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臺灣

超分子奈米粒子應用於基因治療

X染色體關聯性視網膜裂損症患者,在青少年時期會逐漸喪失視力,主要是因為RS1基因突變造成視網膜剝離,目前並沒有藥物達到有效的治療效果,即使最新研發的病毒載體基因療法也沒有效果,雖然在動物模型中具有良好的表現,但是在人體試驗中卻沒有獲得任何顯著的改善成果,推測是實驗模型不夠完善,在本實驗中,我們將會採用幹細胞分化成為視網膜類器官,並搭配上超分子奈米粒子運輸基因編輯材料送入,期許達到治療效果。本研究中以超分子奈米粒子(SMNP)將CRISPR/Cas9基因編輯系統及正常RS1基因共同運輸進入細胞來達成基因敲入的效果。我們篩選出兩個具有最佳傳遞性之超分子奈米粒子載體(Cas9/sgRNA-plasmidÌSMNPs及Donor-RS1/GFP-plasmidÌSMNPs)並將其應用於細胞中,於其安全編輯位點(AAVS1 locus)實施基因敲入,接著以PCR及Sanger sequence檢測敲入基因的正確性,並施以免疫螢光法分析RS1蛋白表現。結果顯示在細胞當中,RS1/GFP基因成功敲入AAVS1位點中並能有效進行表現,因此我們進而測試該方法是否能應用於iPSC分化而成的人類視網膜類器官中,其也成功表現RS1/GFP 質體引發的綠色螢光蛋白(GFP),效果也持續接近40天。總而言之,我們希望目前的研究結果可以作為未來開發遺傳性疾病基因治療法的藍圖,造福受疾病所困擾的病患。

哇嗚!!原來聲波真的可以滅火耶

本研究旨在改善火災應對技術,探討聲波滅火器的設計與優化。利用COMSOL Multiphysics軟體模擬聲波的物理特性,並透過實驗驗證模擬結果。結合程式設計驅動功放單體,測試多種頻率與角度的變化,深入探討聲壓頻譜、聲強、聲功率等物理特性。研究過程中發現,Q值是影響滅火頻率的關鍵因素,70Hz為最穩定有效的頻率,聲壓、聲強、聲功率的量測數據均再次證實此為最佳滅火頻率的推論。 這一創新發現為聲波滅火器設計和優化提供了新科學依據,相較於過去的錯誤嘗試法,我們通過專業軟體模擬並實驗驗證,再次驗證了Q值在滅火頻率中的關鍵作用的推論。未來將進一步探討聲波對火焰燃燒機制的影響,結合MLX90640紅外線熱顯影技術,以科學方法深入研究。

旋轉奧秘-吸管抽水之原理探討

這項研究針三角形狀吸管製成的簡易水泵進行探討。通過將三角形吸管浸入水中並繞垂直軸旋轉,水可以通過吸管流出。研究的目的是瞭解幾何形狀和其他相關參數對體積流率的影響。在理論模型中建構以旋轉座標系描述流體相對運動的方法。且考慮了外部力矩對控制體積的總和以及通過控制表面的角動量流動速率。在實驗中先以紅外線探測器連接至Arduino找出不同幾何條件產生抽水現象之邊界條件。再以可記錄數據之電子天平量測質量對時間關係,以得出不同幾何情形之體積流率。再以水滴之拋射距離得出最終速度,其中最終速度是指水流出吸管時的速度,以探討相關變因對其影響。數據分析中以Visual Studio Code和Python繪出擬合線與理論線進行比對,得出推導理論與實驗是相符合的。

鳩佔鵲巢

「鳩佔鵲巢」的題目中將喜鵲餵食的規則寫了出來,我們列出不同的狀態後確實找到所有答案,接著我們進一步將「鳩佔鵲巢」題目進行擴充,使題目中五隻喜鵲擴充到所有正整數,我們發現餵食的順序可以同餘來計算,進而研究找出其所有的答案,之後又加以研究總共吃到的喜鵲數量。

碳粒的奇幻漂流─液態蠟的熱對流現象探討

本作品探討蠟油池的碳粒移動。觀察碳粒來回軌跡,測量蠟油的溫度梯度變化,記錄碳粒雜質往返燭芯的週期。比較石蠟、大豆蠟、果凍蠟在燃燒時的碳粒移動差異。再以銅線取代燭芯,以排除毛細作用影響,觀察碳粒在蠟油池的移動情形。最後,觀察碳粒雜質在同一個蠟油池、2個同時燃燒的燭芯之間的移動情形。 研究發現:1.碳粒在不同的蠟油池皆具有向燭芯移動,且被推開加速離開的規律現象;2.碳粒移動週期與速度,跟蠟油池內的溫度梯度變化情形有關,溫度梯度變化大,碳粒移動的往返時間短,代表蠟油流動速度快;3.碳粒的移動也會受到毛細作用的影響;4.碳粒移軌跡偏隨機移動;5.相鄰燭芯燃燒時,形成兩組循環系統,移動趨勢視蠟油溫度而不斷變化。

