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臺灣

自製幾丁聚醣化身紋身貼紙

研究生物材料的幾丁聚醣萃取及去乙醯化程度測量和製膜方法,並且製成自製幾丁聚醣紋身貼紙。以滴定法測量不同生物材料的去乙醯化程度,發現室溫下甘油加超音波再經檸檬酸萃取方法,胭脂蝦的去乙醯化程度最高81.7%。找到最環保萃取法:甘油處理後加蛋白酵素去除蛋白質,經20%檸檬酸浸泡及40%蔗糖萃取,能去除蝦殼中碳酸鈣,再以40%氫氧化鈉溶液100C加熱2小時,製成的自製幾丁聚醣去乙醯化程度88.2%和市售88%相近。以1g自製幾丁聚醣加4%醋酸40mL的成膜比例,經電解後加果膠,再浸於2%氫氧化鈉溶液後加天然色素,可得到具黏性、拉伸強度大、不產生澎潤、遇酸鹼溶液能變色且菌落數低13.67RLU的自製幾丁聚醣紋身貼紙,也可推廣至食品保鮮貼紙。

奈米氧化鐵銅複合體應用於腫瘤協同治療

本研究結合奈米技術及生物醫學,創新以牛血清蛋白為載體,以一步法合成全新CuxFe3-xO4@BSA-IR780(CFO@BSA-IR780)多功奈米複合材料。材料鑑定由TEM、UV-Vis等儀器進行組成及性質分析。 材料中BSA賦予其優異水溶性;鐵離子有益在腫瘤觸發內源性H2O2產生活性極高的氫氧自由基,進行化學動力治療(CDT)。且光敏劑(IR780)讓材料呈紅色螢光,在近紅外光照射兼具光熱(PTT)與光動力治療(PDT)特性。 然而腫瘤內源性穀胱甘肽(GSH)過量會消除自由基,限制CDT/PDT效果。因此材料摻雜銅離子,藉氧化數變化增強療效。 後續更將CFO@BSA-IR780實際運用於细胞測試、螢光顯影與MRI檢測,確認低毒性、治療效果佳,並率先結合兩種診斷。成功發展具CDT、PDT、PTT及腫瘤顯影之多功奈米複合材料,以多種方式提升效率並降低傷害,提供醫學新興之藥物材料。

PMCA 技術在漸凍症(ALS)致病蛋白TDP-43 纖維之高靈敏度偵測開發及應用

TDP-43是漸凍症(ALS)以及額顳葉失智症(FTLD)等神經退化性疾病的致病蛋白,在患者腦內會有不正常的類澱粉蛋白TDP-43錯誤折疊而產生蛋白質堆積,而不同堆積階段依序為單體(monomer)、多倍體(oligomer)、纖維(fiber)。其中纖維為許多神經退行性疾病的病理標誌,且相較於已有的 TDP-43 oligomer 單株抗體(Yu-Sheng Fang et al.(2014)),目前沒有對於 TDP-43 纖維抗體的研究,因此本實驗利用單株抗體技術所製造出對應TDP-43纖維的不同抗體進行純化及濃縮,找出對TDP-43 fiber專一性最高、結合效率及結合率皆最好抗體,以作為能夠檢測漸凍症患者血液中TDP-43 fiber的生物標誌(Biomarker)。 同時為了增加偵測的靈敏度,本實驗成功創新利用PMCA ( protein misfolding cyclic amplification) 技術快速放大纖維的數量以提高檢測準確度,搭配高專一性、高結合效率的編號3-2自製抗體作為Biomarker,只需五個小時便可以將極少量纖維的訊號約提高至原先的17倍,具有極高的靈敏性可以準確辨認出有無TDP-43纖維的樣本差別。

擺磁必得其解!探討磁擺的運動行為

本研究旨在探討磁擺的運動行為,並建立物理模型及數值模擬探討磁擺運動。我們藉由磁擺擺動軌跡之分析、回復力矩測量及空氣阻力測量實驗釐清影響磁擺運動之重要因素。由實驗及模擬結果可知,磁擺運動中磁鐵棒主要受到重力及磁力之影響,當磁擺接近平衡位置時,磁力之回復力矩達到極大值而主導磁擺運動,而在擺角較大時則由重力主導。磁擺因接近平衡位置時的回復力矩增大,使其角速度、角加速度之變化皆與物理擺明顯不同;且磁擺於通過平衡位置時與支點平面發生碰撞造成磁擺動能損失。此外,當減小擺長時由於磁力不變,使得接近平衡位置之角速度越快,能量損失也越大,擺角衰減也越快。

