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 利用斑馬魚胚胎模式探討抗癌藥物imatinib的毒性(2022) 盧彥成; Lu, Yen-ChengImatinib是一種被廣泛運用於治療慢性顆粒性白血病的標靶藥物,其作用機轉是透過抑制白血病病人體內突變的BCR-ABL基因產生的酪氨酸激酶,進而抑制不正常白血球的增生,以達到治療白血病的用途。由於imatinib被大量使用,已經環境中被檢測出,加上imatinib結構非常穩定不易分解,對水生生物是潛在的危害風險。Imatinib在臨床上的副作用有皮膚毒性與眼毒性,但對於水生生物是否會產生類似毒性仍未被研究。本研究以斑馬魚胚胎為模式,探討imatinib對胚胎所產生的致死與亞致死毒性。胚胎以0、50、100、200、300、400、500 μM imatinib進行96小時暴露,發現濃度高於400 μM imatinib會大量死亡,並且觀察到胚胎皮膚角質細胞受損剝落,推測是主要致死原因。雖然在低於死亡濃度並未發現胚胎在形態上出現異常,但imatinib濃度高於200 μM會導致側線毛細胞數量減少。利用RNA定序技術發現,300 μM的imatinib處理後會導致胚胎許多視覺相關基因表現下降,並使胚胎視覺運動反應異常。此外,研究發現水中鈣離子濃度會影響胚胎表皮細胞對imatinib的耐受性,高鈣環境可以降低imatinib所造成的角質細胞與毛細胞損傷,而低鈣環境則會增加imatinib造成的損傷。本研究發現高濃度的imatinib可能會對魚類造成潛在危害,以及水中鈣離子濃度對魚類皮膚細胞的重要性。此外,imatinib對斑馬魚的毒性發現或許可以應用在降低臨床上的副作用。Item 粘桿菌素對斑馬魚胚胎之毒性並探討鈣離子對粘桿菌素的影響(2021) 林佳柔; Lin, Jia-Rou近年來因為抗生素的過度使用導致環境汙染的問題逐漸受到重視。目前在臨床上使用之粘桿菌素colistin 會對人體造成腎毒性及神經毒性等副作用,因此被列為對抗格蘭氏陰性細菌感染的最後一線用藥。在許多國家中粘桿菌素也被大量使用在畜產業上作為動物傳染病的防治,進而導致粘桿菌素隨著動物排泄物及未食用完畢的食物進入水域環境中,產生具有抗藥性的大腸桿菌。然而,粘桿菌素對水生動物可能的危害卻仍未被研究。因此本研究目的是利用斑馬魚胚胎為模式以探討粘桿菌素暴露對魚類可能產生的毒性以及水中離子濃度對其毒性之影響。結果發現斑馬魚胚胎暴露粘桿菌素 96小時之半致死濃度約為3 μM,死亡個體出現皮膚細胞破損現象,但未產生發育異常與畸形;在亞致死濃度下桿菌素會減少側線毛細胞數量以及離子細胞數量,並損害角質細胞結構。 綜合上述 在隨時間的觀察發現 魚體皮膚角質細胞在暴露粘桿菌素後會逐漸破損,最終導致皮膚細胞瓦解,體內離子失衡,魚體死亡。藉由改變水中的離子濃度,發現鈣離子濃度對粘桿菌素的毒性有關鍵性的影響。提高鈣濃度可以有效減低其毒性,降低鈣濃度會提高毒性。本研究證實了粘桿菌素在水域汙染後可能對魚類產生危害,藉由提高水中的鈣離子濃度可減低其毒性。Item 系統農藥芬普尼對斑馬魚神經系統的影響(2020) 徐代軒; Hsu, Tai-Hsuan芬普尼 (fipronil) 是一種苯基吡唑類殺蟲劑,可選擇性抑制昆蟲中的γ-氨基丁酸(GABA)受體。儘管芬普尼已成為在水生環境中使用最廣泛的藥物,但很少有研究評估芬普尼的神經毒性對於水生脊椎動物的感覺和運動系統的影響。在本碩士論文的研究中,我們選擇斑馬魚(Danio rerio)實驗動物來探討芬普尼對感覺與運動系統的神經毒理作用。我們評估了急性芬普尼暴露對斑馬魚存活率,側線毛細胞數量以及神經毒性的影響,此外,我們比較了正常與芬普尼處理下斑馬魚的游泳軌跡熱圖、速度和距離的差異。