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臺灣

當蠶寶寶遇上碳量子點:探索環境友善螢光蠶絲之特性及應用

本研究透過一步煅燒法,成功將天然檸檬酸及尿素,製備成環境友善之碳量子點(CQD,尺寸約 2.7 nm),其有良好水相分散性與窄半高寬之藍色螢光。接著,將塗 CQD 的桑葉餵養五齡蠶,直到吐絲生成 CQD 螢光蠶絲(CQD-S),並觀察到蠶寶寶茁壯成長、結繭、成蛾、產卵,證明了 CQD 優異之生物相容性。螢光光譜證實,隨著餵食 CQD 濃度增加,螢光將從原本的藍光(435 奈米)紅位移至綠光(548 奈米);原因在於,其表面含氧官能基(C-O/C=O)降低(XPS- C1S 證實),導致由較微弱藍光轉成綠光蠶絲。SEM 顯示,CQD-S 的直徑和表面粗糙度有顯著差異。FTIR 和拉曼光譜證明 CQD 餵食,導致蠶絲的 β-折疊結構發生變化。藉由 CQD 與細胞膜之間的靜電吸附,可以在 10 分鐘內標定大腸桿菌。照射 UV 光結果顯示,CQD-S 可於 10 分鐘內,吸附和光催化降解污染物 (R6G)。此 CQD-S 的研究符合永續發展目標,並兼具創新性與產業應用性。

利用果蠅視覺系統探討不同Cullin在阿茲海默症毒性下對於PAICS泛素化形成嘌呤體的影響

據 WHO 於 2023 的統計,全球約有四千萬人罹患阿茲海默症,且近年來患病率逐年上升,已成為當今無法避免的疾病。造成阿茲海默症的因子眾多,目前著重研究 Tau 蛋白毒性與其的關係。前人研究發現真核生物缺乏嘌呤時會形成嘌呤體,而嘌呤體始於 PAICS 泛素化,Cullin 在其中擔任重要角色,然而現今仍未得知哪些 Cullin 與 PAICS 泛素化較有關聯,故本研究以黑腹果蠅為實驗模型,用 T- test 統計數據並探討不同 Cullin 在阿茲海默症毒性下對於 PAICS 泛素化形成嘌呤體的影響。根據實驗結果,本研究發現 Cullin3 的複眼面積顯著變小,推測其最可能和 PAICS 泛素化有關聯;而與預期相反的是 Cullin5、6,結果顯示其果蠅複眼面積皆顯著大於對照組。本研究結果可提供 Cullin3 對阿茲海默症研究扮演重要角色。

防曬仙丹–矮仙丹花青素的抗UV功能及影響

為研究花青素在不同因素影響下的抗 UV 能力,選用矮仙丹作為研究對象。以矮仙丹花瓣的花青素,研究不同濃度及 pH 值的環境下,花青素的抗 UV 能力,以及在照射 UV 後, 矮仙丹 SOD、POD 之濃度變化。由實驗得知,紅花的花青素含量大於粉花。對比了紅花及粉花的 UV-Vis 光譜圖後發現:在相同濃度下,紅花的吸光度大於粉花且兩者的最大吸收高峰皆位於約 510nm~520nm 處,由此推知矮仙丹的花瓣含有大量的花青素。而花青素在不同pH 值環境下,會因為結構改變而呈現不同的顏色。我們測試在不同 pH 值緩衝液的花青素是否具有不同的抗 UV 能力,發現鹼性高於酸性。植物在代謝過程中容易產生具有毒害作用的活性氧,由於活性氧會對細胞造成傷害,於是演化出抗氧化酶,如 SOD、POD 等,用以清除活性氧,降低對植物的傷害。

泛基因組分析破囊壺菌產油基因

破囊壺菌為海洋原生生物,因可產生DHA 而被廣泛使用於藻油生產。破囊壺菌可透過18srRNA 鑑種,不同菌株之產油量相差甚大。其產油途徑主要有 FAS 及 PUFAs 二條路徑, 含有 PUFAs 之菌種通常具有較高之產油率。前人依產油途徑將破囊壺菌分為三型 (I–III 型),然而各型基因組間之差異仍待研究。本研究透過生物資訊分析 8 個破囊壺菌基因組, 發現同型之破囊壺菌其產油相關基因 (PUFAs, Desaturase, Elongase 及 Citrate lyase)之存 在具有高度相關性,基因共線性分析也顯示其產油基因間具有高度同源性,然而同屬之破 囊壺菌不一定為同一型,顯示以 18s rRNA 鑑種可能不適用於破囊壺菌。此外,Citrate lyase 僅存在於第 II 及 III 型,顯示第 I 型破囊壺菌其 DHA 合成之碳源來自不同途徑。