不鈣你-利用自體螢光檢測含鈣程度

我們希望能用簡單、不破壞食材本身的光學方法,就能檢測到食物的鈣含量,研究方法是以牙菌斑顯示機,搭配不同顏色、不同層數的玻璃紙,不需在暗室的環境下拍攝照片,以肉眼觀察亮度與軟體分析RGB三原色並進行探討。而實驗樣品則是以不同混合比例的碳酸鈣水溶液為對照組,再漸進到含豐富成份、外表有不同顏色的食材。結果顯示,多層數黃色、紫色玻璃紙仍具有足夠亮度可以看清樣品,而綠色玻璃紙就完全看不到,此結果與相關的文獻螢光光譜一致,軟體分析RGB三原色強度更進一步確認食材是否為高鈣含量,與文獻上生化方法檢測食品鈣含量高低也有一致效果。

急速「傘」耀-降落傘終端速度的探討

影響降落傘使用安全性的變因有哪些?降落傘速度多快時,會開始平穩緩慢降落?因為好奇這些問題,我們先自製簡易降落傘,再作實驗探討,可能影響它的安全性的變因有哪些。 參考過去相關研究作品後,發現影響降落傘平安降落與否的「終端速度」,無人嘗試探討過,我們用micro:bit(V2版本),測量降落傘降落過程的加速度與時間數值後,用物理學計算方法,算出不同方式製作的降落傘,降落過程中達到的終端速度有多快。最後發現當降落傘符合傘面半徑大、總重量輕、傘繩長度 讓傘面展開最適當的面積、傘繩數量少、傘面材質輕且沒有破損等這些條件時,終端速度會越慢,安全性也越高。希望此次研究能讓降落傘的製作更完善,也許可搶救更多高空意外現場的性命呢!

利用qRT-PCR探討塑膠微粒對中華擬同型蚤生長和生殖機制的影響

隨著科技的進步,塑膠產品逐漸在全球遍布,甚至造成許多的環境汙染,其中看似消失的塑膠,其實已被分解為非肉眼可見的塑膠微粒,並且正在影響整個生態,並且在最底層的生物體內累積,透過生物放大作用不停的向生物鏈頂層增加。 探討塑膠微粒與中華擬同型蚤生長和生殖機制的影響。延伸對生殖機制、內分泌系統的影響,產生冬卵的特性,以及與體長、生長抑制、延後抱卵的關係。期望可以透過研究成果類推至生態系中的其他生物,例如魚類、鳥類和人類,進而發展成生物鏈之累積和影響。

泥岩上的石灰岩~大崗山地質環境之探討

本研究探討大崗山地區,泥岩的回脹力與石灰岩裂隙的關係,並解析大崗山地層組成:(1)上段石灰岩裂隙分布與鐘乳石洞的成因(2)中段化石碎屑層之化石種類(3)透過實驗,驗證下段泥岩層的吸水回脹力足以使上段的石灰岩斷裂。 我們用自製的壓密儀,成功測量出泥岩的回脹上頂力,並經由斷裂實驗,證明泥岩回脹的力量,可以使上方石灰岩產生裂隙。 我們提出創新論述:泥岩與珊瑚礁石灰岩的過渡帶,存在碎屑化石密集層,可硬化成為基岩,使得珊瑚水母型幼蟲,可順利固定著床並向上生長,而形成珊瑚礁;同時珊瑚礁 形成石灰岩後,因為下方泥岩的回脹而產生石灰岩的裂隙。 最後根據研究成果,完成地質館的三層設計圖與Scratch互動程式,可供未來大崗山地質館參考使用。

漫遊大腦~五行軟糖之咀嚼大作戰

疫情讓生活型態改變,易有腦霧現象。提供中醫養生心智圖的資料查詢,選出木、火、土、金、水行人相對應的中藥材,運用索氏萃取法提取中藥多醣,再進行苯酚硫酸法測其總含糖量,製成五種五行軟糖。因咀嚼肌活動可刺激腦神經間的突觸增加,掌控記憶、學習與思考。故透過金屬桿架、3D列印、馬達及程序控制器,連接具有Arduino程式化的電子秤,自製「模擬口腔咀嚼之物性測定儀」,進行軟糖咀嚼性之量測。實驗測得皆有多醣及咀嚼性,以金行人提供的薏仁軟糖,薏仁總含糖量為0.655g/g、咀嚼性為759.85gw,得知薏仁多醣及咀嚼性皆較高。依不同體質分別提供「五行軟糖」當養生零食,可活化腦部機能、改善腦霧,活出健康與自信。