我們的實驗結果發現成年斑馬魚暴露在0.5、1.0和2.0 ppm芬普尼的水中環境24小時,與正常處理斑馬魚比較,存活率隨著芬普尼濃度顯著遞減。而斑馬魚胚胎暴露在0.1、0.5和1.0 ppm芬普尼的水中環境24小時,與正常處理斑馬魚比較,側線毛細胞數量也是隨著芬普尼濃度顯著遞減。透過組織病理學和西方墨點法研究發現,成年斑馬魚暴露於1.0 ppm芬普尼的水中環境24小時,大腦組織的氧化壓力、發炎與細胞凋亡,與正常處理斑馬魚比較,則是顯著增加。通過影像追蹤觀察,成年斑馬魚暴露在0.1和0.5 ppm芬普尼的水中環境24小時,游泳軌跡的速度和距離隨著芬普尼濃度顯著遞減,儘管芬普尼的神經毒性主要針對無脊椎動物昆蟲的GABA受體而開發,但我們的研究結果發現,芬普尼不但會減低斑馬魚的存活率,還會透過損傷側線的毛細胞數量以及產生氧化壓力、發炎與細胞凋亡來損傷大腦組織來影響斑馬魚的感覺和運動系統。這結果推論系統農藥芬普尼誘導的神經毒性會損傷水生脊椎動物的感覺與運動系統。Item N-乙醯半胱氨酸對斑馬魚仔魚側線毛細胞的影響(2019) 馮瑩茜; Phong, Ying-ChiannN-乙醯半胱氨酸(N-acetyl cysteine,NAC)是一種作為營養食品的抗氧化劑。在水產養殖上使用N-乙醯半胱氨酸餵食吳郭魚亦可以降低微囊藻毒素和柱孢藻毒素所產生的氧化壓力。此研究的目的是想要探討抗氧化劑NAC的潛在毒性及致死劑量,以便未來在魚類上作為抗氧化劑的應用。此外測試NAC對於新黴素所造成耳毒性傷害是否有保護作用。我們將斑馬魚長時間及短時間曝露於NAC,並觀察NAC對斑馬魚的影響。我們的研究結果顯示NAC會對斑馬魚仔魚造成死亡的現象,並且其藥效與濃度成正相關。另外,NAC對各個發育的指標都會帶來負面的影響,如存活率、孵化率、斑馬魚仔魚的體長及心跳速率。另外,使用FM1-43這活體染劑,可得知NAC在急性或是慢性處理下都會減少斑馬魚仔魚的毛細胞。急性NAC處理後會增加毛細胞的氧化壓力。除此之外,NAC亦會減少斑馬魚仔魚卵黃囊上的離子細胞密度。從以上的結果可得知不管是急性或是慢性的NAC處理都會對斑馬魚造成毒性傷害。Item 氨對斑馬魚仔魚側線功能及逆流行為的影響(2018) 黃順志; Huang, Shun-Chih氨(包含氣態的NH3以及離子態的NH4+)是魚類代謝的主要廢物。魚體內氨濃度提高會造成魚隻游泳不平衡、內分泌失調、離子調節功能失常甚至死亡。魚類的側線系統對於感測水流的方向非常重要,影響著魚的其他行為,如:游泳的平衡、逆流行為(rheotaxis)、逃跑以及捕食獵物。側線神經丘(neuromast)是由許多毛細胞(hair cell)所組成,可感測機械性的水流刺激。當水流撥打毛細胞上的纖毛束,刺激纖毛束頂端的機械性通道mechanotransducer (MET) channel開啟,使鈣離子流入毛細胞而產生水流方向的訊息。本研究利用斑馬魚仔魚作為實驗物種,研究離子態的氨是否會影響到斑馬魚側線毛細胞的功能,進而使其逆流行為表現不正常。在本研究中,將斑馬魚仔魚浸泡於氯化銨的水溶液30分鐘後,分析其逆流行為、游泳速度、毛細胞數目(免疫染色及FM1-43染色)以及毛細胞的鈣離子流量。實驗結果發現,在斑馬魚仔魚的逆流行為以及游泳速率,皆會顯著下降。然而免疫染色及FM1-43染色結果卻顯示毛細胞數目並不會減少。離子流量部分,毛細胞的鈣離子流量受到抑制,同時也在測量到銨離子流入毛細胞,但是使用MET通道的抑制劑新黴素及鑭離子,可以降低銨離子的流入。綜合以上實驗結果,我們的研究第一次發現:氨由MET通道進入毛細胞,影響側線毛細胞的功能,進而可能對斑馬魚仔魚的逆流與游泳行為造成影響。 關鍵字:氨、側線、逆流行為(rheotaxis)、神經丘(neuromast)、毛細胞、MET通道Item 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。