中原大學奈米中心水生生物毒理與藥理服務

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中原大學奈米中心水生生物毒理與藥理服務

中原大學奈米中心水生生物毒理與藥理服務平台，
替科研人員帶來優質的服務

近年來由於動物保護意識高漲，對於嚙齒類與其他高等脊椎動物實驗的規範逐漸加強，讓越來越多的國內外學者尋求簡單的脊椎或無脊椎動物作為實驗替代動物模型。有鑑於此，本校生物科技系蕭崇德教授聯合校內外其他科系教授，一同成立水生生物毒理與藥理研究中心，目的是開發斑馬魚及其他水生動物進行化學藥物或奈米粒子的藥理與毒理評價，用以了解藥物或是新興環境汙染物的藥理機制與其對生態的可能衝擊。透過校內與校際合作，一來可以拓展研究視野、二來透過團隊力量全盤性研究重要的課題，因此計畫成立本專門研究中心，用以凝聚更多專業人士及資源協助研究之推進。
斑馬魚是研究領域上新興的脊椎動物模型，具有發育快速及易於觀察的優點，目前被廣泛用於研究胚胎發育、訊息分子調控機制以及藥理毒理相關等研究。相較於嚙齒類動物模式，斑馬魚胚胎具有透明外觀、體外受精容易觀察、子代數量多與方便進行高通量篩選等優點，可建立評價藥物器官毒性的簡易方法。本中心在過去十多年的努力研究下，以斑馬魚、水蚤與其他相關水生生物模式為模式，已經完成多項研究及科技部計畫，同時也建立起完善的實驗數據分析平台，相關著作論文發表量及品質穩定，已奠定良好的研究基礎。在這樣的較為穩定的研究基礎下，有能力支援校內與校外的科研人員進行研究的合作。在策略上，我們必須積極發展跨領域研究方向，加強與國內各大學化學系、應用化學系及生物科技系等相關系所的交流合作，以有效聚焦校內外師資能量，充分發揮教師專業能量與儀器設備，與校內外專家學者提升整體的研究能量，並積極爭取科技部大型的整合型計畫，以走出本校研究領域發展的學術新藍海。

28/04/2026

台灣跨校研究團隊成功將人工智慧應用於昆蟲行為研究，利用「Detect Any Mouse Model」（DAMM）模型，在低光源與複雜背景環境下，精準追蹤並量化兩種鍬形蟲的雄性打鬥行為，為昆蟲行為學開創全新量化分析方法。由中原大學蕭崇德特聘教授，東海大學卓逸民終身特聘教授與臺灣師範大學林仲平教授團隊共同領導的研究，近日發表於國際Scientific Reports期刊。研究人員在模擬自然棲息地的壓克力競技場中，設置休息區與中央食物管，讓雄性鍬形蟲在接近全黑的低光條件下進行爭食與爭地盤的對戰。傳統人工觀察或一般追蹤軟體在複雜背景與低光下常失效，而團隊改良的DAMM模型（基於Mask R-CNN架構），能有效辨識並追蹤每隻鍬形蟲的中心位置，自動產出軌跡資料。研究顯示，台灣本土種雞冠細身赤鍬形蟲在打鬥中展現較強的領域性，獲勝個體會積極守住食物管，平均距離食物管較近、停留在休息區的時間明顯較短，移動速度與轉向角度也與輸家有顯著差異。相較之下，索羅門大頭細身赤鍬形蟲的打鬥行為模式則較為不同，勝負與守住食物管的關聯性較低。透過DAMM自動計算的「互動時間」與人工統計的打鬥次數呈現高度正相關，證明此方法具有高度可靠性。團隊開發了自製註解工具進行模型微調，成功克服了鍬形蟲移動快速、背景雜亂以及紅外線低光拍攝等挑戰。作者表示：「這是首次將DAMM成功應用於昆蟲行為分析，讓我們能客觀、量化地記錄夜行性昆蟲在接近自然環境下的複雜互動，取代過去耗時且主觀的人工計分。」此技術不僅能深入探討武器形態（大顎）與打鬥策略的演化關係，未來更可擴展至其他昆蟲或節肢動物的行為研究，有助於了解低光環境下動物的生態與演化機制。

