全國中小學科展

臺灣

設計與合成粒線體內硫化氫偵測之活性螢光探針

本研究提出一款新型硫化氫偵測之螢光探針,我們選用BTIC作為探針螢光主結構並藉由修飾上疊氮達成偵測硫化氫之目的。帶入設計上,利用PPH3形成與粒線體的電位差使其將探針帶進粒線體,最終進行粒線體內硫化氫之偵測與顯影。 目前本實驗已合成出螢光探針基本結構與側鍊結構,並初步檢測探針對於硫化氫的偵測能力,確認其能夠與之反應並有顯著螢光變化。另外,目前已成功接上側鍊,待純化出目標產物後將進行進一步的性質檢測,包括選擇性、靈敏性、及持久性。 最後,我們預計將探針實際進行生物顯影,做多個結構顯影的比對,確認本研究之成效。此外,我們希望此款螢光探針除硫化氫偵測外,還能夠進行生物機制探討或疾病細胞篩選的應用。

Sequentially bidirectional gastrovascular flows in highly branched digestive tracts of panocerid flatworm

Examination of the predation behavior of polyclad flatworms is extremely rare. This study collects Paraplanocera oligoglena, the most common species in Taiwan. Tank-based feeding experiments reveal that Paraplanocera oligoglena can prey on several species of gastropods, such as sea snails and sea hares. Predation behavior encompasses attack, invasion and ingestion periods. This research pioneers the use of stained clam and static image analysis to observe the highly branched digestive system of flatworms. The sequentially bidirectional flow of gastrovascular cavity is first found in polyclad flatworms by the post-stain active tracking technique. Measuring peristalsis movement in inward and outward directions and segmented movement, the contraction frequencies are roughly the same in subsequent order of given branches. Confirmation is provided that the circular membrane-like muscles within the digestive tract are the main driving force for transporting and mixing food. The food dyeing technology used in this experiment also provides the possibility of future research on food chains in the wild.

利用Verapamil引發斑馬魚心衰竭模式並探討臨床心衰竭用藥Dapagliflozin和Valsartan之成效與機制

近年來心臟疾病死亡率不斷上升,其中心衰竭是一種常見且高死亡率、高再住院率的心臟疾病,故如何治療並延長患者壽命是相當重要的問題。本研究利用 Verapamil 建立斑馬魚心衰竭模型,並作為疾病模式探討糖尿病藥物 Dapagliflozin 對心衰竭的作用。研究結果顯示,經 Verapamil前處理 4 小時再加入 Dapagliflozin 共處理 20 小時後發現,可以改善心衰竭斑馬魚心室肥大、心輸出量下降和水腫,但功能為滲透壓調節的離子細胞其密度無明顯變化。而心衰竭斑馬魚體內nppa、nppb、gata4、vmhc 這四種在心臟壓力上升時,基因表現量會上升的基因,經 Dapagliflozin處理後無明顯下降。綜上所述,我們推測 Dapagliflozin 可能作用於心臟及腎臟,透過改善心腎功能,排出身體多餘水分,使體液與電解質平衡,改善水腫的同時進而達到改善心衰竭的作用。

截柱錐體

此研究探討在正角柱及正角錐上一刀斬後分割成二部份而形成截面時,觀察其所形成的截面變化,並利用Geogebra、Desmos等電腦軟體模擬繪製,藉此來計算正角柱及正角錐分割成的截面周長與面積,進而推導出其公式及觀察截面大小之變化,以及其與側稜線長的關係。

椬梧鱗片彩衣的探究

椬梧表面有銀白色鱗片,我們想了解鱗片對椬梧有什麼幫助或者是否更能適應環境?我們進行了一系列對鱗片的探討,首先想了解其他有類金屬光澤的植物被光照時,他們之間有什麼不一樣?利用RGB色光照射在葉片出現吸光與反射的現象。因此我們進一步設計鱗片相關實驗,包含了椬梧幼葉與成葉的鱗片否長得一樣、鱗片會不會影響葉片總氣孔數以及鱗片對椬梧生理作用是否有更進一步的幫助?因此加入了酸鹼測試、鱗片是否可以防水或保水、鱗片的結構上是否有助於滯塵或吸塵等實驗設計來查驗椬梧鱗片的功能。在設計實驗下,我們仍然對椬梧鱗片的結構好奇,為什麼有銀白色是否也與鳳蝶奈米結構相似,在雷射筆照射下出現干涉條紋令我們明瞭由於繞射產生銀白色。

