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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Item 含氟唾液酸-石膽酸混合分子作為增強抑制癌細胞轉移能力的唾液酸轉移酶代謝抑制劑(2021) 王泰元; Wang, Tai-Yuan含氟唾液酸可以抑制唾液酸轉移酶的活性，以調節唾液酸的生物合成及其補救途徑，加上石膽酸本身也表現出對唾液酸轉移酶的顯著抑制特性。在本篇論文中，我們合成了一系列具有糖苷酯鍵和酯鍵連接的含氟唾液酸-石膽酸混合分子。希望它們可以與唾液酸轉移酶相互作用並協同調控唾液酸的生物合成，以抑制細胞表面唾液酸化的發生。最後，我們合成了一系列混合分子TYW01-TYW12，並進行了初步的生物試驗。令人驚訝的是，TYW01-TYW12對唾液酸轉移酶沒有抑制作用，但對人類三陰性乳癌細胞株MDA-MB-231有輕微的抗轉移作用。其中，TYW10的影響較為顯著，IC50範圍為40 µM至50 µM。需要更進一步的生物實驗和研究來證實這些結果。Item 石膽酸二聚體對於唾液酸轉移酶及癌細胞轉移之影響(2020) 謝逢軍; Hsieh, Feng-Chun本篇論文合成了具有不同的鏈及取代基的石膽酸二聚體類似物AK10165、AK10169、AK10172、AK10173、AK10181、AK10183、AK10184、AK10192、AK10194、AK10195、AK10196和AK10199，並且評估其細胞毒性、抑制唾液酸轉移酶能力，以及癌細胞轉移能力。綜上所述，石膽酸二聚體類似物幾乎沒有細胞毒性並顯示出對MDA-MB-231乳癌細胞的輕度抗轉移能力，其IC50為40 μM至80 μM。在這些石膽酸二聚體中，AK10165對ST6Gal I表現出最佳的抑制活性其IC50為18 μM。一系列的石膽酸二聚體也證明了輕微的唾液酸轉移酶抑制選擇性。更多的石膽酸二聚體臨床應用之近一步研究正在進行中。Item 利用脂肪酶催化合成或自中草藥分離新穎性唾液酸衍生物及其對脂多醣的結合力分析(2017) 鄭玳育; Cheng, Tai-Yu唾液酸(Sialic acid, SA)又稱為N-乙醯神經胺酸（N-acetylneuraminic acid, Neu5Ac）屬於具有高度可變化學結構的醣類家族。在真核生物中，含SA的結構分子參與許多重要的生理和病理過程，如細胞間的黏附、病毒或細菌與目標細胞的結合等。因此，SA及其衍生物在保健食品和製藥工業中具有廣泛的應用。而革蘭氏陰性菌是常見的敗血症病原體，位在細菌外壁上的脂多醣 (Lipopolysaccharide, LPS)，其結構包含了具有親水性的多醣組成，以及疏水性的脂質組成，即脂質A (lipid A)，脂質A毒性會引起強烈的免疫反應。 SA已被證明能夠中和LPS毒性，但SA為親水性不具疏水性結構，為了提高SA對LPS的親和力，本研究中利用脂肪酶進行SA酯化或轉酯化反應，以產生新的唾液酸酯類衍生物，提升唾液酸的疏水性。使用SA及油酸做為反應物進行兩相酯化反應，加入重組脂肪酶Candida rugosa lipase 1~4 (CRL1~4)進行催化反應，結果並未發現產物形成，SA也沒有減少。使用不同鏈長脂肪酸酯和SA於有機溶劑中進行單相轉酯化反應，使用冷凍乾燥的重組CRL1~4、市售CRL或Novozymes Eversa Transform (即Thermomyces lanuginosus lipase, TLL)催化反應亦未有產物產生。當SA與vinyl acetate進行兩相轉酯化反應時，使用固定化Novozymes 435可達到90.5 %的最高轉化率，其次為重組脂肪酶CRL1、CRL4、及Novozymes TLL依序為53.7 ％、34.5 ％和28.2 %。當SA與vinyl propionate反應時，使用固定化Novozymes 435可達到92.5 %的最高轉化率，其次為CRL1及CRL4，轉化率依序為75.3 %及63.0 %。當SA與vinyl laurate反應時，固定化Novozymes 435、CRL1和CRL4的轉化率分別為67.2 ％、49.6 %、35.8 ％。使用vinyl palmitate作為基質，Novozymes435、CRL1及CRL4催化之轉化率分別為51.9 ％、68.4 %及17.0 %。