全國中小學科展

臺灣

Toll-like受體3在慢性鼻竇炎合併鼻息肉吸菸患者之表現

慢性鼻竇炎是一種常見的鼻竇或鼻黏膜發炎性疾病,其特徵是經治療後症狀持續超過 12 週。香煙與多種呼吸道發炎疾病的發病機制有關,顯示吸煙可能與慢性鼻竇炎有一定關聯性。Toll-like 受體是一群會介入呼吸道發炎反應的蛋白質,會參與識別和回應體內的病原體和其他外來物質。本研究以免疫組織化學染色測定並比較三個組別:對照組、非吸煙 CRSwNP 患者(CRSwNP)與 CRSwNP 合併吸煙患者(CRSwNP+Smoker)的鼻黏膜組織中 TLR2 和 TLR3 的表現。結果顯示,TLR2 表現量在 CRSwNP 和CRSwNP+Smoker 組的上皮細胞中皆有增加。而與不吸煙的 CRSwNP 組相比,CRSwNP+Smoker 組的 TLR3 表現量較高,且顯著比 TLR2 強。此外,高達 80%比例 CRSwNP+Smoker 患者表現出非常強的 TLR3 IHC 強度。這項發現意味著吸菸、TLR3 表現與慢性鼻竇炎合併鼻息肉的發展或嚴重程度之間有潛在的相關性。對於理解該疾病的發病機制以及治療方法的開發可能具有重要意義。

探討年齡影響急性腎損傷的潛在機制

在現代社會高齡化的趨勢下,老化與衰弱成為引人注目的社會問題,近期也被認為是造成死亡的主要原因。本研究探討了不同年齡小鼠腎臟功能及分子機制的變化。結果顯示,老化小鼠腎絲球過濾率較差,腎損傷指標NGAL和KIM-1增加,顯示老化影響腎功能。此外,老化小鼠的抗氧化能力下降,CHOP蛋白顯著上升,顯示內質網壓力增加。急性腎損傷實驗進一步發現,老化小鼠的腎功能下降及組織損傷較年輕小鼠嚴重,且脂質代謝及粒線體生合成指標呈下降趨勢。這些變化是否由於適應性未折疊蛋白XBP1表現下降造成,仍須更進一步研究釐清。總結,本研究探討年輕與老化小鼠腎臟之分子機轉差異,有助於深入了解老化對腎臟功能的影響和造成急性腎損傷與衰弱症之關鍵因素。

懸掛液滴的光學成像性質與其組合應用探討

眾所周知,水滴是生活周遭容易取得且可以放大物的透鏡,藉由作品中的實驗裝置能夠方便的觀察液滴中的成像,且能夠隨意地改變取率半徑和折射率,並搭配手機方便觀察與紀錄結果。若欲知液滴中成像的放大率,可利用測得的曲率半徑帶入「造鏡者公式」得知水滴的焦距,得知焦距後,便可將其帶入「薄透鏡公式」即可得知放大率 (距離水滴的長度不同,有不同的放大率),再利用實驗驗證算出的焦距和放大率是否符合實際的焦距。之後改變液滴的曲率半徑和種類並比較其對放大率的影響 (本研究討論曲率半徑0.1公分和0.15公分的差距、水和食鹽水的折射率差距)。此外,更加以研究「球透鏡公式」與「薄透鏡公式」所算出的數據之差距與實驗觀察結果比較,並應用於複合透鏡中。

探討C1GALT1與IL-1受體醣基化在關節炎中的角色並尋找可能的治療藥物

C1GALT1為氧型醣基化的關鍵基因,若以 IL-1β與 TGF-β刺激 ATDC5細胞株模擬關節炎,C1GALT1 的mRNA 與蛋白質表現量增加,而這樣的趨勢在誘導關節炎的小鼠軟骨組織中也可以觀察到。抑制 C1GALT1 的mRNA 後,促炎基因-一氧化氮合酶(iNOS)與第二型膠原蛋白基因(Collagen II)的 mRNA 表現量下降,代表 C1GALT1 參與了促進發炎的調控路徑。透過以大數據為基礎的 NetOGlyc-4.0平台分析,我們發現小鼠和人類的 IL-1β受體上都含有可能的氧型醣基化位點,C1GALT1 可能透過醣基化 IL-1 受體以增加 iNOS 的表現,進而促進發炎。抑制 C1GALT1的mRNA會使 IL-1R1的蛋白質表現量下降,而抑制 C1GALT1的mRNA或是蛋白質皆可使 IL-1R1在核周內膜系統中的表現量減少,代表 C1GALT1所促進的醣基化修飾是調控 IL-1R1形成的關鍵,抑制 C1GALT1可能具有減緩關節炎的療效。伊曲康挫(Itraconazole)可抑制 C1GALT1 且對人體傷害極小,透過老藥新用,或許能夠應用於治療關節炎。

線蟲土壤食物網監測模式建立與功能性調節 The Establishment of Nematode Food Web Monitoring Model and Regulation of Soil Functions

為了永續利用土壤生態系服務,本研究分析線蟲族群變化監測土壤食物網,探討線蟲食物網與土壤養分調節相關性,實踐 SDGs中第 2項消除飢餓與第15項陸域生態。首先使用文獻分析法,建構模式觀察線蟲功能群演替,監測線蟲食物網組成評估土壤生態系服務,改善與結合過去僅探討環境干擾方式。觀察線蟲對土壤養分影響,結果顯示線蟲功能群多樣性、族群增長與交互作用 (資源重疊與演替等)可能提升土壤無機氮;不過推測因族群交互作用減弱或微生物過度被捕食,氨化能力在食物網發展初期(六週提升 37%)與後期 (六週僅提升16%)不同,需探討如何延續其氨化能力。將結合植物生長觀察線蟲食物網對植物影響。期望未來新模式進一步評估與標準化,用於監測土壤線蟲食物網組成並調節土壤,在農業管理與生態復育方面做出貢獻,為土壤永續利用提出新的可能。

