全國中小學科展

臺灣

「肽」強了—Q4-15a-1抗癌胜肽輔助化療藥物對胃癌的作用與其機制探討

胃癌是國人常見的癌症之一,常見的化學藥物治療常造成嚴重的抗藥性,而標靶藥物雖效果較好但價格昂貴,我們欲探討胜肽Q4-15a-1能否與化療藥物 5-FU ( 5-Fluorouracil ) 達到協同抑制癌細胞的效果,並找出 Q4-15a-1 的胞內作用機制,希冀未來可降低 5-FU 的使用量。本研究使用AGS ( Adenocarcinoma gastirc cell line ) 胃癌細胞株,由細胞存活率結果可知單獨給予Q4-15a-1 在 30.88 μM 可抑制細胞生長;單獨給予5-FU 則在 9.14 μM 能抑制細胞生長。而同時給藥時,達最佳抑制效果僅需12.04 μM Q4-15a-1 與 3.56 μM 5-FU 。在探討 Q4-15a-1 抑癌機制中, Annexin V-FITC/PI 雙染法及細胞週期實驗得知Q4-15a-1、5-FU和藥物組合可皆促使細胞走向凋亡;再以西方墨點法確認凋亡途徑,由凋亡調控蛋白表現量推測,Q4-15a-1 誘發外源性凋亡;藥物組合誘導的是內源性凋亡及 Parthanatos 途徑。

「非」天「頓」地-非牛頓流體阻尼的減震效果與建物即時監測研究

本研究探討非牛頓流體阻尼位於地上不同樓層及地下室的減震效果。我們以樂高動力積木搭配伺服馬達及程式控制器自製地震模擬器,體積較小,且能透過調整程式的功率模擬不同震度的S波,進而討論不同震度在相同變因中的差異。此外,我們為建築物設計地下室結構,並將非牛頓流體阻尼放入地下室外牆,觀察減震效果,實驗得知,地下室外牆放入阻尼皆較填入輕黏土更減震。同時,我們也製作不同長細比及不同建材的建築,分析數據後得出最減震、最具安全性的結構比例和建築材料。並比較建築上不同重心高度及搖晃時間長短對非牛頓流體減震效果的影響。最後,利用Arduino超聲波測距模組進行建築傾斜觀測,提高建築各面向的安全性。

Without doubt , That’s air filter

本研究期望能藉由探討聲波的相關物理特性,研發出高效能的空氣濾清器。研究過程中,利用程式設計的基礎設計出許多低頻的頻率,再經由傳輸與測試後取得其聲壓頻譜、聲壓、聲強、聲功率分布等物理特性之數據,再藉由聲強與聲功率分布之物理特性,設計結構與完成作品。

全等三角形與四邊形構造的衍伸圖形之性質研究

本研究源於 2016 年數學雜誌 Crux Mathematicorum 的三角形定性問題[1],我們將這個問題由四個方向進行推廣——多邊形邊數、頂點連線方式、等腰三角形角度、全等多邊形的夾角,再創新探討其定量與定性性質。首先,我們將任意全等的三角形與任意四邊形夾角為任意實數下的衍伸圖形之定量與定性性質進行完整刻劃,利用測量師公式分別針對不同連線情形下的兩個衍伸圖形的有向面積之和與有向面積之差進行完整討論,再巧妙利用平移不變性處理行列式級數和而給出面積不變量關係式。第二,透過向量、矩陣運算與純幾何方式探討面積不變量的幾何意義,並給出衍伸圖形之間的全等、相似、透視、對稱、共線、平行、退化等優美的定性性質。最後,我們系統性推廣到平面上任意封閉多邊形,嘗試以較高的觀點切入,透過矩陣變換給出其幾何結構,並且發現許多實質有趣的定性與定量統一結果。

丁香樹皮萃取物 Syringin 在巴金森氏症動物模型效用之評估與機制探討

巴金森氏症是好發於老年人的退化性神經疾病,在高齡化的台灣社會,是未來急需重視的老年疾病。本實驗以秀麗隱桿線蟲為實驗對象,利用6-OHDA分別引發BZ555、NL5901、DA2123與N2品系之線蟲的神經退化,探討丁香樹皮萃取物 (Syringin) 作為治療巴金森氏症候選天然藥物的可能性。實驗結果顯示,Syringin能修復退化的多巴胺神經元,降低α-突觸核蛋白聚集、ROS含量與提升存活率,且能促進細胞自噬並改善運動行為。另一方面,透過pdr-1與Sir2.1基因缺陷的線蟲探討Syringin參與的訊息傳遞路徑,我們認為Syringin透過激活Sir2.1-PINK1-Parkin通路來促進自噬,恢復退化的多巴胺神經元,保護細胞不受6-OHDA的破壞。此結果能對後續治療此疾病提供可能的替代方案,解決未來台灣高齡化社會所面臨之老年人健康問題。

