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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    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。
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    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。
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    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。
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    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。