2021年

隨著慢性代謝疾病日益普及，藥物的研發及測藥用的生物模型也越來越被重視，因此我們欲建立一個模擬代謝疾病的生物模型，以供藥物測試對象。有研究發現，當果蠅身上發生I'm not dead yet (Indy)基因突變時，會使果蠅在高熱量飲食狀態下延長壽命、降低體重增長，且影響果蠅體內脂質的代謝功能，目前認為這些現象與養分運輸進入細胞的減少有相關。本實驗中我們將存在於人類身上且為Indy基因的哺乳類同源基因Solute carrier family 13, member 3 (SLC13A3)轉殖入果蠅體內，並分別在全身、頭部脂肪體、腹部脂肪體及神經細胞中過度表達後，觀察果蠅的生長與代謝變化。實驗結果發現SLC13A3基因於果蠅的頭部脂肪體及神經細胞表達確實會出現與代謝疾病患者類似的生理現象，如壽命縮短、體重及三酸甘油脂增加等，且此作用機制與AMPK 訊息傳遞路徑相關。因此我們認為SLC13A3基因於果蠅體內過量表達適合做為代謝疾病的生物模型，對於往後藥物開發極具潛力。

本專題利用混沌電路本身的不可預測性及混亂程度，製造出作為硬體安全實現的密鑰生成器。從實現基本的蔡氏電路，並探討蔡氏電路作為硬體安全的相關應用為基礎，進而實現進階的研究改造。透過電阻、電感、電容、運算放大器等電子元件，焊接在電路板上，實現一個「四渦漩狀」的混沌電路。 本研究的最大特點，就是會製作兩個具備相同電子元件及構型的多吸引子混沌電路，但天生的元件變異性會產生「類蝴蝶效應」，再利用數位乘法器，將兩個電路之類比訊號相乘，而這個操作會形成一個密鑰生成器的混沌系統。 最後會透過軟體MATLAB 確認電路操作和分析電路輸出信號，及所提出密鑰生成器的安全程度，將會驗證隨機性和獨特性這兩組特徵，分別計算平均及交叉相關函數來做為驗證的依據。最後從實驗中證明了「四渦漩狀」的混沌電路所產生的密鑰具有快速產生及高安全性。

2001 年 Larry Hoehn 提出了 △ABC 的三個旁接三角形的西瓦線之共點性質，近年的相關研究都是探討邊上作正方形或矩形而構造三個旁接三角形。本研究不限於直角，創新探討角度一般化情形。考慮以 △ABC 頂點為旋轉中心，將三邊分別旋轉實數 φ 後，構造出可變動的三個旁接三角形。我們發現可變動的三條外中線交於一點、三條外高交於一點、三條外中垂線交於一點。我們先探討前述三個動點的軌跡，發現著名的 Kiepert 雙曲線，本研究為 Kiepert 雙曲線的新構造法。接續研究任選兩點所構成的直線性質，有趣的是，外高交點與外中垂線交點連線恆通過重心；外高交點與外中線交點連線恆通過九點圓圓心，我們給出共線三點的有向線段比例常數。最後，我們再探討角度與長度同時可變動的三個外西瓦線共點情形。

本研究利用RNA干擾與基因過度表現兩種方法，觀察基因表現對果蠅蕈狀體神經突導向的影響。我們以RNA干擾方式降低基因表現，標定dally、octβ2r、sifr與frazzled基因；而基因過度表現則選定frazzled基因。利用果蠅GAL4-UAS系統使神經細胞表現的綠色螢光蛋白，觀察神經突導向情形。由干擾果蠅腦部蕈狀體PPL1-α′2α2神經細胞上述基因，觀察到dally、octβ2r基因在降低表現後，此細胞分別呈現失去神經支配與異常神經支配。sifr基因在兩種不同RNA干擾序列下，表現出不同之結果，一是和wild type的神經突型態相似、另一則是失去神經支配。frazzled基因干擾後，細胞在蕈狀體α2區失去神經支配。frazzled基因在過度表現下，神經突和wild type相比，出現異常導向。綜言之，由我們研究發現透過操控基因表現，果蠅腦部神經突會產生異常的導向與神經支配，顯示果蠅腦部神經系統在分化或發育上，基因扮演極為重要的角色。

本研究以沸石觸媒進行甲烷轉化之研究。以水熱法合成的ZSM-5為擔體，藉含浸法合成GaOX/ZSM-5與藉裂解硝酸鎵/三聚氰胺/ZSM-5的混合物合成GaN/ZSM-5。研究發現，這三種觸媒都具有MFI的特徵結晶訊號，且GaOX或GaN都能均勻的分散在ZSM-5內。然負載上GaOX或GaN的ZSM-5酸性基點會被置換，導致酸度降低。於700 oC下甲烷轉化的測試中發現，ZSM-5幾乎無活性，而GaOX/ZSM-5略低於GaN/ZSM-5呈現的轉化率。產物分布上，GaOX/ZSM-5產生大量的積碳；GaN/ZSM-5除了有部分的苯與甲苯外，最多的產物便是乙腈與氰化氫與。乙腈與氰化氫的產生意味著GaN具有活化甲烷的能力。本研究為甲烷轉化提供了一條新的途徑。