08/04/2026

糖尿病慢性傷口（Diabetic Chronic Wounds）的癒合遲緩一直是臨床醫學與基礎研究的難點。為了尋求更高效且精準的藥物評估平台，中原大學，慈濟大學與天晟醫院組成的研究團隊，近日發表了一項關鍵技術進展：成功建立一種「非侵入式、低壓力」的口服誘導糖尿病斑馬魚模型（Adult Zebrafish Model），能精準模擬糖尿病患者受損的傷口修復機制。目前學界多使用「鏈佐黴素（STZ）」或「四氧嘧啶（Alloxan）」來誘發脊椎動物產生糖尿病。然而，傳統的腹腔注射（Intraperitoneal injection）常造成受試動物巨大的生理壓力、行為受損，甚至導致高比例的提早死亡。研究團隊創新性地將上述化學誘導物質混合進行連續口服餵食。研究顯示，這種「非侵入式」方法能顯著提升實驗斑馬魚的存活率，同時穩定產生高血糖的糖尿病症狀。更重要的是，該模型能有效排除注射壓力帶來的干擾，確保觀察到的癒合障礙確實源於糖尿病病理機制。在傷口修復實驗中，研究團隊發現糖尿病組斑馬魚在皮膚傷口修復上展現了顯著的遲緩現象，具體病理指標包括：細胞遷移受阻：黑色素細胞與表皮細胞向傷口移動的速度顯著下降。組織生成遲緩：表皮重新生成（Re-epithelialization）不完全。細胞外基質異常：膠原蛋白的沉積顯著不足，影響傷口強度。為驗證該模型的臨床應用潛力，團隊進一步使用常見糖尿病藥物二甲雙胍（Metformin）進行測試，成功觀察到藥物對傷口修復的促進效果。這證明該模型不僅能用於基礎病理研究，更能作為高通量藥物篩選的理想平台，協助科學家在進入哺乳類動物實驗前，先以更經濟、且符合動物福利（3R原則）的方式進行初步驗證。這項研究成果為糖尿病併發症的治療研究提供了全新的視角，未來有望加速慢性傷口修復藥物的開發時程，造福廣大的糖尿病患者。本研究已於近日發表於藥理學領域Q1的Biomedicine & Pharmacotherapy期刊。

22/03/2026

https://www.sciencedirect.com/....../pii/S0166445X26000883
由中原大學生物科技系蕭崇德特聘教授所領導的研究團隊，利用深度學習技術 StarDist開發出一套自動化定量系統，可以快速評估農藥對水生生態系統的毒性影響。研究團隊選用全球最小的開花植物無根萍 (Wolffia globosa)作為生物指標，並透過自動化影像分割與計數技術，大幅提升了傳統人工計數的效率與準確性。實驗測試了27 種常見農藥，結果發現除草劑中的巴拉刈與殺菌劑中的亞賜圃對水生植物具有最強的生長抑制效果。相較之下，多數殺蟲劑因其作用機制主要針對昆蟲神經系統，對無根萍的直接毒性則較為低微。此系統成功將繁瑣的數據處理轉化為一鍵式作業，減少了80-90% 的人工負擔，為水質監測提供了一個高效且具擴展性的分析框架。整體而言，這項創新工具不僅強化了對農藥環境風險的理解，也為未來高通量生態毒理檢測奠定了技術基礎。本研究已於近日發表於Aquatic Toxicology期刊。

