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臺灣

花若盛開,蝶自來;草若拔尖,蝶自棲?─探討來自不同植被高度灰蝶之夜棲行為

本研究探討來自不同草地高度的灰蝶夜棲行為之差異,並進一步了解灰蝶夜棲點是否受環境因子(溫度、濕度、風力、音頻)及獵食者有無、獵食者種類及生存壓力等變因所影響。實驗結果顯示,來自不同草地高度的灰蝶各有夜棲點高度偏好,並受溫度、風力、音頻、獵食者種類所影響,其中灰蝶夜棲點高度與風力呈負相關;與音頻呈正相關。另外,獵食者的習性亦會影響夜棲點高度,實驗發現斜紋貓蛛會使灰蝶夜棲在較高處,然大銀腹蛛與螳螂則相反。本研究尚藉由油性麥克筆對灰蝶進行標記編號以研究忠誠度,結果顯示並無忠誠度。

樹樹如遇-最佳可視化金屬樹與可視化氧化還原

我們的實驗是極微型綠色化學實驗模組:放在自製拍攝台上、使用手機拍攝倍率5.0倍、載玻片與蓋玻片中間夾0.025mm厚的純銅片、陰與陽兩電極相距10.0mm、陰極上有一高度2.0mm底寬2.4mm的等腰三角形、兩極切割時儘量減少毛邊,加入0.1毫升1.00M的硫酸銅水溶液、通9.0伏特的直流電壓、通電時間210秒內, 就可完成錄影實驗觀察。本實驗可觀察到最佳化的可視化金屬樹生長、最簡易與快速化的可視化氧化還原反應,每次使用反應的溶液量,比一般使用量縮減率200倍以上,其成本低、易操作、立即性 (9秒內就可看到)、可視化、效果明顯、趣味性強、微距的實驗過程與結果,是改進化學在金屬樹實驗及氧化還原反應實驗觀察的重大突破。

龜兔賽跑中的兔子:蚤蠅的高頻率間歇性運動之探討

動物的移動過程並非連續,而是呈現經常性行走與停頓的「間歇性運動」,停頓頻率依物種而異。前人研究發現,間歇性運動可助動物恢復體力、增加對環境的感知、及減少被天敵的測知。蚤蠅是已知展現間歇性運動的動物中停頓頻率最高的類群之一,基於前人研究,我們推測蚤蠅可透過間歇停頓來達到更好的運動表現。為探討蚤蠅的高頻率間歇性運動,本研究運用高速攝影機,以每秒960幀的速率來拍攝腐肉蚤蠅、蟻客蚤蠅、及有翅蚤蠅的間歇性運動行為。數據分析結果顯示,所有蚤蠅的停頓時長與下一步的移動距離、移動時長、平均移動速率呈低度相關。藉由測量每次移動路徑方向的轉動角度,並進行種間比較,發現間歇性運動可透過增加轉角或頻率,來增加路徑的多變性。最後,當天敵存在時,蟻客蚤蠅的間歇性運動移動時長增加,頻率下降,或可減少被捕食的機會。

探討咖啡葉萃取液對α-澱粉酶活性之影響

本研究探討咖啡葉的萃取液對α-澱粉酶活性之影響,分別檢測α-澱粉酶於兩種溫度、4種不同來源、28種自製咖啡葉萃取液,及一系列濃度之純綠原酸、純咖啡因、純芒果苷、純槲皮素和純EGCG環境中所產生之葡萄糖含量,用以評估α-澱粉酶之活性。實驗結果顯示,4種不同來源之咖啡葉萃取液,均對α-澱粉酶活性有抑制效果,其中以C牌抑制效果較佳。另外,咖啡葉會因不同生長位置、成熟度影響其對α--澱粉酶的抑制效果,其中以經揉捻、布球揉、解塊之咖啡嫩葉所製之萃取液對α-澱粉酶抑制效果最為顯著。再者,純綠原酸、純芒果苷、純槲皮素和純EGCG皆會抑制α-澱粉酶活性,且其濃度與抑制效果呈正相關,且彼此間均有協同作用。

