全國中小學科展

臺灣

飛Woo hoo~鱰我最鮮—鬼頭刀天然鮮味粉

市售調味料多含人工添加物,長時間加熱可能產生有害物質。因此我們以純天然食材研發鮮味粉,提供更健康的調味選擇。近年來,臺灣東北角盛產的鬼頭刀因外銷需求減少而滯銷,故選用鬼頭刀為主要原料,結合在地農產與農業廢棄物(如三星蔥、鳳梨皮、茶葉渣、柑橘皮)開發多種風味,兼顧健康、美味與永續發展。為提升魚肉粉末的溶解量,運用鳳梨皮蛋白酶前處理,搭配濕式造粒方法,使溶解量提升至68.13%。此外,將廢棄魚骨製成烘烤脆麵,搭配鮮味粉食用,創造全魚利用在地化新商品。鮮味粉產品採玻璃瓶裝(80g/瓶),售價95元,經14天室溫儲存實驗品質穩定,經市場調查得知,鮮味粉整體喜好度與購買意願超過八成,而青蔥口味最獲青睞,證明具商品化潛力。

探索腫瘤新抗原及發展多功能幹細胞疫苗對抗大腸直腸癌

大腸直腸癌(Colorectal)是發生率高且較易導致死亡的癌症類型,因此本研究透過篩選誘導性多功能幹細胞(iPSC)中表現的新生抗原來進行對Colorectal cancer免疫作用,以利找出最適合作為「大腸直腸癌疫苗」的抗原/佐劑組合。本研究先使用DTU Health Tech 的NetMHCcons大數據分析與西方墨點法來篩選出小鼠iPSC中的新生抗原TTW4為最有可能作為大腸直腸癌疫苗的候選抗原後接續以下實驗。首先藉由流式細胞儀觀測樹突細胞(DC)活化的實驗,結果推測出TTW4可以幫助毒殺性T細胞(CD8+T)活化。然後使用TLR受體家族不同的疫苗佐劑搭配TTW4來進行細胞螢光影像法,發現TTW4確實可以活化CD8+T,且對於小鼠的Colorectal cancer cell也有顯著的抗癌效果。所以實驗結果證明TTW4/Poly(I:C)的確可做為大腸直腸癌疫苗的最佳組合候選。

神經與精神疾病的樞紐- TAOK1對神經系統相關基因表現的效應

TAOK1與神經發育與退化有密切關係,被證實會在阿茲海默症與帕金森氏症伴隨認知障礙的患者中大量表現,被視為一種可供診斷使用的生物標記。本研究透過細胞軸突型態與蛋白質表現,觀察到TAOK1過量表現會使分化中神經瘤細胞的軸突縮短,且α-tubulin和β-tubulin的蛋白質表現量均下降,這可能是軸突縮短的原因之一。我們也發現 TAOK1過量表現的細胞中,心理疾病相關基因(BDNF、MAO-A和MAO-B等)的表現會顯著增加;與神經退化有關的TDP-43之mRNA表現量會顯著增加,而pTDP-43的表現量也有明顯上升。因此本研究的發現或許能為神經退化性疾病與心理疾病提供診斷與治療策略。

探討高速轉盤風切聲的性質與原理

若使氣流流經轉動的有孔圓盤,將出乎意料產生明顯的聲音。一開始我們假設聲音之來源僅為氣流被圓盤切成一段段的疏密波,並以此基礎進行後續研究。但儘管已使用吸音棉等設備,且對錄下來的聲音傅立葉分析後,卻發現現象並非想像中的簡單。這當中仍有許多無法解釋的現象值得深入探討:包含基頻之相對振幅對比泛音顯得極小、還出現了馬達與氣閥以外的噪音等等。故隨後我們滾動式修正研究方法並尋找更多理論解釋和支持,譬如運用物理引擎 COMSOL 模擬、查詢各方面文獻及理論。 歷經此探究過程,我們最後觀察到顯著的一組諧波,其基頻等為洞數乘以轉動頻率,且第 n 個振幅隨著 n 增加逐漸遞減。我們基於《Siren Harmonics and a Pure Tone Siren 》 (E. A. Milne, R. H. Fowler, 1921)中提到的的諧波模型,加上利用 COMSOL 進行模擬,最後對所觀測的諧音序列提供定性定量解釋,以及證實其他的噪音乃風切現象所貢獻。

來「椒」好朋友— 椒類抗氧化與驅蚊之系統性研究及應用

本研究主要探討五種椒類的抗氧化與驅蚊能力。先針對各椒類不同種類、不同部位與不同溫度,進行滴定瞭解其抗氧化力強弱。此外檢測各種椒類的驅蚊效果,然後進行自製椒類肥皂性質測量、使用者體驗調查與驅蚊力測試。 結果顯示:一、椒類抗氧化力表現普遍優於本實驗其它蔬果,其中以朝天椒表現最佳。具辣味的椒類,其抗氧化力又優於不具辣味的椒類。二、椒類皮肉部位抗氧化力最高,純種子部位抗氧化力則最低。三、溫度越高,椒類抗氧化力有線性下降的趨勢。四、雞心椒驅蚊效果最好,且有椒類越辣,效果越明顯的態勢。五、自製椒類肥皂中,以甜椒肥皂A最受歡迎。六、自製椒類肥皂經測試皆具驅蚊效果,結合椒類與肥皂可產生更好的驅蚊力。