利用水凝膠進行亞硝酸鹽的檢測

亞硝酸鹽與對胺基苯甲酸 (4-Aminobenzoicacid, PABA)反應生成重氮化合物,並與 N-(1- 萘基) 乙二胺二鹽酸鹽 (N-(1-Naphthyl)-1,2-ethanediamine dihydrochloride, NED) 進行偶聯反應,進一步生成紫色、褐色的化合物,使水凝膠的表面從無色轉變成化合物的顏色。隨著亞硝酸鹽濃度的改變,水凝膠成色的效果也會有所不同,這也導致了其表面灰階的變化。重氮化偶聯反應可用於亞硝酸鹽的比色測定,亦被證明可用於實際水樣本中的亞硝酸鹽檢測。

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。

可可殼生物炭活化過硫酸鹽降解四環黴素之性能、機制及其生物毒性研究

可可殼為鮮少被有效利用的農業廢棄物;四環黴素(TC)為水體中常見的有機環境賀爾蒙,殘留過量在環境及生物體中會造成威脅;生物炭將高纖維植物在無氧環境下高溫熱裂解,低成本、多孔且富含官能基。過硫酸鹽(PMS)具有強氧化性,且降解 TC 後產物較無害,已被廣泛應用。綜上所述,本研究欲以可可殼生物炭(CSBC)活化 PMS 降解 TC,促進永續發展。 本研究燒製不同溫度的 CSBC,並探討相關反應機制及參數後,找出的最佳化條件為: 300 mg/L CSBC-700 活化 0.3 mM PMS 降解 50 ppm TC。而後進行斑馬胚胎 96 hr 急性毒測試, 測試投放不同劑量的 TC、CSBC、PMS 之魚隻孵化與存活情形,並將最佳化條件投入測試後,對仔魚無發育與存活上的影響,可驗證本研究的應用性,望找出淨化環境水體的方法。

利用FBP (Filtered Back Projection)進行三維錫球重建並分析探討不同濾波器造成的影響

在今日,電路板被廣泛運用各大領域,而電路板上錫球在焊接的過程中有可能會產生瑕疵,因此我們需要找到一個方式來檢驗電路板上錫球是否有瑕疵。有很多方式可以進行,例如: ART (Algebraic Reconstruction Technique)、SART (Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique)和 FBP(Filtered Back Projection),ART、SART 為疊代型的方法,疊代型比較準確但花費較多時間,與之相比,FBP 利用反投影法,能節省許多時間。本實驗嘗試利用 FBP 得到電路板上錫球的269張切片圖,利用 ImageJ 將所有圖片疊起來以得到3D 圖並探討錫球是否有缺陷,之後採用不同的種類濾波(filter)進行測試並利用 ImageJ 分析比較各 filter 的特色,高通濾波器如 Ramp filter 主要強化圖像邊緣,低通濾波器如 Hann filter 主要強化圖像中低頻的部分,使影像對比度變高,分析比較後嘗試自己建立 filter,此 filter 結合了 high pass filter 與low pass filter 的優點,影像的對比度變高的同時,錫球的輪廓也更明顯。

噪音之眼:結合聲源定位與影像辨識的聲音照相系統

汽、機車呼嘯而過的排氣噪音經常造成周遭民眾的困擾,為杜絕這種狀況,環保署於2021 年開始推動「聲音照相科技執法」,透過包含魚眼攝影機、車牌辨識攝影機等設備的整合,來紀錄行經車輛產生的噪音是否超過管制標準,不過此系統目前仍存在一些限制,如:當多台車輛同時經過時無法辨別確切的噪音來源,而需要人工判定。本研究旨在利用聲源定位原理結合影像辨識技術,實作出一套能夠追蹤聲源(噪音)並辨識聲音來源(車輛)的聲音照相系統,期日後能實際應用並解決道路上多車輛時無法辨識噪音來源的困擾。研究中提出一套能透過遠端控制程式,將收音裝置、攝影設備和資料分析軟體等各項軟硬體設備,串聯成自動化追蹤聲源的系統設計方案。

軒嵐諾颱風2022與卡努颱風2023冷水坑成因之能量通量分析

本研究首先觀察 2022年軒嵐諾颱風與 2023年卡努颱風表面的海水溫度較低的區域,即冷水坑,以及颱風中心附近 200公里的平均風速。進而以表面海水溫度較低之區域訂定為冷水坑研究的空間範圍,計算冷水坑在六個方向(東、西、南、北、上、下)的能量收支,包括分析:水平與垂直的傳導、可感熱、水平與垂直的溫度通量。 各個能量途經在颱風滯留時全部顯示冷水坑在向外界吸收能量,同時從能量的收支量判斷出海水主要以水平溫度通量、熱傳導和可感熱進行能量交換,而東方與北方為能量向外流出的區域,且冷水坑的能量吸收在颱風滯留的第一天達到高峰,並且高峰持續至颱風滯留的最後一天,在颱風離開冷水坑後,向外匯出的能量不斷減少,約在滯留後兩天才轉為能量流入。