全國中小學科展

臺灣

以果蠅建立單純型表皮水皰症(EBS)模型、建立藥物篩選流程並以雙醋瑞因(Diacerein)進行測試

遺傳性表皮分解性水泡症(EB)是種罕見疾病,因突變使角蛋白異常,造成表皮組織脆弱易形成水泡,單純型水泡症(EBS)是最常見的類型。此計畫旨在:(一)建立果蠅EBS疾病模型;(二)探討溫度對病徵的影響;(三)以此果蠅EBS疾病模型發展藥物篩選平台。初步使用Diacerein測試,評估對EBS症狀的改善效果。 目前顯示突變角蛋白K5/K14R125C會形成積聚體,與正常K5/K14形成的角蛋白網絡不同;全程25℃培養,約32%果蠅翅膀有水泡,亦符合EBS病徵。篩藥平台建置已完成色素和溶劑DMSO劑量測試,初步顯示Diacerein有助病徵緩解。目前將擴大統計不同溫度對 EBS果蠅死亡率、水泡發生率和角蛋白積聚形成比例。希望以本研究建立的果蠅EBS疾病模型與篩藥平台,能為罕見遺傳疾病療程開發奠定基礎。

探究螢光單體分子對激發複合體發光性質的影響及其應用

本研究設計與合成一系列的電子供體分子,以研究分子單體的化學結構對於所形成的激發複合體光物理性質的影響。 五個所設計的供體分子已被成功的合成並確定均具有分子內電子轉移的性質 其躍遷偶級距變化分布範圍在17.6-28.6D之間。 將此五個供體分子分別與兩種電子受體分子在溶液聚集在一起,利用在長波長處所新生的螢光發光,推測激發複合體的形成。研究的成果並顯示,具有類似三角形結構的供體分子將更容易形成激發複合體,而具有棒狀結構的分子則較不易形成之。此成果有效的提供有關於單體分子結構的設計對於所需激發複合體光物理性質的影響,形成可快速地提供各式不同發光波長的材料,將可作為在發光二極體發光層材料、螢光感測器、生物成像等領域需求時的分子設計藍圖與指引。

「益」生好友–烏趖趖(oo-sô-sô)的茭白筍

從文獻及農友經驗得知,菰黑穗菌有助 茭白筍成長;但茭白筍含大量孢子時會被遺棄,因此本研究以新鮮和乾燥茭白筍調製汁液,探討烏趖趖(oo--sô-sô)的茭白筍汁能否促進種子發芽及蔬菜成長為主題,結果發現: 1.茭白筍汁可促進小白菜、香菜和高麗菜等種子發芽;秋冬轉作促進小番茄、馬鈴薯、甜菜根的生長,提高甜菜根、馬鈴薯和蘿蔔1至1.6倍產量;春天轉作促進甘薯葉、空心 菜、韭菜、芋頭和木瓜的生長及產量。 2.乾燥茭白筍的汁液有助鼠尾草、甘薯葉和空心菜的生長。 3.實驗組根莖葉剖面皆無黑點,且小番茄甜度較高。 本研究結果能提供農友再利用茭白筍及季節轉作的參考,降低化學肥料依賴與環境負擔,增加作物產量,具環保與促進循環農業之應用價值。

快速合成金屬有機骨架複合材料用於微量工業廢氣吸附移除Rapid synthesis of metal-organic framework composites for removal of trace industrial waste gases

本研究開發一種新穎孔洞性吸附材料:金屬有機骨架 (MOF)。MOF 在反應溶液中自組裝形成孔洞結構,透過物理吸附有效捕捉氣相乙酸分子。研發出綠色、快速可在常溫常壓下大量合成三種MOF(HKUST-1(Cu)、UTSA-280(Ca) 及 A520(Al))方法。此外,為提升材料機械強度和應用價值,採用 PVA 聚合技術製備 MOF 複合物,使其造粒型化更易處理,提升商業和環境應用價值。吸附實驗結果顯示,HKUST-1(Cu) 粉末對乙酸移除率高達98%,而HKUST-1(Cu) PVA 複合物達93%,對比活性碳及其PVA複合物(移除率分別為85%和78%)表現更優異。MOF憑藉優異吸附性能和可大量生產低成本優勢,成為極具潛力有機無機氣體吸附劑,可為半導體產業提供一種維持高標準製程環境精密且簡便解決方案。

非牛頓流體於地下結構中的減震效果與減震裝置探討 The damping action and the effective damping structure of the non Newtonian fluid in the gap between basement wall and diaphragm wall

本研究探討臺灣常見的鋼筋華廈、鋼筋及鋼骨大樓,透過於地下室外牆與連續壁間填入非牛頓流體、牛頓流體及輕黏土,比較建物受震時加速度,發現地下結構中設置非牛頓流體減震裝置較牛頓流體、輕黏土更減震。而模擬器搖晃20-50秒時,非牛頓流體能顯著的減震,超過50秒後,非牛頓流體可能因沉澱而減震效果下降;在100秒後,無減震裝置的建築加速度上升,非牛頓流體再次出現明顯的減震效果;不同重心的建築質量分布導致不同的擴溶現象,使減震效果發生變化;較高的建物因力臂較長,重心高時產生較大的加速度。接著觀察光穿透吉利丁凍的偏折情形,發現受力面與地震方向垂直時,牆面受力明顯;若受力面和搖晃方向不垂直,柱的部分受力大,且觀察到力量有轉移的現象。最後,為建築設計超聲波測距模組,即時監測建築下陷或傾斜情形,以利即時修繕及重建。