光「纖」亮麗-探討光纖導光性質及照明應用

本實驗主要探討光纖性質及其生活應用。首先,本組測量所使用的光纖規格,接著改變不同變因,以測量損耗值來推斷光如何在光纖中傳輸。實驗後發現光纖越長,因吸收及微彎損耗,損耗值越大,而光纖彎曲角度越大、半徑越小、次數越多皆會因巨觀彎曲而造成損耗值增加;光纖上彎曲位置則是因全內反射、入射角度等造成越靠近入光處彎曲,損耗值越大;溫度對損耗值沒有太大的影響;波長越大則損耗值越大;而入射角度大於最大可接受角10°後,損耗值隨入射角度增加而增加。本組也將光纖用於製作一些照明裝置。一、用集光裝置來聚集光線,並用光纖將陽光導進室內來達到最小閱讀照明亮度的照明系統,二、只使用纖芯以用來製作安全照明裝置和條狀強光照明。

化學液相沉積法製作摻鋁氧化鋅奈米線於染料敏化太陽能電池之研究

研究使用化學液相沉積法製作摻鋁氧化鋅(Zn1-xAlxO,x=0、2%、4%、6%)奈米線於染料敏化太陽能電池上,研究摻鋁氧化鋅奈米線之晶體結構、光學及染料敏化太陽能電池特性。結果顯示摻鋁濃度4%之氧化鋅奈米線具有最佳(002)結晶相及奈米線直徑及長度,也具有最佳太陽能參數為:開路電壓0.683V、短路電流4.56mA、填充因子52.3及轉換效率1.62%。因為鋁離子取代鋅離子時,可改變氧化鋅晶格結構降低缺陷密度,使奈米線的直徑及長度增加,提升染料的吸附量,並降低能隙使電子與電洞復合機率降低,大幅提升光電轉換效率。然而摻雜過量的鋁離子6%時反而導致晶格產生扭曲,導致晶格內缺陷密度增加。從這研究可了解摻雜鋁元素對於氧化鋅奈米線之染料敏化太陽能電池影響,未來希望能研究其他參數進而改善染料敏化太陽能電池之發電效率。

臺灣東部群震週期與大地震機率的分析

本研究使用1973-2023年地震數據,以DBSCAN進行臺灣東部、東北部及選定區域的群震分群,自相關分析及傅立葉變換探討其週期性,核密度估計推測群震後發生大地震的機率,並以群震及大地震數據擬和方程式。結果顯示選定區域群震空白期為9.28年,群震週期為6.18年;東北部群震空白期為13.35年,週期無法確定;東部群震週期為7.27年,空白期無法確定。選定區域、東北部及東部群震後200天內發生大地震的機率分別為9.86%、12.06%及6.41%。方程式顯示選定區域及東部內群震總能量與群震和大地震時間差呈負相關,東北部為正相關。將三區域2024年的群震及地震數據代入方程式,最佳標準化殘差值分別為0.15、-0.01及-0.93,方程式具預測價值,但仍需更多數據支持。

利用粒線體UQCRC1基因缺失之巴金森氏症果蠅模式探討細胞自噬作用對於神經系統退化之影響

巴金森氏症是最常見的神經退化性疾病之一,目前尚無根治之法。研究已知,粒線體如果出現問題,會加速神經細胞退化。細胞自噬作用可協助清除功能不佳的粒線體,以維持神經細胞運作。電子傳遞鏈第三複合體核心中的UQCRC1 (Ubiquinol-Cytochrome C Reductase Core Protein 1) 基因點突變會導致巴金森氏症。然而,細胞自噬作用對於UQCRC1引起神經退化影響的仍不清楚。本研究中,在果蠅神經系統以RNA干擾方式降低UQCRC1表現量,建立巴金森氏症模式;而後利用不同藥物分別抑制或促進細胞自噬作用,觀察果蠅爬行能力;同時,利用MARCM遺傳工具,使果蠅組織細胞分為UQCRC1缺失和正常細胞兩群,觀察細胞自噬相關的蛋白表現量在兩群細胞間的差異。研究結果顯示細胞自噬對UQCRC1參與的粒線體功能缺損的神經退化有代償作用。

「失」出有名、「速」手就擒 ---探討飛機失速倒轉之條件

為了做出失速倒轉返回的特技飛機,發現發射力量與角度和機身結構都有所互相關係。依據失速最大高度、失速水平距離、返回水平距離,發射角度0度時,可選擇87型;發射角度10度時,則可選擇86型;而設定其他飛行目的則可以發射角越大,倒轉返回百分距比與失速高度越大作為操作參考。重心調整上,13mm長尾夾(1.20g)夾在機頭最前端最為合適 。 風洞試驗方面,88型達最大仰角時間最短,翼刀與翼尖小翼不同傾斜角度形狀,最大仰角約在30度左右,推測飛機形態是受風產生升力的主要影響因素。失速倒轉返回飛行修正方面,86流線型可以提高發射角度與水平高度進行。而87與88寬廣型以水平高度,延長升力達最大值的時間為原則。