由此可知，不同酵素對相同受質有不同的催化活性，而且同一種酵素對不同鏈長度脂肪酸酯受質，也有不同的催化活性，同時，相較於混合了多個isoforms的CRL商業化酵素，個別重組CRL isoforms的催化效率較佳。以前的研究表明中草藥LS含有唾液酸衍生物，透過加熱萃取和鹽酸水解，並使用HPLC進行分析和收集，得到一種可能為唾液酸衍生物LS-2。使用表面電漿共振技術 (Surface Plasmon Resonance, SPR)，我們比較了唾液酸和新型唾液酸衍生物LS-2對LPS的親和性。由於利用商業化SPR晶片所製作的SA固定化晶片，對LPS的靈敏度極低，故自行製作出一種對LPS有高靈敏度的Cys-SA 晶片，測得SA 與LPS的結合常數為KA =6.82 x 1010 M-1，顯示此晶片適合用來偵測LPS，而使用自行製作的Cys-LS-2 晶片測得LS-2對LPS的親和性比唾液酸高，結合常數為KA=1.10 x 1013 M-1，本研究結果可以應用於工業化生產唾液酸衍生物，擴展唾液酸衍生物的應用潛力。Item 烯烴基 (C11-C12) 石膽酸類似物為唾液酸轉移酶抑制劑的合成與初步活性研究(2012) 陳曼芸根據研究指出唾液酸轉移酶的異常表現量與許多癌症有所關連。因此，發展能調控唾液酸轉移酶活性的抑制劑，進而抑制或減緩疾病的生理過程之藥物引起我們高度興趣。 本文所合成之藥物主要是以石膽酸結構中的C-ring (C-11/C-12) 嵌入雙鍵作為基底藥物 (化合物EY-22)。以脫氧石膽酸作為起始物，先將C24位置的羧酸和C3位置的羥基進行保護，然後將C12位置的羥基進行mesylation。而為了得到雙鍵而進行demesylation時，發現產物與異構物的比例為1:1，因此改變不同反應條件來找到適當的反應條件，使異構物的比例大幅地減少。最後，將保護基都去除掉，成功得到化合物EY-22。 參考本實驗室先前合成具有活性的石膽酸衍生物中，挑選出抑制效果較好的官能基 (如：aspartic acid、NBD和4-Nitrobenzoic acid等) 作修飾，成功合成出化合物EY-36、EY-37、EY-39、EY-43、EY-45和EY-46。同時為了探討在C-ring上有無羥基或帶有雙鍵結構，它們對於抑制α2,3-唾液酸轉移酶效果的差異性，因此設計合成C-ring上具有羥基的化合物DX-5。最後，將所有合成的化合物對乳癌細胞MDA-MB-231作細胞傷口癒合的活性測試，以定性實驗的方式來觀察到化合物EY-36、EY-39和EY-45有抑制轉移的潛力。Item 開發新穎的生物正交反應並評量唾液酸蛋白在細胞表面的視覺化(2011) 黃于倫; Huang Yu-Lun近年來逐漸發展出一種結合化學方法的生物標定成像工具，稱為Bioorthogonal chemical reporter，可以用於觀察一些生物分子在生物系統上的功能、代謝，例如蛋白質、核酸、醣類等。但這項工具應用於生理環境下存在著許多限制，由其對於標定醣類生物分子，至今只有疊氮化合物發展成很好的Bioorthogonal chemical reporter。 於是我們利用click chemistry、Diels–Alder reaction and addition-elimination這三個反應設計為唾液酸生合成細胞標定的Bioorthogonal反應，於是分別設計合成帶有疊氮、1,2,4,5-tetrazine以及1,2 diketone的甘露醣胺衍生物為Bioorthogonal chemical reporter (化合物5、45和55)，以及另一部份帶有螢光的反應化合物(16，39，48，52和62)。然而從這三個反應的合成過程中，成功突破了化合物35的反應性得到化合物45，也成功改善了化合物39的水溶性得到化合物48，但其中化合物48螢光基團對生物的緩衝液1X PBS溶解性不好而且對細胞染色並沒有專一性。不過最後成功合成出含有生物素的化合物52，可以穩定的存在於生物的環境中。接著和化合物45利用流式細胞儀去測試在MDA-MB-231乳癌細胞表面上的唾液酸標定量，但很可惜的並無成功的偵測到被標定的唾液酸，不過，藉由以上的經驗我們已經找到一個適合在生物環境中做Bioorthogonal reaction的方向，接下來只要在Bioorthogonal chemical reporter的設計上有所改良且能為唾液酸生合成之酵素所接受並催化，讓它能成功的表現在細胞表面，就可以順利表達出我們要標定的目標生物分子唾液酸。