全國中小學科展

2022年

休息是為了走更遠—阿拉伯芥之耐熱記憶

阿拉伯芥的長期後天耐熱性(LAT)有如人類的「學習」,如何延長其「記憶」為本研究探討的主要目標。首先以改變熱處理間期之光週期來確立 hsp101、hsa32突變株在光照期變短下,LAT 處理後的存活率有提高之趨勢,而西方墨點法也發現 HSP101 之表現量與存活率有相同的趨勢,LAT 耐熱記憶的延續與否和 HSP101 的量息息相關。低溫降低代謝與光照期變短在存活率、西方墨點法的實驗結果相似,這顯示光照期變短可能也是透過代謝減緩,進而減少 HSP101的降解,使突變株的存活率提高。最後,花椰菜HV-427、HV-178的光週期實驗中,在進行LAT處理後,低光照下的受傷率有降低的趨勢,顯示降低光照能夠提升其耐熱性。我們期望此結果未來可應用在農業生物科技,透過更具經濟價值的方式來降低代謝進而延續LAT耐熱記憶,提升其對抗熱逆境的能力。

以磁性Fe3O4分離微塑膠的成效與機制探討

微塑膠因為其密度小、表面積大之特性可吸附有害物質,並傳播至各地,而對人體和環境造成危害,故回收微塑膠是科學家研究的重要主題。本實驗發現:在中性50 mL水樣品中回收以砂紙磨製的微塑膠時,加入0.050克的Fe3O4和1~2 mL乙酸乙酯或正己烷後,微塑膠、有機溶劑和Fe3O4可互相吸附,再用磁鐵將三者同時吸出而與水分離,可達到清除微塑膠的效果,不同微塑膠(PP、PET、HDPE和PETG)的清除效果皆可高於89%以上。 而在中性的50 mL水樣品中,回收較大顆粒之微塑膠(顆粒大小介於0.500 mm~2.380 mm)時,加入微塑膠0.5克、水50 mL、0.5克Fe3O4¬和不等量正己烷時,會有不同回收效果,但普遍以不加入正己烷,微塑膠(PP、HDPE、LDPE和PS)回收效果最佳,皆約85%以上。 推測此清除機制為微塑膠可吸附有機溶劑,有機溶劑可吸附Fe3O4,三者混合後即可用磁鐵以磁力將此混合物和水樣分離,達到清除微塑膠的效果。但當為塑膠顆粒較大、重量較大時,則會停留在有機層中,反而難以用磁鐵分開,故以Fe3O4即可達到回收微塑膠的效果。

以類器官為轉譯研究模式探究乳癌標靶藥引發腸道副作用之機制與對應策略

本研究以腸道類器官(organoid)模擬體內環境,分析乳癌標靶藥物Lapatinib與Tucatinib對腸道產生副作用的差異。Lapatinib明顯抑制ileum及colon organoid的形成,其IC50低於Tucatinib約1000倍。其中Lapatinib特別對adult type organoid較具明顯抑制作用,顯示影響腸道上皮細胞的分化功能。以RNA seq 與Ingenuity pathway Analysis分析藥物對organoid中轉錄體表現的影響,Lapatinib 在colon organoid中增加腸道發炎、葡萄糖代謝異常、氯離子外流等基因群的表現,並降低crypt發展的基因群。其中,Lapatinib藉由增加Glut3的表現提高organoid對葡萄糖的吸收,此作用受到L-ascorbic acid (Vitamin C)抑制,亦增加GABA receptor 提高氯離子外流,顯示代謝與電解質失衡及發炎作用可能為lapatinib造成腹瀉的主因之一。以3D organoid為可信賴的轉譯研究模式,我們發現同屬HER2 tyrosine kinase inhibitor的Lapatinib與Tucatinib對腸道功能產生迥然不同的影響,並發現合併使用Glut3 inhibitor或GABA receptor antagonist可能可成為減緩Lapatinib副作用的對應策略。

