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2024年

血跡檢測-色素替代試劑與現行酚酞法之比較

在刑事犯罪案件中,血液經常作為物證出現,檢測血液的存在是鑑識犯罪現場的一項基本任務,因此研發並採用許多血跡檢測方法,魯米諾測試就是其中之一。而卡斯特-梅爾呈色試驗等傳統測試通常用於快速篩選可疑污漬中是否含有血液。這些呈色測試不僅低成本,而且可以快速檢測其為陰性或陽性,使其適合在犯罪現場篩選潛在的血跡。在本研究中,我們將 KM 試劑、靛藍胭脂紅試劑和亮藍試劑透過呈色分析進行血跡檢測,另外使用 OpenCV 來協助判讀試劑顏色變化。結果顯示,KM 試劑的靈敏度優於靛藍胭脂紅試劑,其檢測極限濃度分別為 10-2%(w/w)和 10-1%(w/w)。另外這兩種試劑均對含有次氯酸鈉的漂白水產生偽陽性。

Quantitative environmental DNA metabarcoding for the enumeration of Pacific salmon (Oncorhynchus spp.)

Understanding species abundance is critical to managing and conserving planetary biodiversity. Pacific salmon (Oncorhynchus spp.) are keystone species of cultural, economic, and ecological importance in Alaska and especially Southwest Alaska. Traditional methods of enumerating salmon such as weirs and visual surveys are often costly, time-intensive, and reliant on taxonomic expertise. Environmental DNA (eDNA), which identifies and quantifies species based on DNA they shed in their habitats, is a potential cost- and time- saving alternative. The relative ease of collecting eDNA samples also enables citizen scientist involvement, expanding research coverage. Currently, more research is required to define eDNA’s potential and limits. This project investigates whether quantitative eDNA metabarcoding can accurately quantify the abundances of six fish species: the five Pacific salmon species plus rainbow trout. Water samples were collected from eight creeks in the Wood River watershed of Southwest Alaska. eDNA metabarcoding and subsequent bioinformatics processing produced a read count for each species. These were compared to visual survey counts, taken to be the true counts for the purposes of this study. Data analyses showed a positive, linear relationship between visual survey count and eDNA count for sockeye salmon. The regressions were significant for both the early (p = 0.089) and late (p = 0.030) sampling dates when 𝛼 = 0.10. eDNA detections of non-sockeye species generally corresponded to visual survey observations of species presence or absence. Overall, the results of this study support eDNA’s potential to be an alternative or supplement to standard methods for the enumeration of fish species.

Development of Oil Collecting Submarine using AI and hydrophobic solution

Such as the plastic waste and industrial discharge that permeate our oceans, it is the insidious and infamous nature of oil spills that demands our immediate attention. These spills, with their far-reaching ecological ramifications, pose a profound danger to our marine ecosystems, demanding urgent action and a heightened awareness of the true menace that is caused by this oil

Synthesis of functionalized mesoporous silica nanoparticles as drug delivery carriers for therapeutic agents

奈米藥物在臨床治療引入了重大創新。多孔性二氧化矽奈米粒子(mesoporous silica nanoparticle) 具有生物相容性和高孔隙度的特性,被運用在奈米藥物傳遞和標靶治療。奈米粒子經過表面修飾可提高藥物載荷效能以達到有效的治療。 本研究建立一項有效的奈米藥物傳遞載體的開發系統,目標在合成多孔性二氧化矽奈米粒子,使用幾丁聚糖對表面進行修飾,以提升地塞米松藥物載荷和穩定的藥物釋放。應用 X-射線繞射和傅立葉轉換紅外光譜來分析奈米粒子產物和表面官能基。應用分光光譜儀進行測定藥物的載荷和釋放速率。幾丁聚糖修飾包覆的多孔性二氧化矽奈米粒子具有 53.7%的藥物載荷率,比較未修飾的粒子只有 27.9%。藥物釋放實驗,幾丁聚糖包覆的二氧化矽奈米粒子可以延緩藥物釋放,在 5 天釋放 19.7%的地塞米松。本次研究說明幾丁聚糖包覆多孔性二氧化矽奈米粒子是有潛力的奈米藥物載體。

以海源醫材製備新穎有機無機骨組織工程複合支架

膠原蛋白植入人體易降解,在骨組織工程有許多限制,研究用水熱法萃取魚鱗膠原蛋白, 藉GPTMS(3-環氧丙基三甲氧基矽烷)為偶聯劑,交聯四乙基矽酸酯(TEOS)提供的矽網格、魚鱗膠原蛋白、低分子殼聚醣,選擇性添加具黏性多巴胺分子增強機械強度,製備兩種海洋 來源骨組織支架-殼聚醣膠原蛋白複合支架(Collagen Chitosan, CC) 及殼聚醣膠原蛋白多巴胺 複合支架(Collagen Chitosan Dopamine, CCD)。FTIR數據顯示CC支架經GPTMS作用成功產生Si-O-Si基團,CCD樣品中有多巴胺醌化學鍵結產生。NMR結果顯示CC和CCD支架順利開環 反應,證明材料成功合成。SEM可見加入多巴胺會讓CC孔洞變小、多孔結構消失。應力應 變曲線量測結果中知機械性質增強。體外實驗得骨組織支架具良好可控降解性,實驗後一個 月降解40%,支架強度約為人軟骨1/3,無細胞毒性。可嘗試免疫調節劑添加或結合其他生物 相容性材料,擴大骨組織支架應用性。