探討在秀麗隱桿線蟲中IFE-1經由sRNA路徑對於精子生成機制的影響

sRNA在各種物種的精子功能中起著至關重要的作用。在秀麗隱桿線中,當缺少精子相關的sRNA「ALG-3/4 26G sRNA」會導致其在25度時不孕。此外,IFE-1是人類真核轉譯起始因子EIF4E的直系同源基因,主要表達於雄性生殖細胞系統中。在先前研究中我們觀察到當「真核轉譯起始因子IFE-1有缺陷」或「精子缺少相關sRNA」時,亦會導致精子具有缺陷。由於三者的相似性,我們認為IFE-1和26G sRNA的生成路徑有關。因此我們假設IFE-1參與協助酵素NYN-3辨認並切割msd-1 mRNA模板後促進26G sRNA生成。我們使用Western Blot、IP、螢光顯微鏡等方法,探討了IFE-1和MSD-1::GFP的關係,發現在ife-1正常的情況下,高溫對於MSD-1::GFP的表現量沒有影響。並且因該蛋白只表現在公蟲精子,我們可以推論msd-1:gfp 只作用於公蟲精子。而此疑似可正向調控基因表現的26G sRNA,有望發展成有別於過往sRNA藥物抑制基因表現的一種新基因治療方法。

新住民的美麗與哀愁~探究泰國小紅翅竹節蟲的生存適應妙方

本研究在一年多的人為圈養環境中,以番石榴葉飼養下來觀察、記錄、統計分析後發現:泰國小紅翅竹節蟲在溫度20〜33℃溼度50〜80%照度0〜250Lux之間均能正常成長,卵期約六個月,成長週期283天分七或八個齡別:一齡成長天數約15天,二〜五齡17天,六齡19天,七齡21天,八齡成蟲157天;一生多停駐植株上段就近取食共約4528.96cm²,八齡食量最大,約產下250顆卵但只有少數能發育為成蟲且都是雌蟲,在受干擾時會展開鮮紅小後翅來嚇阻對方。 對於校園植物-芒果等九種均會取食;在日夜顛倒照度置換下,動靜態行為均受光線影響;喜歡攀高取食,同時場域變大即不會發生搶食。 未來可防範未然,規劃外來種昆蟲在大量入侵時的因應,或許可以尋求一種和平共處的生態模式。

細「沙」長「流」-探討自製動力沙與史萊姆流動沙

市售動力沙和史萊姆流動沙這類玩具很療癒,我們十分好奇,想以身邊隨手可得的材料製作,透過觀察與動手實作,歸納出動力沙配方:白色沙畫沙、矽膠、玉米澱粉以10:2:1.5比例調出加入顏料,成品特色能壓模、混色及有若即若離感。白膠史萊姆流動沙配方:以140ml溫水與3g硼砂調成硼砂水,用15ml白膠浸泡於70ml硼砂水中製成史萊姆,加入40ml石英砂。膠水史萊姆流動沙配方:調出相同比例硼砂水,用20ml膠水和20ml硼砂水做成史萊姆,加入45ml石英砂。最後添加壓克力顏料、液體食用色素或色粉調出色彩迷人、流動感佳、能混色、塑形、壓模、60g白膠與膠水史萊姆流動沙分別延展 52.5cm與71.7cm,可比擬市售史萊姆流動沙視覺美感。實驗成本低、易操作,動手做玩具的過程非常有成就感!

解密K-探討CuSO4+NaI的平衡常數

本實驗想要研究CuSO4與NaI混合反應之平衡常數,首先,藉由CuSO4與NaI不同比例混合後的反應現象,了解反應進行的狀況。接著,分別嘗試測量平衡方程式:2Cu²⁺ + 5I⁻ = 2 CuI(白色) + I₃⁻ 特定物質的莫耳數,以便求出達平衡時,各物質的平衡濃度,解此求出平衡常數。 先後採用(1) CuI沉澱重量,(2)利用I₃⁻與NaOH的自身氧化還原反應,(3) Cu²⁺與 Na2S2O3和I₃⁻與Na2S2O3的氧化還原反應,求出平衡濃度與平衡常數。 前兩個方法,均遭遇困難,目前使用第三種方法順利求得平衡常數約為2×106。

短期睡眠剝奪對小鼠免疫系統的影響

現代社會中,睡眠剝奪已成為普遍問題,人們對其對免疫系統及整體健康的負面影響愈加關注。本研究使用特製的旋轉鼠籠讓小鼠連續72小時保持清醒,探討急性睡眠剝奪對小鼠免疫反應的影響。研究發現NK細胞與脾臟中的記憶CD8 T細胞比例明顯減少,顯示細胞毒性功能受損或記憶免疫反應下降。與此同時,抗炎細胞因子的表達增加,而促炎細胞因子和相關基因的表達則有顯著下調。此外,雖然觀察到B細胞比例有所增加,這可能是免疫系統在細胞免疫功能受損時,維持免疫穩態的反應。這些發現揭示了睡眠剝奪可能抑制免疫系統造成損害。本研究強調適量睡眠對維持免疫平衡的重要性,並指出睡眠不足可能促進慢性免疫問題的發展。在此基礎上,後續研究可探討短期睡眠剝奪與腫瘤及免疫系統的關聯,並延伸至長期剝奪的影響。