本實驗研發新型水膠細胞優化技術，成功提供一個平台供應淋巴細胞激活信號（MHC-antigen complex）、共刺激配體及細胞因子刺激三大要素，能激增殺手Ｔ細胞。實驗中優化的水膠細胞能完整保留細胞膜的表面特性，經實驗證實無生物安全性的疑慮。另外本實驗也著重於探討人工合成抗原細胞強韌度對T細胞增生程度的影響。我們利用水膠細胞易改變細胞質強韌度且不影響生物相容性的優點，針對T細胞增生程度進行比較。本研究結果顯示，高細胞質強韌度(120kPa)的人工合成抗原細胞（aAPCs, Artificial antigen presenting cells）擁有高效率的T細胞激活潛力，相對於低細胞質強韌度(25kPa)的對照組可以提高約51.2%，並達到顯著差異，推測其和收縮性及突出性絲狀肌動蛋白增加以致訊號增強有關。本實驗的新型水膠細胞優化技術提供臨床醫學免疫療法一個高潛力的新技術平台。

本研究採用水蘊草做為水生植物材料，以0.1%、0.5%的鎂離子、鈣離子與銅離子為培養液，於一般光照、全光照與全黑暗的環境下，分析溶氧量、葉綠素a、總抗氧化活性與CAT活性的分析。 所得結果發現低濃度、高濃度的鎂離子、鈣離子在光照的環境下都可以提高溶氧量、提高葉綠素a含量、提高總體抗氧化活性與CAT活性；而銅離子對於水蘊草而言可能是種傷害，都會降低溶氧量、降低葉綠素a含量、降低總體抗氧化活性與CAT活性。

近年來的研究指出：第二型糖尿病病徵與胰島類澱粉蛋白(islet amyloid polypeptide，簡稱IAPP)之聚集有關。如欲探討IAPP聚集機制以治療病症，需經多樣、多元的實驗條件進行試驗，這無疑是件耗時、耗費資源的大工程！本研究是以電腦軟體進行理論計算分析，採用分子動力學模擬系統，探討不同種類或官能基的有機分子對於IAPP作用之影響，再進一步觀察分子動態、統計系統能量，歸納出分子間的交互作用，釐清可能影響實驗結果的重要變因，期能達到提昇實驗設計、減少耗材浪費的綠色化學願景。本研究結果發現：在純水或稀薄食鹽水中，IAPP構形皆傾向摺疊結構；且具較高極性基團或易產生立障效應的有機分子會拉伸IAPP結構，使其分子間相互靠近聚集，形成β-sheet纖維；具較低極性基團的有機分子，易進入IAPP turn內，破壞引發聚集現象的疏水核心，進而抑制IAPP分子的積聚。

本研究在生物光伏電池(Bio-photovoltaics, BPV)的陽極添加能氧化含氮廢物放出電子的硝化菌，並在陰極添加能吸收電子還原硝酸鹽與硫酸鹽產生氮氣與硫化氫的厭氧菌，建立不需外部供給物質，能夠自我維持且不斷發電的微型生態圈(Boxed Micro-Biosphere, BMB)。實驗結果顯示在陽極加入硝化菌後，能使含小球藻與共生菌Sym1的BMB功率提升38倍至99.46±9.31μW · m-2，而在陰極加入厭氧菌能讓功率再提升至262.51±37.30 μW · m-2，且此電池截至目前為止已運轉超過4272小時，發電功率仍保有67.4%(176.98 μW · m-2)。若將Sym1與Sym2同時加入陽極則可使功率密度提高至463.19±25.50 (μW · m-2)，夜間功率可達白天的93.1%，但在野外實驗環境下一週內就失去發電能力。若將BMB中小球藻換成來自高溫與強酸環境的溫泉藻(H)，其野外平均功率為388.80±14.87 μW · m-2，夜間發電量為白天97.9%，其功率與壽命(目前尚在運作中)遠高於小球藻BMB。 未來我們將篩選能加強溫泉藻發電能力的共生菌使其更具實用性。

文獻指出若神經導管能針對不同組織調整適切軟硬度，將更有效協助神經再生，因此，了解胞外基質軟硬度對神經細胞的影響和其感知路徑非常重要。本研究以神經母細胞瘤Neuro-2a進行研究，分析不同軟硬度基質上N2a細胞面積、神經突長度。結果顯示分化後N2a細胞在100 KPa基質上面積大且神經突較長，說明N2a細胞能偵測基質軟硬度並進行生長調控。同時，advillin、paxillin、myosin IIa和pFAK等細胞骨架蛋白於細胞本體表現量在不同軟硬度基質上有所差異，但未與神經突長度相關。生長錐上細胞骨架蛋白表現量於不同軟硬度基質上具有差異，且與神經突長度趨勢吻合，說明神經細胞透過調控advillin和細胞骨架蛋白在生長錐上的表現量影響神經突生長長度。未分化N2a細胞轉染pAdvillin-IRES-hrGFP和pS1S3-HP-FLAG後長出神經突，且根據基質軟硬度生長情形不同，但轉染pS1S3-HP-FLAG長出的神經突長度較短，說明advillin的nucleation功能在神經突生長扮演重要角色。