全國中小學科展

2024年

Generalized Skolem-type Sequence的相關探討

本研究探討 Skolem sequence之推廣generalized Skolem-type sequence,是否能類比Skolem sequence 探討奇偶性 (parity) 的問題,也就是依照各數字所處位置模重複度 𝑠 所得餘數分類,觀察必不能填滿數列的組合,以找到數列存在的必要條件。接著以奇偶性 (parity) 及密度 (density) ,也就是比較數列位置差最大值與放入數列各數字的位置差總和,找出generalized Skolem sequence 的推廣 generalized Skolem-type sequence 存在的必要條件。 至於充分性,我構造出 hooked (1, 𝑚)-near Skolem sequence 在 𝑛 ≡ 2, 3 (mod 4), 𝑚 ≡ 1 (mod 2) 的情形,並猜想推導出的 hooked (1, 𝑚)-near Skolem sequence 必要條件也具充分性。接著我透過串接 Lanford sequence 的方式,構造出 𝑛 ≥ 3𝑚𝑘 + 1, 𝑚𝑖 ≥ 3𝑚𝑖−1 + 1 ∀ 3 ≤ 𝑖 ≤ 𝑘 的 (𝑚1, 𝑚2, … , 𝑚𝑘)-near Skolem sequence 及 hooked (𝑚1, 𝑚2, … , 𝑚𝑘)-near Skolem se- quence 存在的充分必要條件。

蔗糖、葡萄糖及果糖對阿拉伯芥幼苗 防禦基因PR1表現的影響

本研究藉由觀察不同濃度及種類的糖對 pPR1:GUS 轉殖株的影響,探討糖是否可以作為植物的危險信號,進而觸發植物的防禦系統。我們推測蔗糖環境濃度 0.5%、1%、2%及果糖濃度 6%時可以促進植物的防禦機制。我們認為可能是植物偏好蔗糖,所以發展出使用蔗糖作為危險信號。然而,在感病實驗中,我們卻發現使用 2%蔗糖條件處理植物根部及葉片,並不會增加植物的抗病性。

正n邊形內接正m邊形

先前已證明正𝑛 邊形內接正𝑚 邊形,當𝑚 = 3 或 4時𝑛 為任意數皆有解, 本篇我探討正𝑛 邊形內接正𝑚 邊形( 𝑛 ≥ 𝑚 ≥ 5 ),當(𝑛, 𝑚)滿足何種關係時有解。 在研究中,我從最小(6,5)開始,依次遞增討論,我發現了,有解的一些規律(稱之為標準型),藉由標準型嘗試規律。同時(𝑛, 𝑚)為一般數時,找出何種情形必無解,藉此探討、驗證一般項於何時有解。 在找出有解關係後,探討出規律後找出如何產生構圖的方式,以 GGB 做出構圖。

利用氧化應激法結合膠原蛋白微島嶼誘導人類臍帶間質幹細胞分化

再生醫學透過控制幹細胞分化以應用於修復受損或是建構新組織。目前誘導幹細胞分化的方法多為添加成長因子的化學誘導法,然而此方法具有高成本和費時等缺點。在本篇研究中,我們以人類臍帶間質幹細胞,作為誘導分化對象,使其貼附於具最適化圖形的膠原蛋白微島嶼,結合大氣電漿及 H2O2 二種氧化應激法刺激細胞,探討誘導 WJ-MSC 幹細胞分化的最佳條件。在本研究中,我們發現單獨使用大氣電漿處理可使成骨分化率增加,而大氣電漿處理再加上星形微島嶼培養細胞時,則更顯著的提高成骨分化率。未來嘗試以 H2O2 誘導幹細胞分化, 並進一步探討大氣電漿和 H2O2 提高脂肪分化率的條件、影響分化的機制,期望能此新技術取代傳統化學誘導法,對組織工程做出貢獻。

神經胜肽Urocortin對微膠細胞抗發炎、吞噬的作用

腦溢血是由於腦血管的破裂出血所致的嚴重醫療事件,雖能以開顱手術降低原發性腦損傷所致的物理傷害,但尚無特效藥能改善患者手術預後。本研究旨在開發腦溢血治療的新療法。藉由紅血球與微膠細胞(BV-2 Cell Line)的離體實驗模擬腦溢血病患殘留於腦中的血腫塊與微膠細胞在腦部的吞噬情形,探討神經胜肽 Urocortin (UCN)的清除血腫塊的療效。以螢光標籤的方式確認微膠細胞的紅血球吞噬作用,分析 UCN 對微膠細胞吞噬紅血球的量值 (Phagocytosis Index)、及發炎(M1)/抗發炎(M2)的基因變化(RT-qPCR),發現 UCN 能有效增強微膠細胞的吞噬能力,同時亦能調控其 M1/M2 的作用。期望此研究結果能有助於了解 UCN 清除腦血腫塊的作用,作為開發腦溢血新療法的參考依據。

