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 以大鼠模式探討飲用海洋深層水治療便秘型腸躁症之另類療法對症狀改善效果(2023) 王昱翔; Wang, Yu-Hsiang背景及目的:腸躁症(Irritable bowel syndrome, IBS)是一種常見的胃腸道疾病,該疾病可依症狀分為便祕型、腹瀉型、混合型,然而詳細的機轉仍不明瞭。鑒於臨床藥物對於疾病療效有限,本研究採用在先前眾多研究中,對腸胃道疾病有顯著療效的海洋深層水(Deep ocean water, DOW)作為替代性療法,以評估飲用海洋深層水對便祕型腸躁症(Constipation-predominant irritable bowel syndrome, IBS-C)之療效以及可能機轉。材料與方法:本研究將實驗動物隨機分為四組,對照組(Sham)、誘發組(IBS-C)、誘發+高/低劑量治療組(IBS-C+DOW)。連續管餵實驗動物0°C冰水誘發便祕型腸躁症,依組別給予不同的飲用水,並持續紀錄實驗動物的飲食變化及排便狀況4週。隨後進行動物的活體及離體腸道運輸能力、收縮力測試,並針對與腸胃道運動能力高度關聯之乙醯膽鹼(Acetylcholine,Ach)、5-羥色胺(5-HT)的相關蛋白表現進行定量以了解海洋深層水治療便秘行腸躁症在分子層級的變化。研究發現:本研究發現透過0°C冰水誘發便祕型腸躁症之大鼠,其糞便數量、長度、溼重、乾重、含水量相比對照組,呈現逐週降低的現象,由於各組別動物的體重變化及飲食狀況無顯著差異,因此可排除前述狀況發生變化是由飲食或動物本身狀況異常所導致;在腸胃道的運輸能力及收縮力測試中,誘發組也展現出較差的運輸效率及收縮張力。透過飲用海洋深層水,可有效改善前述狀況,並由分生實驗證實其治療效果與乙醯膽鹼、5-羥色胺相關蛋白之調控有關。研究結論:整體而言,飲用海洋深層水可透過改變乙醯膽鹼、5-羥色胺的相關蛋白表現量,使腸道運動能力提升,並改善便秘型腸躁症的便秘症狀,故本研究證實飲用海洋深層水作為便祕型腸躁症之替代療法,具有極大的潛力。Item 海洋深層水通過IGF1R的表現強化間葉幹細胞的能力以調節microRNA-880-3p治療老化所造成的心臟疾病(2021) 武柏寬; Wu, Po-Kuan衰老是降低心臟功能的原因之一,幹細胞療法可能為治療由衰老引起的心臟功能障礙提供更光明的未來。海洋深層水(DSW)顯示出對細胞保護的有益作用,但細胞機制仍不清楚。這項研究旨在研究用海洋深層水(DSW)預處理的間葉幹細胞是否比未經海洋深層水(DSW)預處理的間葉幹細胞具有更好的心臟保護作用。在細胞研究中,我們發現深海水通過膜蛋白胰島素樣生長因子1受體(IGF1R)的表達提高幹細胞活力。此外,我們證實miR-880-3p在老年心肌細胞中表現量增加。在與幹細胞共培養的老年心肌細胞中,我們發現海洋深層水(DSW)預處理的幹細胞顯著降低了老年心肌細胞中衰老的miR-880-3p的表現,從而導致了心肌細胞功能的恢復。在動物研究中,在治療老年的大鼠心臟中,我們發現海洋深層水(DSW)預處理的幹細胞顯著降低了老年心臟中老化的蛋白表現與纖維化表現,從而導致了心臟功能的恢復。此外,我們也證實海洋深層水(DSW)預處理的幹細胞能夠修復心臟中細胞雜亂的排列與細胞數量。Item 利用海洋深層水預處理幹細胞可透過SIRT1抗氧化路徑修復由D-galactose所誘導老化大鼠的心臟功能(2021) 張嘉鴻; Cheang, Ka-Hung心臟衰老是導致心血管疾病的關鍵因素之一,例如心功能下降和心肌梗塞。先前的研究證實,幹細胞具有自我更新和分化的能力,因此幹細胞在修復受損組織中起著重要的作用。