斷羽重生-自製羽球的再生之旅

本研究探討如何利用學校的落葉、端午包粽子的粽葉、破損L夾等環保替代材料,延長羽球的使用壽命,進一步設計全國第一款再生羽球,並透過「風洞測試、飛行軌跡測試、耐受性測試」進行科學驗證。研究方法包括專家訪談、環保材料篩選、風洞設計、發射器設計、Tracker軟體操作、撞擊設計等。根據我們的研究結果顯示:「粽葉」為修補羽球的最佳素材,在飛行穩定性、飛行軌跡、撞擊次數測試上,都能與完整羽球有相抗衡之水準,粽葉應用於生活中作為修補材料,具有潛在優勢。

「滲」機「薄膜」──探討鐵鈷鎳氧化物在滲透蒸發薄膜上的效果

本研究利用合成三種金屬氧化物Fe3O4、Co3O4、NiO,藉由改變摻入海藻酸鈉薄膜的比例以提升四氫呋喃(THF)去除率。先改變海藻酸鈉比例進行實驗,得到3 wt%的海藻酸鈉為最佳薄膜條件。再合成三種顆粒並鑑定顆粒特性。再將顆粒摻入海藻酸鈉薄膜,鑑定薄膜的親水性。又以90 wt%的 THF 為有機染料進行滲透蒸發實驗,改變時間後,選定 6 小時為實驗的控制時間。接著用摻入不同氧化物的薄膜進行滲透蒸發,探討何者除去THF的效果最佳。當中以Alg/1%Co3O4 的效果最佳,可產出純度99.96%的水。另將Alg/1%Co3O4進行以異丙醇和乙酸乙酯為有機染料的實驗,同樣有不錯的效果。

「絲溼有幾種?」—以蜘蛛絲在環境濕度變化時的電阻值差異來探究其生物學上的意義

本研究採用11種53隻蜘蛛的框架絲與築巢絲為材料,利用電學設備以電訊號偵測蜘蛛絲對環境濕度變化的電阻反應。實驗使用自行設計的器材與方法,將蜘蛛絲並聯後記錄其在相對溼度40%至90%的區間內的電阻值變化並作圖分析。結果發現所有蜘蛛絲在低濕度時電阻值都偏高,直到絕對溼度在10g/𝑚3左右電阻才會開始下降。由實驗所得的數據發現不同種類蜘蛛絲的「電阻–溼度趨勢圖」都不同,此結果說明同為蛋白質材質的蜘蛛絲,在親緣關係相近的蜘蛛中,其蜘蛛絲的電阻特性與濕度反應也有很大的種間差異。希冀本實驗結果能對未來仿生學與生態演化生物學議題上,如蜘蛛絲在環境感測之應用與蜘蛛絲蛋白質特性之演化等相關研究做出貢獻。

描圖紙的捲曲行為變因探討

描圖紙又稱硫酸紙,經硫酸處理後形成部分纖維被轉化成凝膠狀且不可滲透性澱粉樣蛋白的紙張。本研究旨在探討該捲曲、反轉現象的各種可能變因,並推估該紙張捲攤行為的機制。經探討發現環境的溫、濕度影響其現象,且描圖紙接觸的溶液不同也影響運動。描圖紙本身變因有表面材料、大小及重量。不論描圖紙形狀,最後都以同一方向平行捲曲,與描圖紙上的纖維方向有絕對關係。進行不同面積方形描圖紙捲曲實驗,表面積越大的正方形描圖紙在捲攤現象花費較多時間,長形描圖紙捲曲速度則以非捲曲長度為影響因素。描圖紙表面處理的實驗,無論凡士林塗於描圖紙任意面,皆影響其捲攤。描圖紙較厚需更多時間完成現象。根據以上,推測為吸水使描圖紙膨脹導致。

Non-Invasive Vagus Nerve Stimulation as a Novel Therapy for Alzheimer’s Disease by Enhancing the Brain Clearance System(非侵入性迷走神經刺激術作為阿茲海默症的新療法—透過增強大腦清除系統)

阿茲海默症(AD)是導致失智症的主因,影響全球數千萬人。然而,AD目前的藥物大多昂貴且療效有限。目前已知腦內β類澱粉蛋白(Aβ)斑塊為AD的病理特徵,且大腦清除系統被認為對AD的治療具有重要性。先前研究發現非侵入性迷走神經刺激術(nVNS)增加腦脊髓液循環,但在神經退化疾病中的機制和應用尚不明確。本研究旨在探討nVNS增強大腦清除系統來作為AD新療法之成效,使用Aβ誘導之AD小鼠模型,利用巨視顯微鏡和免疫組織化學染色評估其膠淋巴系統功能,並以新奇事物測試評估認知功能。本研究發現於AD小鼠中,給予nVNS使大腦清除系統之水通道蛋白-4顯著增加、促進膠淋巴系統,進而改善認知功能。本研究首次發現nVNS可通過增強大腦清除系統功能,進而改善AD病理引起的失智症狀,支持nVNS作為AD新療法的可行性。