探討蒲公英萃取物對纖維母細胞增生及移行之影響

近年來,蒲公英在醫學上有許多突破性的發現,例如 : 蒲公英萃取物可抑制腫瘤生長、抑制發炎反應、治療肝相關疾病等等,對於疾病治療有極大幫助。此外,蒲公英在中藥學與各地原住民習俗上,都具有治療跌打損傷之功能,然而尚無研究針對蒲公英修復傷口進行實驗,因此本研究欲探討蒲公英萃取物對人類真皮層之纖維母細胞增生及移行的影響。研究結果顯示,本實驗兩種蒲公英萃取物在濃度20ug/ml之內,皆可促進細胞增生,其中以濃度10ug/ml效果最佳 ; 在細胞移行的部分,兩種蒲公英萃取物皆會抑制細胞遷移。然而,本研究僅使用眾多蒲公英萃取物的其中兩種,不能代表所有蒲公英萃取物對纖維母細胞皆會有相同反應,因此在未來可以使用其它種蒲公英萃取物來進行實驗,並透過分析萃取物中的化合物種類,探討是哪些特定的成分可以促進傷口癒合。

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。

自製奈米銀添加至染料來提升DSSCs的轉換效率

有關於染料敏化太陽能電池(DSSC)的優化。首先使用平整的刮刀器均勻地塗抹 400um 的石墨膠在 DSSC 的電極上可以提高導電性。而 0.5M 的 I-/IO3-電解液可以獲得最佳的填充因子和高轉換率。染料方面混合梔子紫、梔子綠和梔子藍色素可以增加吸收可見光波段並提高吸收度。ITO 導電玻璃的耐受溫度約為 300℃左右,超過此溫度電阻逐漸增加。負極之奈米粒子所製備之 TiO2 薄膜的最佳厚度為 5-10um,且 30nm 的粒徑比 25nm 和常規粒徑表現較好。使用 TiCl4 乙醇溶液進行電化學沉積時,最佳的電化學沉積電位在-1.025~-1.1V 區間內且可以成功製備出超薄奈米 TiO2 薄膜,其 DSSC 的轉換率可達 3.4%。加入奈米銀到 DSSC 的染料中可以有效提高吸收度,比例為奈米銀:混合染料=1:30 時可以有效提高 DSSC 的效能。

RBM4調控BDNF表達對發育的重要性

RBM4 是種 RNA 結合蛋白,以其在各種組織中作為剪接調節因子進而豐富了蛋白質多樣性而受到關注。在我的研究中,藉由 RNA 定序找到了可能由 RBM4 主導的選擇性剪接, 包含 Rbfox2、Prpf40b 和 Add3 等,並發現這些剪接事件在不同時間點和組織中存在差異。因為在不同的組織中看到了選擇性剪接的變化,更透過觀察組織切片比較了野生型與 Rbm4 基因剔除的小鼠中其腦部、心臟、骨骼肌、棕色脂肪組織和胰臟的表現型,進而發現這些差異與基因的關聯。 此外,我的研究揭示了 Rbm4 雙基因剔除小鼠在骨骼肌和胰臟中 Bdnf 和一些指標基因的 mRNA 表現量明顯下降。而令人驚訝的是,腹腔注射 TrkB 活化因子 DHF 能夠顯著地完全恢復 Rbm4 雙基因剔除小鼠中的 Bdnf 表現量。這些發現共同突顯了 RBM4 在調控 Bdnf 中的關鍵作用,並展示了 DHF 作為潛在治療方法的有效性。

綬草根部共生真菌的多樣性探討

蘭科植物的種⼦細微如沙塵然⽽胚發育不完全,亦無胚乳。在⾃然條件下,蘭科植物需仰賴菌根真菌⽅能順利完成其⽣活史。本研究欲探討綬草(Spiranthes sinensis)與根部共生真菌(root-originated mycorrhizal fungi)的關係,將實驗分為四個部分,一為觀察綬草根部、種⼦和共生真菌。二為探討綬草的根部共生菌種。三為測試共生菌絲與萌發所需物質的關係。四為探討共生真菌與綬草萌發的關係。結果發現綬草的根部共生菌種類會受環境影響,並且綬草根部的真菌種類不少,其中包含角擔菌Ceratobasidiaceae、膠膜菌Tulasnellaceae、傘菌科agaricomycetidae等,且能分解環境中的澱粉與蛋白質。