三角形與四邊形內最短探測路徑研究

這份報告延伸上一份作品,要探討三角形中,假設以其中一頂點為起點, 欲利用一半徑為 r 的探測器,完整掃描三角形中每個邊以及邊上的每個點,最後再回到起點,試找出該路徑之最小值,以及該路徑與三角形之間的關係。在這份報告中,我們新增了在任意三角形中最短路徑的證明。 性質一,證明 D、E 兩點的存在性及唯一性。性質二,證明當四點共線時,會有最小值的發生。性質三,證明從直角或鈍角頂點出發的路徑為最小 值。性質四,證明從較小銳角頂點出發的最短路徑大於從直角或鈍角出發的最短路徑。性質六,證明任意三角形中最短路徑皆由最大角出發。 最後,我們將此問題延伸到四邊形,猜測從最大角頂點出發並回到起點的路徑為最小值,雖然我們發現了反例,但同時也證明了當最大角與第二大角差距夠大時,此猜測仍是正確的。

Utilization of Coffee Protein and its Antimicrobial and Antioxidant Properties for Biodegradable Active Packaging Membranes

隨著全球咖啡市場擴大,永續的咖啡生產成為必須探討的議題。咖啡生產過程中會產生大量富含蛋白質與抑菌成分的副產物和廢棄物,有潛力可做為膠膜和塗層的原料。本研究從生咖啡豆中萃取出粗蛋白質,將其與海藻酸鈉混合烘乾成膠膜,再進行抑菌與水果保鮮和水蒸氣阻隔測試。 由結果得知:咖啡豆蛋白膠膜液對大腸桿菌有抑制生長的效果。沒封膜的蘋果切片失水率 12.72%,有膠膜封口的失水率在 6.84%~8.47%,比沒封膜的失水率降低 46.5%~33.1%,顯示膠膜保水性佳,可提高保鮮效果。微波加熱試驗沒封膜的水蒸氣散失率為 2.45%,膠膜試驗組中最 低為 0.15%,比沒封膜的散失率降低 93%,顯示具有良好的水蒸氣阻隔性。 本研究結果顯示咖啡豆蛋白質膠膜有抑制大腸桿菌生長的效果和良好的氣體阻隔性,可作為可生物降解的食品包裝材料,以替代傳統保鮮膜,有助於減少環境污染。

兩組直線所構造的三角形外心軌跡性質與推廣

本研究源於 2022年數學雜誌《CruxMathematicorum》的一道四邊形動態幾何問題,我們先將此問題設定為三角形,利用綜合幾何方法給出了兩種構圖條件下的三角形外心軌跡皆為圓弧,並且發現兩種圓弧的變換關係以及豐富有趣的性質。值得一提的是,分別對三角形的三個頂點輪換進行第一種構圖得出三個圓弧,這些圓弧恰可組合成三角形的九點圓。回到原始問題的四邊形,我們構造了兩個三角形,透過巧妙轉換頂角與直徑圓變換而給出外心軌跡所在圓弧的兩個定點而解決此問題。 最後探討三角形的形心之軌跡為圓或橢圓的幾何結構是什麼?先考慮具有定角的形心切入,結果發現垂心的軌跡是橢圓,但內心與旁心的軌跡並非二次曲線。再從外心與垂心思考,我們進而給出了該軌跡的內在的幾何結構是歐拉線。值得注意的是,歐拉線上的任意點之軌跡恆為橢圓,並無拋物線或雙曲線。

探討星系交互作用對恆星形成速率與恆星質量關係的影響

星系的恆星形成速率與恆星質量關係一直是天文研究中的熱門主題。為何星系在相似的恆星總質量下有不同的恆星形成速率?這些差異的基本機制是什麼?為了回答這些問題,在這個研究中,我使用了 Sloan Digital Sky Survey(SDSS)的大量光譜數據以及 Hyper Suprime- Cam(HSC)Survey 所獲取的深度成像數據,來研究星系合併對恆星形成速率的影響。首先, 我使用 HSC 圖像來尋找正在合併過程中的星系子集,之後使用了機器學習演算法幫助辨別所有在 SDSS 數據集中有 HSC 觀測的合併星系。然後,我分析合併的不同階段對恆星形成速率與恆星質量關係的影響,並將其與獨立星系的關係分別進行比較。最終,結果顯示,平均而言,合併星系的星形成速率約是恆星質量相似的獨立星系的 2 倍,這證明星系合併是影響星系恆星形成速率與恆星質量關係的關鍵機制之一。

探討溫度對蝴蝶翅膀彩蝶效應特性之影響

本研究主要探討溫度對蝴蝶翅膀彩蝶效應特性之影響。為了研究蝴蝶翅膀光子晶體結構的特性,測量了翅膀對紅、藍和綠三種顏色光在不同角度和溫度下的反射率強度。當環境溫度變化時,小藍閃蝶翅膀的光子晶體結構會膨脹,週期性也會略微改變,導致藍光反射率明顯降低。然而,當環境溫度超過攝氏 40 度時, 反射光的強度則不再隨溫度變化。此外,斜角入射時,光線與鱗片截面增加,影響到較長波長的紅光和綠光。未來,計劃改變其他環境因子,以探討是否有其他因素會導致蝴蝶翅膀光子晶體結構的變化。同時,將致力於設計利用光學方法來測量溫度及其他環境因子的新方法。