全國中小學科展

臺灣

製作簡便抗生素檢測系統-以生物檢測法結合機器學習辨識抗生素的種類

食品安全是現今台灣所面臨的一大問題,其中抗生素是殘留於食品中一大危害物質。本研究欲製作一套使用生物檢測方法的可攜式抗生素辨識系統,以簡易快速地初步辨識食品樣本中抗生素種類。本研究使用一間以色列實驗室提供的14株不同基改大腸桿菌,每株細菌受到不同壓力因子時會產生不同亮度的生物冷光。透過拍攝細菌在不同抗生素中冷光亮度,建立各株細菌在11種抗生素中亮度變化的數據資料庫,並利用機器學習訓練抗生素預測模型。測試結果顯示,此模型確實能快速簡易地依照作用機制檢測並分類樣本中未知的抗生素,且能在三小時內達到高達90%的準確率。未來將持續為此系統建立更大規模的資料庫,以辨識食品樣本中更多種類、濃度及多重組合的抗生素。

本土性微藻結合廢水之生質柴油產製

本研究以淡水常見之微藻進行培養,首先篩選出頂棘藻Chodatella sp.為研究對象,第二階段設計不同曝氣量及不同LED燈之佈光面積進行藻類培養比較,再以部分因素法探討微藻培養之最佳化條件;第三階段設計LED光生物反應器培養微藻,探討其可行性及微藻降解畜牧廢水營養鹽之能力。實驗結果顯示,曝氣的培養方式以及增加佈光面積有助於微藻生長,而部分因素法實驗設計結果,影響生質潛勢最重要因子為置換天數。另外,LED光生物反應器培養的微藻其生質物產率高達230.73 mg / L.d,水中的營養鹽去除率皆高達約90 %以上,藻粉油脂含量為28.77 %,脂肪酸組成顯示碳數具有C16-C18之物質,與生質柴油的組成物質相符,非常具有轉化成生質柴油的潛勢。

「浮」「啟」蝴蝶蘭-探究光合作用速率與氣孔的關係

本實驗自行設計『均衡打出葉錠分法』將蝴蝶蘭有系統編號平均打出葉錠,以此做『浮葉法』和『印模法』實驗。浮葉法測量光合作用速率,印模法檢測氣孔開啟百分比,研究二氧化碳、光照度、水溫、色光和化學肥料對於光合作用和氣孔的影響。蝴蝶蘭在不同環境因子補給或刺激下,到了最高臨界點呈現緩慢成長甚至停滯,像二氧化碳濃度高於1.6%或光照度超過6000lux反應速率會停止成長;水溫20度成長最高;色光對氣孔影響最大是紅光,光合作用速率最快是黃光;化學肥料對氣孔影響最大是鉀肥,光合作用速率最快是氮肥,由此了解蝴蝶蘭照顧方法和本身防衛機制啟動產生的變化。浮葉法用簡單器材和方法可檢測光合作用,建議加進小學自然課本做為觀察光合作用現象方法。

CHST11基因表現量對於肺癌細胞產生上皮間質轉化(EMT)之影響 The Expression of CHST11 Controls Epithelial-to-Mesenchymal Transition in lung cancer cells

肺癌的轉移是治療失敗的主因之一,因此了解癌細胞轉移的機制對於治療肺癌極為重要。上皮間質轉化(EMT)是癌細胞轉移的起始,且代謝體異常更是影響肺癌細胞EMT的關鍵,然而相關機制仍不明確。本研究對肺腺癌細胞EMT前後的基因體學資料(GSE49644),以及臨床上246位肺腺癌病人的EMT狀態(GSE31210),分析其關聯性以及預後指標意義。根據分析結果,並進一步查閱相關文獻後發現CHST11在癌症中角色極不明確,因此,我們針對CHST11基因進行進一步的研究,探討CHST11表現量與肺癌細胞發生EMT的關係以及其可能機制。 根據實驗結果,本研究發現:一、葡萄胺聚糖生合成路徑與非小細胞肺癌的 EMT高度相關; 二、CHST11- SNAI2路徑可調控肺癌細胞EMT過程; 三、 CHST11可做為肺癌病人的不良預後指標。這些結果或許能幫助我們更了解在肺癌細胞的代謝體異常對於肺癌細胞EMT過程中的作用。

蠟蟲觀察~燈光下的零食!

