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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    以斑馬魚為動物模式研究奈米金屬對離子細胞之毒性
    (2021) 李致穎; Lee, Chih-Ying
    在21世紀,奈米科技快速發展,應用廣泛,而這也同時增加了人類接觸各種不同奈米顆粒的機會,因此針對其毒性的研究,也相形越來越重要。而其中,金屬奈米顆粒對於魚類離子細胞的潛在毒性仍未有充分的研究。本篇研究是以斑馬魚胚胎為動物模式,探討奈米銀和奈米銅對斑馬魚胚胎皮膚上的離子細胞功能之毒性作用。實驗方式是將斑馬魚的胚胎分別浸泡於奈米銀和奈米銅96小時(受精後4〜100小時(hpf))後,檢測其全身離子含量及皮膚上離子細胞的數量和功能。暴露於奈米銀96小時後,全身Na離子和K離子含量在奈米銀濃度為3 mg/L組別中顯著下降,而Ca離子含量在濃度 ≥ 0.1 mg/L時下降。以Scanning ion-selective electrode technique(SIET)檢測胚胎皮膚的H離子分泌功能,發現在3 mg/L時功能顯著降低。以rhodamine 123(粒線體標記)來標記離子細胞,其密度在1和3 mg/L時分別降低了25%和55%,而離子細胞外觀也從橢圓形變形為棘狀形。進一步以抗體標記染色的方式檢測不同離子細胞亞型,發現奈米銀對富含H+-ATPase的HR細胞和富含Na+/K+-ATPase的NaR細胞造成不同的損傷。進一步使用掃描電子顯微鏡觀察離子細胞,其頂端開口有明顯的萎縮,這和正常功能的喪失相關。另一方面,斑馬魚胚胎暴露於奈米銅後,觀察到相同的趨勢。濃度在 ≥ 0.1 mg/L時,全身Na離子和Ca離子含量顯著降低,而在 ≥ 1 mg/L時,K離子含量降低。而濃度 ≥ 1 mg/L時,胚胎皮膚的H離子排泄功能顯著降低。在奈米銅濃度 ≥ 0.1 mg/L時,用rhodamine 123標記的活離子細胞數量顯著減少。使用掃描電子顯微鏡觀察離子細胞,其頂端開口同樣有明顯的萎縮。我們也以免疫染色方式進行離子細胞亞型(HR細胞和NaR細胞) 標記,兩者都在濃度 ≥ 1 mg/L時降低。透過檢測離子轉運蛋白/通道和鈣離子調節激素mRNA表現量,發現功能的損傷也藉由基因表達的變化反映出來。綜合以上結果證實在斑馬魚胚胎早期,奈米銀和奈米銅對其皮膚離子細胞會產生毒性和並影響其離子調節的功能。由於斑馬魚離子細胞和人類腎臟細胞,在生理功能上和對環境變化的調節反應上都有高度的相似,故此一結果也提醒我們奈米金屬對人類的腎臟細胞可能有潛在毒性。
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    以顯微影像分析技術測量奈米銀與奈米銅對斑馬魚心血管功能之影響
    (2018) 于清華; Yu, Ching-Hua
    奈米材料由於其特性有別於原本的大分子型態,自二十世紀發現後至今已被廣泛用於工業上,如作為殺菌介質的奈米銀,以及用於生物、電化學感應器的奈米銅。然而,對於這些奈米材料可能帶來的環境汙染與對生物體的危害,仍缺乏完整的認識。本研究以斑馬魚的胚胎作為動物模式觀察奈米銀、奈米銅粒子的毒性。在浸泡處理四天後,觀察胚胎的死亡率、孵育率、體長的影響,並透過我們發展的高格數與高畫質顯微攝影技術,測量胚胎心血管功能的受損情形。實驗結果發現,奈米銀與奈米銅在3 ppm就會對上述生理指標有顯著的危害。在心血管功能測量上,發現奈米銀在1 ppm就會導致心輸出量的下降,而3 ppm處理會更進一步地影響心室的收縮力與心率;奈米銅則在0.1 ppm的濃度下就會引發心室體積的減少,在3 ppm處理下還會造成收縮力的下降,而這些奈米金屬引發的心室功能的下降導致了動脈血流速度減緩。綜合以上結果,我們證實了奈米銀、奈米銅對生物體不容忽視的毒性威脅;同時,也驗證了分析心血管功能的顯微攝影技術,在毒理實驗中提供了更敏感的生理指標。
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    金屬奈米顆粒對斑馬魚仔魚的影響
    (2017) 方鏡雅; Fang, Ching-Ya
    近年來奈米科技日新月異,也成為炙手可熱的科技產業之一,但是我們也需要關注金屬奈米顆粒可能對環境及生物造成的風險,在過去的研究中大多是探討金屬奈米顆粒對動物的死亡率、胚胎發育、細胞染色觀察、行為測量、基因表現,較少有更深入的發現。本篇研究目的是利用斑馬魚仔魚為動物模式,探討奈米銅(CuNP)、奈米銀(AgNP)與傳統的金屬離子硫酸銅(CuSO4)、硝酸銀(AgNO3)對仔魚的傷害。主要利用掃描式離子選擇電極技術(SIET)測量細胞的功能,結果顯示毛細胞浸泡在CuSO4、CuNP、AgNO3和AgNP 4小時後,鈣離子流入量下降,而離子細胞的氫離子梯度顯著下降,這說明了毛細胞與離子細胞功能明顯下降。利用FM1-43 及Rhodamine123標定側線毛細胞、離子細胞,結果顯示仔魚浸泡CuSO4、CuNP、AgNO3和AgNP 4小時後,毛細胞數目顯著下降,而離子細胞密度顯著減少。利用qPCR定量分析離子細胞上參與排酸蛋白的基因,結果顯示仔魚浸泡CuSO4、CuNP、AgNO3、AgNP 24小時後,nhe3b的mRNA表現量有顯著提升,表示仔魚可能對Na+吸收與H+排出受到影響,所以SIET測量到H+排出減少可能與此有關。利用CellROX標定產生reactive oxygen species (ROS)的離子細胞,結果顯示離子細胞在CuSO4 (0.5 ppm)、CuNP ( ppm)、AgNO3 (50 ppm)和AgNP (0.1 ppm) ROS有顯著上升,這可能是造成細胞損傷的原因之一。仔魚浸泡在CuSO4、CuNP、AgNO3及AgNP 4小時後,逆流行為顯著下降,最大游泳速度結果顯示只有CuSO4 (0.5 ppm)、CuNP (0.5 ppm)組有顯著下降,在活動力的測量結果發現仔魚只有在AgNO3 (50 ppm) 及AgNP (1.5 ppm)有顯著降低。綜合以上結果證實CuNP、AgNP除了會造成行為異常、細胞產生ROS及基因表現量改變害之外,另外也發現細胞的功能有受到影響,然而金屬奈米顆粒造成細胞的傷害機制仍需進一步研究。