國、高中階段對於漢字辨識歷程之認知與發展

本實驗藉由操控目標字鄰群大小及是否最高頻兩項變因,研究國、高中生在是否具有「聲旁規則性」與「鄰群發音一致性」的情況下,兩群漢字的辨識歷程,由實驗可知: 一、 國、高中生對於具有「聲旁規則性」及「鄰群發音一致性」,與不具有「聲旁規則性」及「鄰群發音一致性」兩種情況下的漢字辨識歷程中,大鄰群目標字的辨識時間較小鄰群目標字長,即「大鄰群」因素在其漢字辨識歷程中產生了「抑制作用」。 二、 本實驗中,「非最高頻」鄰群目標字的辨識時間較「最高頻」鄰群目標字長。即「最高頻」因素在國、高中階段的漢字辨識歷程中未產生「抑制作用」。 三、 國、高中階段受試者雖皆呈現出「大鄰群」的「抑制作用」且未顯示「最高頻」因素的「抑制作用」,但兩者相較之下,可由Naming之實驗發現,高中生的漢字辨識歷程已更趨近於成人。

廢油回收新解方-探討廢油再製燃料

本研究討論以酒精、沙拉油、飽和醋酸鈣溶液,尋找最佳酒精凝膠的穩定度,增加凝膠穩定度方法:(1)密閉系統,(2)飽和醋酸鈣溶液:酒精以1:5的比例,(3)添加沙拉油時,穩定度會下降,但添加使用過的廢油時,穩定度會增加。 沙拉油或回收廢油皆無法直接點燃做為燃料,但若溶入酒精凝膠中,則可製成再生固體燃料,本研究結論:回收廢油10克、酒精10 mL、飽和醋酸鈣溶液2 mL,於室溫經簡單混合,就可製得燃燒效能與市售酒精塊相仿、大於200 cal/ g的自製固體燃料;若是成分較簡單的回收廢油,除酒精及飽和醋酸溶液,若再添加適量硬脂酸亦可製得固體燃料。本研究讓「回收廢油」產生新的再利用的機會,對環境、綠能有所貢獻。

單低谷型磁暴事件先兆之分析

磁暴是地球磁場的劇烈擾動現象。由於強烈磁暴可能對人造衛星、地面電力系統的穩定性帶來損害,因此了解磁暴事件的機制十分重要。本研究利用 OMNI 資料庫中的地磁指數與行星際磁場南北向分量、太陽風動壓、太陽風風速、質子密度等物理量觀測資料,分析太陽週期 22 至 24 期間的單低谷型磁暴事件,此類型事件佔總分析期間磁暴事件的近五成。首先磁暴事件數量比例大致隨強度增強而遞減;不過安靜期也有較強烈的事件發生。接著分析各物理量與事件強度的相關性,其中行星際磁場南向分量、太陽風動壓相關係數分別達 0.80 和 0.64,推論可做為磁暴先兆的依據。因此分別建立太陽週期 22、23 及太陽週期 24 之行星際磁場南向分量、太陽風動壓對事件強度的經驗關係式,並據此計算行星際磁場南向分量對應的事件強度門檻值。目前逐步比對太陽週期 25 的磁暴事件,推論以太陽週期 24 的經驗式得出的門檻值,可能較適用目前太陽週期 25發生的磁暴事件。

Introduction of Omed-Omedan Tradition Through Augmented Reality-Based Card Games To Increase The Love of Local Culture

This research is motivated by the differences in the people's perceptions, mainly youth about the omed-omedan tradition. The difference is that many people think that the omed-omedan tradition violates the norms of decency and is also called the pornography tradition. The purpose of this study is to, 1) describe the mechanism of applying omed-omedan tradition recognition attitudes through augmented reality-based card games, 2) analyz the impact resulting from the application of omed-omedan tradition recognition attitudes through augmented reality-based card games, and 3) analyze about the feasibility of application resulting from the application of omed-omedan tradition recognition attitudes through augmented reality-based card games. This research is a type of R&D research conducted at Bali Mandara State High School from July 1-September 6, 2021. The subjects of this study were the teenagers of Kaja Sesetan Indigenous Village and the object of this study was the omed-omedan tradition through augmented reality-based card games. The data collection method used is the literature studies, questionnaires, interviews, and validation questionnaires. Data is processed based on qualitative descriptive approach and quantitative descriptive approach. The results showed that the mechanism of implementing the omed-omedan tradition originated from the download of assistive devices, namely android studios and applications from AR, the impact of augmented reality-based card games was seen as very helpful in the introduction of the omed-omedan tradition and was seen as able to help increase the love of local culture, besides that the media used was also very popular by players because it was seen as interesting and very helpful. Based on the feasibility tests that have been calculated, this game is considered very feasible to implement and researchers hope that the innovations that have been created can effectively provide understanding to help out the local community about omed-omedan tradition.