本研究蠟蟲觀察~燈光下的零食!目的在觀察蠟蟲在不同溫度、光線照射下成蟲、結蛹、羽化成蛾的成長過程,過去資料顯示蠟蟲會吃塑膠,我們便把塑膠作為蠟蟲的零食,了解蠟蟲食用塑膠的狀況。研究方式為實驗法,將160隻蠟蟲分為八組,每組20隻,放入八種不同類別的飼養箱當中,觀察蠟蟲的生長。研究結果發現,蠟蟲成蟲不需要一直進食,24小時照光會加快蠟蟲羽化成蛾的速度,也會提高蠟蟲食用塑膠的動機,而塑膠沾上蜂蜜或果汁並未影響蠟蟲食用塑膠的動機。最後探討相關研究過程作為未來研究之參考。

表面張力的實作和探討

從小朋友愛吹肥皂水溶液泡泡來比賽誰吹的泡泡大,誰吹的泡泡久。其實吹出的泡泡是因為肥皂水的表面張力大小,使泡泡有大有小。除了吹泡泡可以比較液體的表面張力外,利用鋁環來拉高液體泡泡的高度,也是比較表面張力的方式,在研究中我做到了,很精準。 利用滴管吸取水溶液,在滴到1mL的量筒中,比比看,哪一種水溶液滴滿1mL量筒的滴數最多,滴數越多液體,表面張力越小。利用試管測量水滿時,再滴入水凸出的液高,也可以表現出表面張力,液面高度越大,表面張力越大,這種方法容易造成誤差。 我們利用連通管原理來測試試管或滴管的液高,比較表面張力的大小,再利用紅點瞄準鏡和實體顯微鏡來觀測就更準確了。

Eye生活-論薑黃素之護眼功效

本研究主要探討薑黃素的濾藍光和抗氧化作用。結果發現:(1)薑黃素確實可以有效降低藍光穿透率,且與凝膠厚度、濃度成一次線性函數關係。(2)在加熱、藍光、紫外光照射下,薑黃素具有不易被破壞的特性,可持續維持濾除藍光的效益。(3)相較於維他素C,薑黃素也同樣具有高抗氧化的特性。(4)在加熱後,薑黃素也保持良好的抗氧化力;在藍光、紫外光照射下,其抗氧化力是有隨時間提升的趨勢。 最後,我們用薑黃素製作出濾藍光薄膜,建議可廣泛運用在螢幕保護貼、濾藍光鏡片、燈具遮光罩、日拋隱形眼鏡或人工水晶體上,以減少藍光對眼睛的損耗。未來,在醫學治療上,也可以結合薑黃素的抗氧化力來開發眼睛保養液,以降低眼球細胞膜的氧化損傷。

「遊」「銅」花之美

本實驗利用硫酸銅溶液進行電解,搭配自己設計的簡易型實驗裝置,製作出具紅色金屬光澤的平面式銅花。我們採用削尖的石墨棒當負極,圓形的銅片當正極,並使用添加了3滴 1 M鹽酸的0.5 M硫酸銅溶液30 mL當電解液,搭配自行研發設計的三明治裝置,能在10分鐘內生長出最大寬度4.8 cm、具對稱性的平面式銅花。 我們還設計出綠色化學之銅花微型裝置,除了可讓師生們能在教室進行電鍍銅的實驗,還能搭配製作銅花書籤,將藝術融入自然科學中,更能大大減少硫酸銅的使用量,達到「低污染、可回收、省資源」等減量減廢之環保理念的綠色教學。

我把實驗縮小了-葡萄糖檢測實驗

使用微流體晶片可將原本需要30分鐘的加熱時間縮短至幾分鐘甚至幾秒, 將實驗過程簡化以及減少材料用量, 透過微流體晶片通道設計並能在同一片微流體晶片進行兩個步驟的實驗流程。 研究主旨用國一自然課本葡萄糖檢測實驗及酵素分解澱粉實驗為標的,透過繪圖軟體inkscape的使用,設計不同反應區跟微流體通道,使用雷射切割機切割及雕刻壓克力的微流體晶片,並測試不同材質的黏貼晶片反應時間,並達成實驗過程達到藥品減量,實驗流程簡化,利用image J分析顯微照片的RGB值及測量吸光值達到定量產糖濃度的效果。

以衣藻探討DEET對環境初級生產者的影響

環境中有許多「新興汙染物」,防蚊液的有效成分DEET便是其中一種。過去對DEET的研究,以動物與人類細胞為主,較少關注藻類。藻類是水域的初級生產者,是消費者的食物來源,對環境來說相當重要。本研究以模式生物衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)進行實驗,探討DEET對環境初級生產者的影響效應。結果發現:1. 加入最高濃度768mg/L的 DEET,至多3小時,細胞就會增加ROS。2.加入DEET後,至多5小時,細胞鞭毛會變短甚至消失,以至於影響細胞的行動力。3. DEET濃度192mg/L以上,衣藻細胞72小時的急毒反應會出現明顯的生長抑制狀況。本研究同時也比較細胞壁的有無與DEET影響的關係,發現細胞壁有利於提高衣藻對於DEET的耐受度。一般文獻對細胞壁與汙染物毒性之間關係的探討較少,這是本實驗的重要研究成果。