Item 利用化學酵素合成兩價以及四價唾液酸化樹枝狀分子:與流行性感冒病毒H5N1上之HA親和力分析(2010) 邱莉婷蛋白質與多醣的作用力 (Protein-glycan interaction) 在生化反應過程中扮演著很重要的角色，其參與的範圍包括: 細胞黏著 (cell adhesion)、血管新生(Angiogenesis) 以及免疫反應 (Imunity)。 近年來，流行性感冒病毒不僅在世界各地流行，且出現跨越物種的新型病毒而造成死亡。病毒在進入宿主的階段， 病毒上的HA 會辨識宿主的唾液酸 (SA)，為解開病毒傳染禽類與人類間重要的關鍵因素，HA 與唾液酸間作用力的研究也就變得相當的重要。但是 HA 與 單一的唾液酸共軛物 (例如: 3’SL 以及6,SL ) 之間的作用力很弱 (只有 mM等級)，使得研究較為不易，為改善此缺點，我們設計了利用樹狀分子 (dendrimer) 末端帶有多價鍵結的特性，將唾液酸共軛物修飾在樹枝狀分子末端，以提高醣類與蛋白質間的親和力 (binding affinity)。 在本篇論文中，我們建立了一套有效率的化學酵素合成系統，藉由固相胜肽合成法 (SPPS) 合成具有兩價以及四價的乳糖化樹枝狀高分子，再利用 α2,6-唾液酸轉移酶 (α2,6-sialotransferase) 將 SA 修飾在乳糖的六號碳位置上，其催化產率大於 90%，最後將合成好的唾液酸化乳糖樹枝狀化合物與兩種類型的流行性感冒病毒蛋白 (H5N1原生株以及突變株 L133S) 做親合力 (KD) 測試。其中, G1-PEG-26SL (16) 與原生株的HA以及突變株L133S HA之親和力，分別比原本α2,6單醣提高至4000倍與605倍。Item 探討雙高石膽酸衍生物對於唾液酸轉移酶及癌細胞轉移的影響(2019) 徐子凡; Hsu, Zih-Fan在台灣，癌症為十大死因之首，其中癌細胞轉移為九成癌症病人之死因。癌細胞表面具有過度表現的唾液酸是細胞癌化的重要指標，此現象不僅會促進癌細胞的生長，亦可增加其侵犯周邊組織與轉移之能力。已有實驗證實，藉由調控唾液酸轉移酶能影響細胞表面之唾液酸表現。因此，抑制唾液酸轉移酶的活性會是一個有潛力的癌症轉移治療方式。 我們合成雙高石膽酸衍生物HZF01-04，並進行初步生物試驗的研究與探討。HZF01-04具有極高的選擇性唾液酸轉移酶抑制能力，針對ST6Gal I有良好的抑制效果，其IC50數值介於7.8-12.2 μM之間。此外，HZF01-04對於人類三陰性乳癌細胞株MDA-MB-231的轉移能力具有抑制效果，其IC50數值之範圍介於7.5-10 μM之間。進一步的生物活性測試正在進行中，包括物化性質與動物實驗。 此研究結果有助於選擇性唾液酸轉移酶抑制劑的開發，希望能應用於N-醣鏈過度唾液酸化的癌症病人之治療。Item 腺嘌呤核、胞嘧啶核及石膽酸衍生物的合成及生物活性評估(2005) 李榮展醣類於身體中不僅參與了細胞認知，訊息的傳遞，也和能量供應及組成細胞結構有關，而唾液酸（sialic acids）更是在許多生理機制上扮演重要角色。唾液酸轉移負責催化唾液酸和醣受體形成鍵結，而許多研究指出，唾液酸轉移的表現量和許多癌症有關，例如：乳癌，子宮頸癌，及腦癌，在病人的腫瘤細胞中，發現唾液酸轉移的活性顯著增加。所以我們實驗室嘗試合成唾液酸轉移的抑制劑，分別為以腺嘌呤核，胞嘧啶核及石膽酸做修飾的衍生物，並測試其對α(2→3)唾液酸轉移的生物活性，我們可以將結果分成三部分來討論。在第一部份成功的改良部分反應條件，經由11步的合成步驟，得到5´-去氧胞嘧啶核酸，總產率約為0.5 %，所合成出的5´-去氧胞嘧啶核酸於抑制效果上大不如天然物CMP，發現5´位置的氧原子可能擔任與酵素間產生氫鍵的角色，因此缺少氧原子極可能破壞了Ligand-enzyme間的結合力而降低抑制能力。第二部份以Ctyidine（胞嘧啶核）和Adenosine（腺嘌呤核）做修飾的衍生物的抑制效果在mM範圍左右，對於α(2→3)唾液酸轉移，發現核酸上的鹼基對（base）結構的變化似乎不是主要原因。第三部份，我們有效利用了K. Barry Sharpless所改良的方法來催化末端炔及azide反應，成功合成出六個具有活性的石膽酸（Lithocholic acid）衍生物， 以石膽酸為骨架所衍生具有triazole基團者,是目前所合成出來效果最好的抑制劑（IC50約為5~20 μM）而且尾端的羧基團是必須的，但含側鏈芳香基和末端羥基團則阻礙了抑制能力。