改良型非整數次方PID控制器設計

傳統控制器都以一次方線性模式調整系統的比例、積分、微分等三參數減少誤差。為發展更佳誤差控制模式, 本研究嘗試加入誤差變數的次方運算。我們先以程式模擬一受固定阻力的線性系統,測試誤差變數次方的可行性,利用倒立擺系統進行模擬,並使倒立擺追蹤正弦波,以印證次方模式的控制效果。 經程式模擬後,我們認為不論目標值的大小,修改誤差參數的次方模式皆可使系統響應更快,控制效果更好。後續將利用倒立擺實測確認調整誤差次方可行性,並調整倒立擺的質量分布來模擬不同情況。相較於傳統的PID控制器,本研究拓增比例參數次方,建立PID三參數的次方模式,確認具更佳控制效果的可能性。希望未來可持續強化模式,將同步PID各參數次方模式,實際應用在機器手臂、溫度控制、建築防震等工程與工業。

推廣圓冪定理及圓錐曲線內接四邊形判定定理之探討

在歐氏幾何和射影幾何中,相異五點可決定一圓錐曲線。若給定任意四邊形,是由四邊形的四個頂點及異於此四頂點的第五點來決定圓錐曲線,則稱此四邊形為圓錐曲線内接四邊形。 圓冪定理是一個圓內接四邊形的幾何定理,包含相交弦定理、割線定理、切割線定理等三個定理,我們將圓冪定理推廣至圓錐曲線內接四邊形。首先由圓錐截痕推廣圓內兩交弦定理,是考慮兩垂直交弦,進而推導出圓冪定理推廣一式及區分圓錐曲線種類。接著利用圓錐曲線的方向直徑、邊或對角線斜率及平行邊的切線長推導出圓冪定理推廣二式、三式及四式,推廣式是採統一與歸納方式呈現。 其次,由解析幾何推導另一種圓冪定理推廣式(推廣五式),加上圓錐曲線直徑性質,論證出二種圓錐曲線及其内接四邊形的作圖及其判定條件。最後也證明圓錐曲線內接四邊形判定定理及有趣的錐線中心軌跡圖形。

上皮細胞黏附因子(EpCAM)對腫瘤微環境與上皮間質轉化(EMT)影響之機制探討

上皮細胞黏附因子 (EpCAM)參與了細胞的黏附、信息傳遞、增殖及分化等功能,並在惡性腫瘤組織中大量表達,被當作各種癌症的診斷標誌物,因此被認為是治療癌症的重要關鍵。另外近期研發的抗EpCAM中和性抗體被認為能抑制EpCAM的訊息傳遞,導致腫瘤細胞的死亡,也可以降低癌細胞中PD-L1蛋白的表現,進而導致腫瘤細胞死亡及活化T細胞殺死癌細胞的能力。 為了觀察EpCAM是否會對癌細胞造成影響,我們將癌細胞分成野生型 (wild type)以及EpCAM基因剔除細胞株,並以Western blotting及qRT-PCR確認實驗組的EpCAM基因有確實被成功剔除。進一步利用細胞存活率及細胞群落實驗證實EpCAM會促進大腸直腸癌細胞增生,並以抑制劑DAPT和TAPI-1處理證實EpCAM訊息傳遞會增加癌細胞轉移與侵入能力。接著為了驗證EpCAM中和性抗體的作用,我們用EpCAM中和性抗體處理癌細胞後,由細胞凋亡實驗確認EpCAM中和性抗體確實會促使癌細胞凋亡。我們的研究結果顯示EpCAM的訊息傳遞會促進腫瘤增生與轉移,而EpCAM中和性抗體於癌症治療中的高度前瞻性,期許將來能在癌症治療中提供一個可行有效的療法。