17/03/2026

中原大學的水生生物毒理與藥理研究中心由生物科技系蕭崇德特聘教授領軍，是國內利用「水生生物」作為模式生物進行藥物開發與毒理研究的頂尖單位。近年來，本中心積極結合人工智慧（AI）與電腦視覺技術，解決傳統生物實驗中人工觀察耗時、主觀且數據難以量化的痛點。以下為本中心在 AI 應用上的主要特色：
1. AI 自動化行為量測平台: 中心開發了創新的 3D 行為量測技術與軟體。相較於傳統的 2D 平面追蹤，AI 系統能更精準地捕捉魚類在三維空間中的運動軌跡。恐懼與焦慮分析：利用 AI 演算法計算「行為熵值（Behavioral Entropy）」，量化斑馬魚在面對掠食者或特定藥物時的細微行為變化。高通量篩選：AI 能同時監控多個實驗孔盤中的斑馬魚個體，實現大規模、自動化的藥理篩選。
2. 皮膚傷口癒合 AI 量測平台: 研究團隊成功開發了針對斑馬魚皮膚傷口癒合的 AI 影像分析工具。自動分割與追蹤：利用深度學習模型自動辨識傷口邊緣，計算癒合速度與面積。精準評估：這項工具大幅提升了評估促進皮膚再生藥物效果的準確性與效率。
3. 心血管與器官毒性 AI 偵測: 斑馬魚胚胎具有透明外觀，適合進行無侵入式影像觀察。中心利用 AI 影像處理技術進行心跳與血流分析：透過高速攝影配合 AI 模型，自動計算心率、射血分數（Ejection Fraction）等心血管參數，用於評估藥物的心臟毒性。發育異常辨識：訓練捲積神經網路（CNN）自動辨識胚胎是否出現脊椎彎曲、心臟水腫或眼睛發育不良等微小病變。
4. 數據科學與複雜性分析: 除了影像辨識，中心也應用統計與數據科學方法計算碎形維數（Fractal Dimension）：利用 AI 演算法分析斑馬魚受抗生素等環境污染物影響後的運動複雜性，提供比傳統平均速度更敏感的毒性指標。
中心特色總結: 主要優勢在於「生物領域」與「資訊技術」的深度整合。透過將 AI 導入毒理與藥理評價流程，不僅減少了對傳統哺乳類動物（如小鼠）的依賴，更透過數據自動化，將台灣水生生物研究推向國際領先地位，成為結合生技與智慧醫療的代表性案例。

12/03/2026

螞蟻是維持生態平衡、土壤健康以及食物網穩定運作的重要指標生物，但其種類繁多且體型微小，傳統的分類鑑定往往需要高度專業的知識與耗時的顯微觀察，讓一般大眾難以參與生態紀錄。為解決此痛點，由中原大學、暨南國際大學與台灣大學組成的跨領域研究團隊，近日成功開發出一款名為「AntID_APP」的網路應用程式，運用先進的AI技術，讓民眾透過手機拍照即可輕鬆辨識台灣常見的螞蟻。根據團隊最新發表的研究指出，「AntID_APP」結合了當前熱門的 YOLO（You Only Look Once）深度學習模型。研究團隊費時蒐集並整理了高達 60,429 張開源螞蟻影像，針對台灣最常見的54 個螞蟻屬（Genera）進行 AI 模型的訓練與微調。使用者在野外觀察時，只需將拍攝到的螞蟻照片上傳至該網路平台，系統便會即時偵測影像中的螞蟻位置，並迅速給出屬級別的分類結果，大幅降低了昆蟲鑑定的門檻。本計畫通訊作者、中原大學生物科技學系蕭崇德教授表示，精確的物種辨識對於生物多樣性監測與生態保育至關重要。「AntID_APP」的開發初衷，正是為了打破學術研究與一般大眾之間的藩籬。透過這套便利且直觀的數位工具，任何對自然生態感興趣的民眾，都能輕鬆化身為「公民科學家」（Citizen Scientists），在日常散步或登山健行時，協助收集大規模的生態數據。參與此研發的還包含暨南國際大學資工系以及台灣大學工科海洋系的研究人員。團隊強調，這項結合資訊工程與生物科學的創新成果，不僅解決了傳統分類學家嚴重短缺的問題，更為未來的環境教育開闢了新途徑。未來，研究團隊期望能持續擴充影像資料庫，納入更多全世界的螞蟻種類，進一步提升 AI 模型的辨識精準度與覆蓋率。「AntID_APP」的問世，標誌著台灣在推動智慧生態監測上邁出了重要的一步，也邀請全民一同透過科技力量，成為守護台灣生物多樣性的關鍵推手。本研究已於近日發表於Biology 期刊。
https://webs.cloud.ncnu.edu.tw/ant/default.aspx
https://shorturl.at/w36OB
https://www.youtube.com/watch?v=zXYP5X4Q3V8