幹細胞可以遷移到心臟,並通過周圍的微環境分化為新的心肌細胞,從而使衰老的心臟再生。實驗結果表明,海洋深層水(DSW)富含礦物質和有機營養素,並具有抗氧化和抗炎特性。目的: 本研究探討DSW的預處理是否可以增強幹細胞功能。如果可以的話,DSW預處理幹細胞對老化心臟再生的治療效果要比一般幹細胞治療的更有效。方法:間質幹細胞(MSCs)和DSW將用於研究DSW對幹細胞能力的增強作用。然後將進行衰老的動物模型以進一步闡明對DSW預處理的幹細胞的治療效果。結果: 細胞實驗證實DSW可通過激活IGF1R增強幹細胞功能。將8週齡的Wistar雄性大鼠用於老化動物模型,並將老鼠分為四組,包括Sham(6個月大的大鼠),Aging(以D-galactose誘導2個月 ),aging + Stem cell(以一般幹細胞治療)和aging + DSW-Stem cell(以DSW預處理後的幹細胞治療組)。先前的實驗結果表明,在老化組的心臟組織中可以觀察到cytochrome C, caspase 3等細胞凋亡蛋白的表現量有所上升;在本研究結果表明,在老化組p53老化蛋白質表現量上升; Sirt1,SOD等抗氧化蛋白表現量下調。相比之下,與Aging + Stem cell組(以一般幹細胞治療),Aging + DSW-Stem cell組(以DSW預處理後的幹細胞治療組)相比,心臟組織中的上述所有蛋白質表現均得到顯著改善。結論: 與普通幹細胞相比,DSW能夠增強幹細胞幹性,而DSW預處理的幹細胞在治療衰老引起的心力衰竭方面顯示出潛力。Item 探討海洋深層水對痤瘡丙酸桿菌誘發ICR小鼠耳朵皮膚發炎之改善效果(2019) 翁于晴; Weng, Yu-Ching痤瘡丙酸桿菌 (Cutibacterium acnes, P. acnes) 是一種兼性厭氧的革蘭氏陽性菌,常見於人體皮膚的皮脂腺上,然而當痤瘡丙酸桿菌不正常增生的情況下與致痤瘡的形成有關,是因為痤瘡丙酸桿菌在痤瘡的形成中,扮演促進發炎的重要角色。海洋深層水 (Deep sea water, DSW) 含有豐富礦物質與活性成分,有文獻指出海洋深層水可以預防或治療過敏性濕疹,然而目前對於海洋深層水治療痤瘡丙酸桿菌所引起的痤瘡效果未有深入的研究。因此本研究探討海洋深層水對痤瘡丙酸桿菌誘導小鼠耳朵發炎情形是否有改善進行探討。首先在體外試驗中以紙錠擴散法 (disk diffusion method) 測定海洋深層水對痤瘡丙酸桿菌的抗菌活性,加入海洋深層水的載體與加入二次水的載體凝膠進行對照,可得知海洋深層水凝膠的紙錠周圍所生長的菌落數比二次水凝膠的紙錠周圍菌落數較少,因此在體外試驗具有抑菌的效果。動物實驗部分以ICR小鼠做為實驗對象,小鼠在經過一週飼養後,將痤瘡丙酸桿菌 6*109 CFU/uL 注射於小鼠耳朵皮下組織,誘導組織形成發炎現象,接著連續5天給予塗抹海洋深層水凝膠於耳朵誘發處,透過雷射都普勒血流儀觀察,予海洋深層水凝膠的組別耳朵降低紅腫的情況明顯好於其他組,且耳朵的腫脹程度也有明顯的下降。此外在H&E染色下,可以觀察到經過海洋深層水治療後可以減少皮下組織的發炎細胞浸潤的現象。我們再以西方墨點法觀察痤瘡丙酸桿菌對組織造成發炎反應之路徑,其主要是藉由活化p38及NF-kB磷酸化蛋白,進而產生發炎現象,但在給予海洋深層水後可抑制磷酸化蛋白的表現。另外在海洋深層水抑制促發炎因子的部分,包括granulocyte- macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF)、Chemokine (C-C motif) ligand 5 (CCL5)、Chemokine (C-X-C motif) ligand 1(CXCL1)、interleukin-1b (IL-1b)、Chemokine (C-X-C motif) ligand 11 (CXCL11) 等促發炎因子之蛋白表現量有減少的趨勢。