「蚊」所遁形 - - 病媒蚊即時通報系統

從問卷調查,發現多數人不知如何辨別病媒蚊,且很需要能即時觀測與通報的機制。本研究在校園蚊蟲常聚地點分別放置自製捕蚊瓶,其中發現地下室能捕捉較多蚊子,推測可能是較不通風,CO2濃度高。伴隨二氧化碳引蚊裝置實驗中,也證實CO2較高或藍光燈端確實能吸引較多蚊子,依據這兩個實驗觀察,我們的機構設計以CO2誘蚊裝置,結合人工智慧對病媒蚊進行分類辨識,將自行拍攝、網路搜尋和國衛院提供之病媒蚊照片建立資料庫,依“截留確認法”驗證模型辨識成效,若分類效果不佳,刪除模糊不清的資料,再重新訓練模型。最後利用物聯網技術準確且迅速地傳送到相關單位並記錄環境資料。另外製作智能手錶,可隨時進行遠端監控病媒蚊數量,以利後續處置。

青斑蝶跨海翔飛之翅膀的秘密

從生態觀察中,找出成蝶翔飛的翅位法則,製做1:1蝴蝶飛行器,如大鳳蝶、青斑蝶、紫斑蝶、台灣三線蝶等。設計飛行實驗變項,如風速、風向等,以蝴蝶飛行器的滯空時間及滯空成功率模擬成蝶的翔飛能力與抗風性,並分析青斑蝶跨海翔飛的翅膀性質。

細胞的社會住宅—開發應用於幹細胞培養具磁分離能力之纖維素微球

幹細胞治療為全球再生醫學趨勢。 微球是一種三維細胞培養的方式,目前最普及的微球Cytodex具價格高、需額外透析膜來分離材料與細胞等缺點,引發我們開發磁性奈米氧化鐵纖維素微球的動機。 藉由共沉澱法合成磁性奈米氧化鐵,再以乳化法將其包覆於羧甲基纖維素微球中,表面透過交聯反應使微球更加穩固。我們嘗試四種變因調控微球製程參數,成功使微球粒徑大小達到與 Cytodex 相近的長邊204.886 µm,且驗證幹細胞能於微球表面生長,並透過磁性分離快速獲得幹細胞。 本研究成果相較於市售微球透析膜方式,方便、環保且低成本。未來可進一步探討微球的光熱性質使細胞脫離微球表面,避免細胞傷害,利用化學材料設計與合成磁性微球放大幹細胞,提供更新穎的細胞培養分離方式。

探討I類與II類的HDAC基因調節細胞週期之互補功能

組蛋白脫乙醯基酶 (HDAC) 會調節染色體結構,提升基因表現。除了調控基因表現以外,HDAC基因家族中的 I 類已知有調節細胞週期的功能,但 II 類調節細胞週期之研究甚少。而癌症臨床用藥HDAC抑制劑會同時阻斷 I 和 II 類之功能而產生副作用。因此本研究以釀酒酵母為對象,分析 I 類的RPD3、 II 類的HDA1基因對細胞週期之影響,以及HDAC基因剔除菌株在面臨DNA複製壓力時的變化。結果顯示同時失去 RPD3 、HDA1 基因的菌株 S 期檢查點功能損壞、細胞滯留於 G2/M 期,且在DNA複製壓力環境下死亡。爲釐清此菌株死亡的原因,實驗剔除在S期和G2/M期皆具調節功能的 MAD2 基因。得知 HDAC 基因和 MAD2 在S期的DNA複製起步期分別調控不同路徑;在DNA複製衝刺期則調控同一路徑。也發現RPD3 基因在維持細胞S期檢查點正常作用扮演較重之角色,而 HDA1 則扮輔助的功能。

魔法懸浮-若隱若「線」

張拉整體結構是透過繩索等提供張力,讓堅固的結構在看似無支撐的狀態下維持懸浮與平衡,實驗中透過在尼龍繩上裝設彈簧,觀察平衡時張力大小,以及外力或移動中心支撐繩位置對於平衡和張力的影響,並嘗試將中心繩換成電磁吸盤,觀察維持平衡所需的電壓範圍。由實驗結果得知:1.平衡時每條繩子的張力大小,會受到結構重量以及質心位置影響;2.從側邊額外施力時結構會傾斜,以曲柄所在的側邊施力影響最小,平衡最穩定;3.移動中心繩會使支點改變,使中心繩靠近的繩子張力變大,整體結構傾斜;4.以電磁吸盤當中心繩時,提供足夠電壓(6V以上)可維持平衡;以上實驗結果可以做為張拉結構的繩索材質、結構設計以及可承受外力的參考。

雲深不知處總得鹽水瘋泡—利用水模擬大氣中密度差介面的紊流穿透及混和

本研究旨在探討層雲結構產生上的一些物理機制,一般情況為地表附近空氣經由日照加熱而對流上升,而後與冷空氣混和凝結,我們藉由建立一些相關的模型來探討此一現象,利用水中紊流模擬大氣,設計密度界面模擬大氣中密度層變界面,透過染劑以及雷射誘導螢光等技術來觀察,而後探討紊流穿透界面或與界面上溶液混和時的相關現象,並利用一些計算,例如達西-魏斯巴赫方程或渦量方程式等,去解釋這樣的模型,配合電腦程式輔助分析紊流的速度及形狀等特性的關係,,再用不確定度去評估實驗精確性,連結這個紊流模式與大氣流體中的現象,並可推廣至諸如海底火山噴泉或是工廠汙染物排放。