的混合物合成GaN/ZSM-5。研究發現,這三種觸媒都具有MFI的特徵結晶訊號,且GaOX或GaN都能均勻的分散在ZSM-5內。然負載上GaOX或GaN的ZSM-5酸性基點會被置換,導致酸度降低。於700 oC下甲烷轉化的測試中發現,ZSM-5幾乎無活性,而GaOX/ZSM-5略低於GaN/ZSM-5呈現的轉化率。產物分布上,GaOX/ZSM-5產生大量的積碳;GaN/ZSM-5除了有部分的苯與甲苯外,最多的產物便是乙腈與氰化氫與。乙腈與氰化氫的產生意味著GaN具有活化甲烷的能力。本研究為甲烷轉化提供了一條新的途徑。

Consensus-based Machine Learning Model in the Scoring for Hepatic Steatosis Severity

研究目的:脂肪肝的盛行率在全世界的現代化國家都在增加。病理醫師在評估脂肪肝的嚴重等級時,常缺乏參考意見以減少差異。許多地區也缺乏病理醫師。本研究旨在建立一個有效評估脂肪肝嚴重程度的病理組織學人工智慧模型。研究過程:本研究經由臺中榮民總醫院人體研究倫理審查委員會審核通過,篩選後取得病理資料庫中適合的肝臟組織切片,由兩位病理醫師獨立為肝組織中脂肪堆積的程度評分。再以病理醫師討論後的共識答案為分級標準,來訓練人工智慧模型。研究結果:在100個樣本的獨立測試中,人工智慧模型和病理專科醫師的評分,有71%完全相同、27%差異只有一個等級、2%差異2個等級、而沒有2個等級以上的差異。結論及應用:我們已初步建立一個可以評估脂肪肝嚴重程度的人工智慧模型。這模型可為將來人工智慧的臨床應用,建立一個良好的基礎。

三角形可變動的外西瓦線之共點問題

2001 年 Larry Hoehn 提出了 △ABC 的三個旁接三角形的西瓦線之共點性質,近年的相關研究都是探討邊上作正方形或矩形而構造三個旁接三角形。本研究不限於直角,創新探討角度一般化情形。考慮以 △ABC 頂點為旋轉中心,將三邊分別旋轉實數 φ 後,構造出可變動的三個旁接三角形。我們發現可變動的三條外中線交於一點、三條外高交於一點、三條外中垂線交於一點。我們先探討前述三個動點的軌跡,發現著名的 Kiepert 雙曲線,本研究為 Kiepert 雙曲線的新構造法。接續研究任選兩點所構成的直線性質,有趣的是,外高交點與外中垂線交點連線恆通過重心;外高交點與外中線交點連線恆通過九點圓圓心,我們給出共線三點的有向線段比例常數。最後,我們再探討角度與長度同時可變動的三個外西瓦線共點情形。

探討旋轉流中垂直熱對流造成流場變化之性質

本研究發現並探討冰在旋轉流中快速融化時自轉加速的現象,甚至比驅動旋轉流的速度快。根據文獻[1][2],近轉軸流場速度增快的現象可以基本流體力學方程式計算、解釋並討論,但對邊界條件處理、影響的參數無深入探究,其中熱對流模型控制應影響實驗結果。 本文透過自製實驗裝置,就驅動角速度、對流模型、對流速度等變因實驗探討這類旋轉流中因垂直對流引發「近轉軸處加速旋轉」對流流場性質,並用黏滯力、邊界及初始條件及PIV法攝影結果進行數據討論及驗證。實驗顯示自製三式熱對流模型、初始條件及液體性質是重要影響因素,明顯影響模型轉速-時間曲線趨勢;研究也成功利用PIV法攝影結果及數值模擬繪製出明顯近軸液體加速轉動時的流動結構並分析流場變化原理。本文期望對相關流體力學及工程方面問題有所助益,例如應用於渦流消除。

將廢矽泥製成奈米矽以及進一步應用於鋰離子電池負極材料之研究

矽元素因具有極高的理論電容和鋰攝取量(Li Uptake)而被認為是有潛力的鋰電池負極材料,然而該材料的特性使其在充放電時體積巨幅脹縮,造成結構碎裂,縮短了電池壽命。 本研究設計一套低耗能、低成本的製程,以現今台灣光伏產業大量難以回收之廢矽泥及鎂金屬為原料,將矽之粒徑縮小為奈米級以解決上述體積膨脹問題而成為極佳的鋰電池負極材料。 我們先將矽合成矽化鎂,再利用二氧化碳及氮氣的氧化還原反應製成多孔矽,隨後再利用創新的化學蝕刻法產出奈米矽。目前業界奈米矽的製備仍以高功率研磨為主,本研究首度使用銅離子、過氧化氫及氫氟酸作為蝕刻液,成功製造出平均粒徑100nm之負極材料。而過程中所使用的鎂粉可回收再使用,回收率高達94%,故幾乎無成本廢料排放,大幅降低當今鋰電池的生產成本,也落實防廢、再生、節能等綠色化學原則。

利用SLC13A3基因於果蠅體內建構代謝疾病模型

隨著慢性代謝疾病日益普及,藥物的研發及測藥用的生物模型也越來越被重視,因此我們欲建立一個模擬代謝疾病的生物模型,以供藥物測試對象。有研究發現,當果蠅身上發生I'm not dead yet (Indy)基因突變時,會使果蠅在高熱量飲食狀態下延長壽命、降低體重增長,且影響果蠅體內脂質的代謝功能,目前認為這些現象與養分運輸進入細胞的減少有相關。本實驗中我們將存在於人類身上且為Indy基因的哺乳類同源基因Solute carrier family 13, member 3 (SLC13A3)轉殖入果蠅體內,並分別在全身、頭部脂肪體、腹部脂肪體及神經細胞中過度表達後,觀察果蠅的生長與代謝變化。實驗結果發現SLC13A3基因於果蠅的頭部脂肪體及神經細胞表達確實會出現與代謝疾病患者類似的生理現象,如壽命縮短、體重及三酸甘油脂增加等,且此作用機制與AMPK 訊息傳遞路徑相關。因此我們認為SLC13A3基因於果蠅體內過量表達適合做為代謝疾病的生物模型,對於往後藥物開發極具潛力。