總結來說我們的結果表示經由海洋深層水治療後,能抑制MAPK 中的p38和NF-kB蛋白的磷酸化,並減少促發炎因子GM-CSF、 CXCL1、CCL5、CXCL11、IL-1b的產生,來達到降低P. acnes誘導組織發炎反應的情形,改善痤瘡丙酸桿菌引起的皮膚炎症之效果。因此海洋深層水能有效治療P. acnes誘導的發炎情形,以後可以作為痤瘡桿菌的治療選擇之一。Item 海洋深層水有機萃取物對高血脂倉鼠之降血脂效果(2019) 伍佳錞; Wu, Chia-Chun高血脂(Hyperlipidemia)為造成肝臟及心血管疾病的危險因子,如非酒精性脂肪肝(Non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)與動脈硬化(Atherosclerosis)。高血脂起因於代謝性疾病或不均衡的飲食習慣。海洋深層水(Deep sea water, DSW)含有豐富的營養素,並具有抗氧化與抗發炎等特性。目前為止已有許多研究證明能預防或改善疾病。本篇研究欲探討飲用海洋深層水有機萃取物質調整血脂肪之成效。 實驗設計分為一般飼料控制組、高脂飼料高血脂誘發組,以及高脂飼料搭配高低劑量海洋深層水有機萃取物治療組,一共四個組別。高脂肪飲食引發高血脂、非酒精性脂肪肝與初期動脈硬化。飲用海洋深層水有機萃取物質有效抑制血脂上升,減少脂肪於肝臟累積並降低細胞凋亡蛋白表現。低密度脂蛋白氧化堆積於血管內皮易導致動脈硬化。海洋深層水有機萃取物質為一卓越的抗氧化劑,使血液中的自由基與脂質氧化物顯著降低。此外,海洋深層水有機萃取物質抑制細胞黏附因子於動脈內皮表現,降低血管阻塞風險。 透過有機萃取物所具備的抗氧化力與降低血脂的能力,能有效預防高血脂、肝臟與心血管疾病。Item 海洋深層水對感染胃幽門螺旋桿菌之BALB/c小鼠和AGS細胞可能的預防與治療效用(2018) 高泳詩; Kou, Weng-Si幽門螺旋桿菌透過感染胃黏膜來引起長期胃發炎,過去已證實其感染與胃潰瘍、十二指腸潰瘍、胃癌等疾病發生有關。海洋深層水富含微量營養素(Micronutrients)與鈣、鎂等礦物質(Minerals),且具有極少病原菌與乾淨等特性。本篇研究探討台灣東部抽取之濃縮海洋深層水之抑菌能力,並使用人類胃癌細胞株(AGS cell)和BALB/c品系小鼠進行感染實驗,來探討給予海洋深層水是否對感染幽門螺旋桿菌具有預防與治療效用。此外,我們利用質譜儀以及真空冷凍乾燥技術來分析海洋深層水內含之未知物,並進一步探討其抑菌能力。 研究結果顯示不同處理之海洋深層水皆有抑菌效果,抑菌效果逹50%之海洋深層水硬度為1200-3600 ppm,而抑菌效果逹90%之海洋深層水硬度為2400-3600 ppm。因此本篇選用硬度1200 ppm與2400 ppm之海洋深層水進行實驗,從免疫化學結果得知感染後經過海洋深層水處理之細胞相對感染組其細胞凋亡、發炎性細胞凋亡都明顯下降,細胞自噬作用則有增加之趨勢。而經過海洋深層水預防及治療之受感染小鼠相對感染組其細胞凋亡、發炎性細胞凋亡以及氧化壓力均明顯下降,細胞自噬作用則上升。另外,從質譜圖可以得知海洋深層水除了鈣、鎂等礦物質外,還含有大分子之有機物,且其去除二價離子後仍有抑菌的效果,我們推論海洋深層水的未知有機物具有抑菌之效用。 綜合以上結果得知,台灣東部抽取之濃縮海洋深層水確實有抑菌之效果,並且對感染幽門螺旋桿菌有預防與治療效用,而達到保護胃黏膜,而海洋深層水之有效抑菌成份未來會進一步探討。希望未來能使用海洋深層水作為天然藥物以取代抗生素療法來預防及治療幽門螺旋桿菌。