Sound Direction Assist Device for Patients with Single-Sided Deafness Caused by Acoustic Neuroma

本研究專為因聽覺神經腫瘤手術造成單側聽力喪失(Single-Sided Deafness, SSD)的聽損患者設計了一款辨別聲音方位的輔助裝置。SSD患者因為有一側的聽力完全喪失,因此現有的助聽器無法提供有效的協助。 本研究採納各式麥克風電路的優點,設計出一款麥克風模組來接收聲音。並藉由帽子周圍的六個麥克風模組形成陣列。利用頭影效應所帶來的差異,運算出聲音的方位,並且透過馬達震動來提醒使用者聲音的方位。本作品延續並參考了之前的作品[一] [二]並經過改良,經過實驗後發現,本裝置可以偵測到以使用者為圓心半徑23公尺左右、76分貝的聲音,偵測距離約為之前作品的2.3倍,可以為使用者提供3到6秒的反應時間。希望可以藉由這種方式,讓SSD的聽損患者更安心地走在路上。

連通圖上行走路徑經過邊數期望值之研究

本研究延續自作者前一年的研究「連通圖上行走步數期望值之研究」,原題為在一個六面體中,有一隻螞蟻位於其中一個頂點並沿著邊行走,每當牠走到頂點時就會選擇一條邊繼續行走,且牠前往任何方向之機率皆相同,但不可走回頭路,求螞蟻回到出發點時經過邊數之期望值。本研究將題目延伸出了以下幾個問題,得出結論後並證明。結果如下:Kn (n - complete graph)、任意tree、Cm★Cn、Km★Kn中,螞蟻從其中一點vi出發,第一次走到另一點vj時經過邊數之期望值通式。除了研究不同的圖上點到點經過邊數期望值通式,針對圖論中經常用的距離 (點到點的最短路徑經過邊數) 與點到點的期望長度最大者進行比較,探討在圖上之性質。

邁向淨零之低碳海水淡化整合技術

「2030 永續發展目標」,其中 SDG6 clean water 和 SDG13 的 climate action 讓我們開始思考怎麼樣可以讓人人能享有乾淨衛生的水以及面對氣候變遷的調適。我們建置一套液流式脫鹽電池實作海水淡化實驗,並將電極以碳布作修飾, 在 0.4 V 的操作條件下進行了 450 分鐘的海水淡化實驗。海水的導電度在淡室中從 45.36mS/cm 降至 0.29 mS/cm,並於濃室中提升至 76.17mS/cm。其 ASRR 為726.98μg/min/cm2,所需能耗為 55.29kJ/mol,電荷效率達 69.79%,成功的將海水淡化。分離後的鹵水再與二氧化碳及澎湖的玄武岩進行礦化反應實驗,在鹵水溶液礦化封存反應初期,二氧化碳與水溶液中大量的陽離子反應使得水溶液整體的濃度及 pH 值下降,使得整體反應趨向於玄武岩溶解反應;而隨著反應時間的增加玄武岩溶解量逐漸提高,水溶液中的陽離子濃度及 pH 值再度上升,使得整體反應自溶解狀態朝著礦化沉澱方向發展,在得到珍貴的水資源的同時還可將二氧化碳礦化,達到淨零的目標。

基於對抗性機器學習技術的數位影像浮水印機制之研究

在高度數位化的社會,存在大量的數位影像資料,在不影響視覺品質之前提下如何標記持有者或資料來源是一重要課題,而不可視浮水印機制是可行的解決之道,本研究運用對抗性機器學習技術的概念及深度學習技術研發設計數位影像之浮水印機制,研製偵測器與註冊器。本研究設計研製之偵測器與註冊器可以處理任意大小的影像,經實驗分析具高度的保真性,並具可以承受 JPEG 中度品質(qlt=50)的失真壓縮攻擊,解壓縮還原之已嵌浮水印影像偵測器仍舊可以有效判定具浮水印。本機制可以結合網站、伺服器或影像設備為其提供的數位影像嵌入浮水印,在不影響視覺感官的前提下標記來源或持有者。

豬蛔蟲成蟲體蛋白促使肺癌細胞凋亡之機轉初探

癌症長期對人類健康構成重大威脅,尤其癌細胞對傳統化療產生抗藥性,尋找新治療方法成當務之急。近年許多研究發現寄生蟲的分泌-排泄蛋白具抑制癌細胞生長的潛力。如犬蛔蟲的分泌-排泄抗原已被證實能抑制纖維肉瘤、肝癌及大腸癌細胞增生,但其作用機制仍未明確。 本研究利用與犬蛔蟲相近的人畜共通線蟲—豬蛔蟲成蟲體蛋白進行肺癌細胞共培實驗。結果顯示AsSP可顯著抑制肺癌細胞增生與惡性特性。透過快速蛋白質液相層析系統對AsSP粗蛋白做分離純化,並經由Q-TOF-MS技術分析其成分,成功篩選出10種具有抗癌潛力的豬蛔蟲胜肽。未來研究將利用E. coli BL21表達系統,進一步開發與驗證這些抗癌胜肽的功效與應用潛力。