探討棕色脂肪組織對成年小鼠生理與行為的影響

除了與產熱代謝有關外,近年許多研究指出,棕色脂肪組織亦會分泌神經影響因子,並且可能會進入小鼠腦部進而影響其行為與表現。本實驗透過利用基因工程讓小鼠帶有UCP1-Cre與LSL-DTA序列,產出缺乏棕色脂肪組織的小鼠,了解不同飼料飼養條件下,棕色脂肪組織對於成鼠行為與生理的影響。結果發現,對於高脂飼料飼養3個月的公鼠,缺乏棕色脂肪組織可能使成年公鼠焦慮程度較高。高脂飼料飼養6個月的公鼠,缺乏棕色脂肪組織可能使成年公鼠運動能力較差,焦慮程度也較高。生理方面則發現,經歷3個月高脂飲食的成年公鼠,缺乏棕色脂肪組織會造成體重增加量較大,葡萄糖吸收能力較差,但在經歷共6個月高脂飲食後,缺乏棕色脂肪組織的公鼠,與野生種公鼠在體重增加與葡萄糖吸收能力方面,皆無顯著差異。關於棕色脂肪組織調節焦慮行為的機制,值得未來更多實驗繼續探討。

探討盤頭絨泡黏菌作為黏菌電線(Physarum wires)的特性

本研究探討盤頭絨泡黏菌作為黏菌電線的潛力,利用自製電流檢測裝置繪製伏安特性曲線,結果顯示黏菌電線的電壓與電流高度正相關(r=0.986,p<0.01),且受到連接寬度與溫度的影響,電阻與環境溫度呈中度正相關 (r=0.642, p<0.05),顯示其為非歐姆導體。我們利用4nm的鐵粉及Fe₃O₄餵食黏菌,並記錄黏菌取食後外觀顏色的變化,結果顯示取食後的電流量提高且電阻下降。 黏菌電線具有可變電阻特性可應用於特殊環境或生物感測器,本研究設計黏菌並聯及串聯裝置,且利用溫度與電阻的特性設計溫度感測裝置,成功以黏菌藉溫度來調控LED明亮,展現其在生物感測領域的應用潛力。

可撓式高分子光電材料的研製與應用

當軟性穿戴裝置成為趨勢,可撓式光電材料極需被開發。聚矽氧烷(PDMS)是常見的高分子軟材料,其合成簡單,也是目前廣泛研發應用於功能性透明薄膜的材料,但其本質不具導電性。文獻查詢得知利用銀膠與PDMS之混合物及矽基板,配合旋轉塗佈可開發出銀–聚矽氧烷新材料,並可開發出I-V線性、非線性之電學及感光元件,然而發現其成品再現性較低,且使用硬性矽基板,大大限制了可撓性光電材料的應用性。本研究著重軟性材料作為基板的製程研發,並比較可撓式元件產品的電學性質,使用的高分子基板包括各種市售薄膜。其中當Ag-PDMS質量比為1.4:1.0,以軟性PET膜片可呈現最佳結果,可呈現I-V線性電學元件的材料特性,其電學特性與文獻使用之矽基板一樣好。使用軟性PET膜片(1.5 cm*1.0 cm)為基板製程條件中(Ag-PDMS/PET),可撓式的Ag-PDMS/PET的電學特性不會受到旋轉塗佈轉速影響,而是受到施加電壓的影響。重複文獻的硬性矽基板條件(Ag-PDMS/Si),施加電壓在40V之前,電阻值為才能使硬性Ag-PDMS/Si成為I-V非線性之電學元件,但是本研究開發的軟性Ag-PDMS/PET要表現出I-V非線性電性的施加電壓需求,只要5V就輕易達成,成為極佳的節能電子元件。文獻中的硬性Ag-PDMS/Si具有光電特性,本研究之軟性Ag-PDMS/PET的光電特性的研究仍在進行,期能找到最佳條件。本研究亦正進行以鎳取代銀,以降低成本,期能未來朝穿戴式醫療裝置的提供製程簡單的可撓式高功能的節能材料。

