理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    以斑馬魚側線毛細胞作為研究耳毒性物質之動物模式
    (2021) 顏秀如; Yen, Hsiu-Ju
    隨科技進步,奈米物質使用日益增加,其中奈米銀和奈米銅是其中最被廣泛使用的奈米材料,多應用於治療劑、抗菌劑、化妝品或工業之用。而曾被限用於局部治療之高腎毒性抗生素colistin,隨著革蘭氏陰性細菌之抗藥性出現,以及後線有效抗生素之短缺,全球使用量亦隨之上升。近年來,許多研究開始發現各種藥品、抗生素和個人護理產品存在於各式水域系統,被公認為屬於新興的環境污染物。隨著奈米顆粒廣泛使用以及colistin後線抗生素全球用量的不斷攀升,並以各種方式進入環境及水域系統。此類新興環境汙染物暴露之可能性,及其對生物或環境的毒性影響也是我們亟需思考的問題。然而目前並無適當的毒理研究證實此類新興環境汙染物對水生動物的負面影響,特別是耳毒性方面之研究。 由於魚類側線系統位於皮膚,會直接暴露外來物質,且其側線毛細胞於表面易於觀察,加上側線神經丘中之毛細胞的結構及功能與人類內耳的機械感官性毛細胞極為相似,故其側線系統之毛細胞應可作為測試潛在有毒物質之耳毒性的合理模式。在本研究中,我們使用斑馬魚胚胎之側線毛細胞,以研究早期暴露此類新興環境汙染物對斑馬魚胚胎本身及其側線毛細胞之影響。我們將斑馬魚胚胎自受孕後連續暴露96小時於不同濃度之特定環境污染物(包括抗生素colistin、奈米銀、奈米銅),觀察其存活率、胚胎孵化率、外觀及側線毛細胞的數量及功能影響。 抗生素colistin之暴露明顯降低了胚胎存活率,此降低與其濃度具明顯相關性;暴露於抗生素colistin 96小時後50%致死之濃度(LC50)值為3.0 μM或3.5 mg/L,但並未改變其孵化率和體長。同時,經由觀測FM1-43標記之毛細胞數量下降,及使用掃描式離子選擇電極技術偵測側線毛細胞處之鈣離子流減少,證實抗生素colistin於濃度≥ 0.1 μM時,已影響其側線毛細胞之功能。以此斑馬魚胚胎側線毛細胞模式,亦發現常見的奈米銀、奈米銅造成斑馬魚胚胎之存活率下降,此降低亦與暴露濃度具明顯相關性;暴露於奈米銀、奈米銅96小時之LC50分別為6.1 ppm(56.5 μM)和2.61 ppm(41.1 μM)。當奈米銀濃度≥ 1 ppm(9.3 μM)或奈米銅濃度≥ 0.01 ppm(0.16 μM),FM1-43標記的毛細胞數量會開始減少,並出現微觀結構改變;當奈米銀濃度≥ 0.1 ppm(0.9 μM)或奈米銅濃度≥ 0.01 ppm(0.16 μM),雖毛細胞數量無顯著下降,但掃描式離子選擇電極技術測得之毛細胞鈣離子流已經開始明顯下降。 此研究證明,藉助以掃描式電子顯微鏡觀測FM1-43標記之斑馬魚側線毛細胞數量,合併掃描式離子選擇電極技術測量之毛細胞功能,來作為研究耳毒性物質之斑馬魚模型之可行性。
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    二氧化鈦奈米粒子在有機氣體壓電晶體感測器之應用
    (2006) 江宜庭; Yi-Ting Jiang
    本文是發展並應用TiO2奈米粒子為塗佈物製成壓電晶體感測器去吸附各種有機氣體,當有機氣體吸附在塗佈物上,增加的質量將造成壓電晶體感測器的震盪頻率下降,藉由觀察共振頻率的改變量來達到偵測有機氣體的目的。本研究自行組裝氣體壓電晶體感測器,並使用旋轉塗佈法(spin coating)在晶片電極表面塗佈nano-TiO2/PEG來偵測乙醇、正丁醚、乙醛、丙酮、乙酸、苯、正丙胺、1-己烯、1-己炔等揮發性有機氣體。 在實驗中,首先鑑定nano-TiO2物理性質,包括UV/Vis.吸收光譜、XRD、SEM。接著探討各種揮發性有機氣體對nano-TiO2壓電感測器所造成頻率變化的影響,包括塗佈量效應、濃度效應、分子量大小、異構物的立障效應等。nano-TiO2/PEG的最佳塗佈量固定約為8μg,偵測訊號較好的是乙酸、1-己烯、乙醛、1-己炔,在脫附訊號方面,乙醛和1-己烯的脫附速率比其他有機物要來得慢,而nano-TiO2壓電感測器對有機氣體都具有不錯的偵測下限,可達ppm。對醇類而言,化合物的分子量愈大,感測訊號強度就愈大,分子量大小和訊號呈正比關係上升;立障大小也會影響訊號強弱,頻率變化量依次為1-propanol>2-propanol和1-butanol>sec-butanol> iso-butanol>tert-butanol。 本研究把nano-TiO2應用在石英壓電感測器上,對於常見的有機氣體有不錯的感測訊號,加上感測系統體積小、易自行組裝、成本低廉及靈敏度高的優點,可以廣泛應用在化學工廠和工業上對有機氣體之檢測。
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    微生物細胞表面顯示系統及 合成多樣化金屬奈米粒子的開發與應用
    (2014) 蔡宜蓉; Tsai, Yi-Jung
    微生物細胞表面顯示(Microbial cell-surface display),即利用暴露在細 胞表面的蛋白質作為載體蛋白(carrier protein) , 將乘客蛋白或胜肽 (passenger protein/peptide)顯示在細胞表面的技術。因此,載體蛋白能夠有效並成功地將乘客蛋白顯示於細胞表面是極為重要的。本實驗藉由來自 Escherichia coli 的outer membrane iron transporter protein (FhuA) 作為載體蛋白,發展一個可以使用於不同菌種及顯示不同的異源性乘客蛋白/胜肽的細胞表面顯示平台,同時比較來自E. coli,截短的outer membrane protein(OmpA),以及來自Neisseria gonorrhoeae 的 immunoglobulin A protease(IgA protease)作為載體蛋白,將乘客胜肽顯示於一革蘭氏陰性菌,Ralstonia eutrpha 之表面。透過實驗分析,三種載體蛋白無論於E. coli或R. eutropha中,皆成功易位於細胞外膜,並將不同的乘客胜肽顯示於細胞表面,而乘客胜肽之功能依舊,表示此使用E. coli,FhuA 作為載體蛋白之策略適合顯示異源性胜肽在細胞表面的生物工程應用。 在自然界中,許多微生物本身就具有在細胞內或細胞外合成金屬奈米粒子的特性。由於生物性的合成方法具有無毒並對環境友好性的特質。因此,利用微生物作為合成金屬奈米粒子反應器已廣泛的被研究,除了使用本身具有合成金屬奈米粒子特性的微生物外,也有許多利用重組菌株的方式以合成更多樣化的金屬奈米粒子。Rhizobium etli,是一種固氮菌,其所含的melA 基因序列被證實為tyrosinase 的基因序列,且被使用於重組E.coli 並藉由外加的L-DOPA 產生黑色素。本實驗藉由帶有melA 基因片段的重組E. coli,表現tyrosinase 並催化L-DOPA,產生出黑色素並合成多種的金屬奈米粒子。