以擴展顯微鏡探討年齡對果蠅腸道幹細胞粒線體的影響

腸道幹細胞能分化出其他細胞來維持腸道功能;個體老化時,腸道幹細胞的功能下降而導致腸道衰竭。粒線體能產生細胞所需的能量,當幹細胞分化時,粒線體形態也會跟著改變,推測粒線體的形態和幹細胞的功能相關。然而年齡是否會改變腸道幹細胞內粒線體的形態並不清楚。在本研究中,我們利用免疫螢光染色發現年齡增加會讓果蠅腸道幹細胞中的粒線體變得破碎。因為粒線體非常小,過去以電子顯微鏡觀察粒線體結構非常耗時,我們利用擴展顯微鏡技術將腸道幹細胞中的粒線體放大而不影響其結構。藉此技術,可更精準的觀察年齡對粒線體和其內膜的影響。研究結果發現年齡會影響果蠅腸道幹細胞內粒線體的形態,盼未來能有更深入的研究與醫療應用。

二維複合式凸輪於自動鏟花之研究

在機械產業當中,工具機組裝中的配合面都會運用到鏟花這項技術,佔有極為重要的位置,現今當中鏟花主要還是以人工的方式來進行,並且是一項技術性高的工作,在課堂上也有看過業界的鏟花師傅示範,我們實際操作起來也不容易。 我們利用鏟花刀驅動機構來實現鏟花刀的軌跡,利用課堂所學到的知識和加工技術專業背景來開發機台,我們主要以3D列印機的運動控制為基礎,設計複合式凸輪機構,再藉由樹莓派控制Python程式語言控制鏟花刀轉向機構及鏟花刀驅動機構所需的機械動作,來達成具有不同角度及分布的鏟花承斑,這些操作都只需運用到觸控板控制數莓派便能減輕人工的負擔。 我們設計的機台具有自動化加工功能來取代人工,並且不會有人工傷害,也不需具備鏟花技術,操作介面簡便,人本成本低,便達成自動化的目標。

無線主動式溫控外送箱

本專題製作主要以「控制簡便」、「即時顯示」、「快速製冷製熱皆可」為原則開發出的智慧外送保溫箱,而主要解決在於現今普及的外送服務,因某些不可控因素而導致外送延誤,讓食物到顧客手上變得不新鮮,同時也可解決食物保溫上的問題。

甜蜜交織的共振擺

本研究探討「共振擺中『介質』和『交替晃動』的關係」。實驗方法採多次試驗、實際操作與影像紀錄等方式進行。研究結果發現:(一)文獻影片中交替晃動的情況並不是最佳效果;(二)以棉線當介質時,綁點間有一個最佳距離,可以讓交替晃動情況更明顯;(三)介質張力的大小,是交替晃動效果好壞的關鍵;(四)橡皮筋介質的「交替晃動次數」最少,效果最明顯;釣魚線介質的「交替晃動次數」最多,效果最差;(五)最佳的交替晃動共振擺裝置為橡皮筋介質,最大能量轉換率是95.4%,衰退率則是12.6%。總之,要用易拉罐盪鞦韆看到明顯交替晃動的現象並不容易,在裝置設計上有其妙方;歷經了上百次的實驗後,才順利找到許多關鍵的要素,結果令人振奮不已。

Dear NEMO~How are you?-動態位置捕捉海水魚及監控環境條件

網路上已經有很多人在做遠端的魚缸環境監控,但監控好環境條件,魚也不一定過得好,本實驗則是導入魚活動的參數,直接分析魚的活動力,以最直接的方式去觀測小丑魚的舒適程度。 本實驗研究目的為利用Arduino監測系統,監測裝置,並應用Blynk程式繪製環境數值趨勢變化圖。 本實驗的監控變因分為四個:水溫、pH值、水濁度,利用Blynk程式建立起一個能長時間即時監控及紀錄的系統,並建立起警示系統作為提醒裝置。 本實驗更進一步的結合Pixy Cam的監控系統,改變溫度及光照週期,並結合Raspberry pi的數據處理功能,自動處理龐大的數據,探討此兩變因對小丑魚活動力的影響。 此實驗是個發想,自動追蹤紀錄並處理大數據,此方法在未來可用來延伸研究養殖小丑魚的各種行為模式。