上皮細胞黏附因子(EpCAM)對腫瘤增生影響之機制探討

上皮細胞黏附因子 (EpCAM) 參與了細胞的黏附、信息傳遞、增殖及分化等功能,並在惡性腫瘤組織中大量表達。另外抗EpCAM中和性抗體可以阻斷EpCAM訊息傳遞,進而引起癌細胞PD-L1的表現量降低並促進T細胞的毒殺活性。為了觀察EpCAM是否會對癌細胞的增生、轉移以及侵入能力造成影響,我們將細胞分為野生型 (wild type) 和EpCAM基因剔除細胞株 (EpCAM knockout) 進行實驗。首先,我們以Western-blotting和qRT-PCR確認EpCAM基因剔除組的EpCAM基因有確實被剔除,再進一步利用細胞存活率及細胞群落實驗證實EpCAM會促進癌細胞的增生能力,並分別藉由EGFR的抑制劑Afatinib與HGFR的抑制劑Crizotinib對於癌細胞存活率的實驗證實EpCAM 對於EGFR與HGFR的訊息傳遞扮演重要角色。接著分析EpCAM對癌細胞轉移及侵入能力的影響,γ-secretase和ADAM17皆為裁剪EpCAM進行訊息傳遞的重要酵素,實驗中的癌細胞分別以γ-secretase和ADAM17的抑制劑DAPT和TAPI-1處理,證實EpCAM的訊息傳遞與癌細胞轉移與侵入能力有關。接著我們以EpCAM中和性抗體處理癌細胞後,證實EpCAM中和性抗體確實會促使癌細胞凋亡。最後我們利用Western blotting分析EpCAM對於不同激酶磷酸化的蛋白質表現量之影響,找出EpCAM下游訊息傳遞的完整路徑,期望能找到治療癌症的關鍵。

乙醯胺酚對土白菜生長發育與生物累積的影響評估

本研究進行乙醯胺酚對土白菜(Brassica rapa L. var. chinensis)之毒性測試及解釋可能之作用機制,透過乙醯胺酚及其主要代謝物分析,了解乙醯胺酚之吸收、轉移與代謝,並評估生物累積之可能性。乙醯胺酚可抑制種子萌發,實驗組植株高度、植株鮮重、主根長、支根數、根系乾重及總葉綠素含量等皆受抑制,植株重量之IC50由澆灌12 天之3.01 mM 降為30天之1.47 mM。作物土白菜與空心菜及綠肥田菁與油菜對乙醯胺酚之生物累積能力顯著,休耕時種植綠肥有助於乙醯胺酚之移除,易位因子結果顯示乙醯胺酚由土白菜與空心菜根部吸收後,轉移及累積於莖與葉。乙醯胺酚透過抑制過氧化氫酶活性,進而抑制土白菜之生長發育,乙醯胺酚對過氧化氫酶活性之抑制率為植株根>幼苗根>植株葉>幼苗葉。

『藻』夕共處—探討滿江紅與念珠藻的共生關係

本研究探討滿江紅與念珠藻的共生關係以及環境因素對於兩者共生情形的影響。我們的實驗分成兩部分,第一部分分別以滿江紅與念珠藻為檢視對象,比較兩者在共生狀態或獨立生存的狀態下的差異;第二部分則改變環境中的氮濃度,並藉由觀察滿江紅的固氮活性和重量及念珠藻的數量和異型細胞比例。我們發現獨立念珠藻幾乎無法生存。無藻滿江紅的葉綠素a含量明顯高於共生下的滿江紅。在不同氮濃度培養下,滿江紅的固氮活性隨氮濃度上升而下降,重量變化量也隨之增加,但念珠藻的數量和異型細胞比例無明顯差異。以上結果顯示,改變共生關係後,滿江紅與念珠藻的生長狀況皆有所變化且環境氮濃度與滿江紅固氮活性呈負相關。