07/03/2026

在動物研究中，對魚隻實施尾鰭切除來提取DNA是一種常見程序。儘管此舉會引發疼痛並可能影響魚類行為，但目前學界對不同魚種的疼痛行為反應差異仍缺乏全面了解。為此，由中原大學蕭崇德特聘教授帶領的研究團隊針對八種常見淡水魚類（包含斑馬魚、日本稻田魚、七彩稻田魚、三間鼠、銀鯊、赫氏萎鰓麗魚、四間魚與九間菠蘿等），比較其在尾鰭切除後因急性壓力所產生的行為變化。研究團隊在術前及術後1小時、1天、3天和5天進行魚類行為學評估。結果顯示，多數魚種在術後初期發生活動力顯著下降，並在3至5天內逐步恢復。然而，三間鼠、銀鯊與赫氏萎鰓麗魚這三種魚類，在術後1小時內仍保持相對穩定的活動力。利用降維分析工具如主成分分析和熱圖聚類分析也證實，這三種魚類與其他受測魚種（包括斑馬魚）有著顯著不同的急性行為反應，尤其是在探索行為方面。這項研究強調，尾鰭切除手術，在某些魚種身上並不會引起劇烈的疼痛反應與行為改變。本研究的發現有助於增進對不同魚種疼痛反應的理解，並為精進以魚類做為實驗動物福利提供重要參考。本研究已於近日發表於Aquatic Ecology期刊。https://link.springer.com/article/10.1007/s10452-026-10287-1

26/02/2026

【破解雄性行為密碼！研究團隊揭示雄激素受體對斑馬魚行為之關鍵影響，示警環境賀爾蒙危機】
由義守大學、中原大學與義大癌治療醫院（大昌分院）共同組成的研究團隊，近日針對「雄激素受體（Androgen receptor, AR）」如何影響脊椎動物行為發表了最新突破性研究成果。該團隊透過給予雄性斑馬魚雄激素受體阻斷劑與活化劑，成功證實並觀察到其行為模式的顯著改變。這項研究不僅為神經生物學領域帶來嶄新視野，更對評估水體中環境賀爾蒙的生態危害提供了重要警訊。雄激素受體訊號傳導在各類脊椎動物（包含人類與魚類）的雄性典型行為中扮演著舉足輕重的角色。本研究由中原大學蕭崇德教授與義守大學洪志勳教授帶領，團隊運用先進的行為軌跡追蹤技術，詳細記錄斑馬魚在給予受體阻斷劑與活化劑後的活動力、社交及攻擊等行為變化。實驗明確指出，人為干擾雄激素受體會直接導致雄性斑馬魚行為發生異常變異。這項研究的應用價值深遠，近年來，全球水污染問題日益嚴重，許多廢水與化學物質中含有大量「內分泌干擾物（俗稱環境賀爾蒙）」。研究指出，當野生魚類長期暴露於這類宛如「受體阻斷劑或活化劑」的污染水域中，將改變其正常的捕食與逃生行為，進而嚴重破壞水域生態系統的平衡。研究團隊表示：「斑馬魚在基因上與人類具有高度同源性，是國際公認的重要模式生物。本研究不僅證實了雄激素受體對維持正常雄性行為的絕對必要性，也為未來建立環境毒物與內分泌干擾物的快速篩檢平台奠定了堅實基礎」。本研究憑藉其嚴謹的實驗設計與深遠的環境保育意義，已於近日發表於國際學術期刊Biology。未來團隊將持續深化在毒理學與藥理學研究，期盼能為全球生態保育與預防醫學提供更多科學解方。https://www.mdpi.com/2079-7737/15/5/393

15/01/2026

隨著中華絨螯蟹（俗稱大閘蟹）在亞洲養殖業的經濟地位日益重要，如何提升養殖存活率與品質成為關鍵課題。近日由中原大學蕭崇德教授所領導的研究團隊，在國際權威期刊《Aquaculture》（水產養殖）發表了一項創新研究，首度利用人工智慧（AI）技術 DeepLabCut (DLC)，證實水中氨氮濃度升高將導致大閘蟹出現「狂暴化」現象，顯著增加其打鬥與攻擊行為，為水產養殖的水質管理提供了重要的科學警示。團隊針對養殖環境中常見的污染物—氨氮（Ammonia），探討其對大閘蟹複雜社會行為的影響。過去，觀測甲殼類動物的行為多依賴人工肉眼紀錄，不僅耗時且容易產生誤差。研究團隊突破傳統限制，導入了基於深度學習的動作捕捉工具 DLC。該 AI 模型經過訓練後，能精準追蹤螃蟹的七個關鍵身體部位（如螯、步足、眼柄等），將螃蟹在水中的一舉一動轉化為量化數據。實驗將雄性大閘蟹暴露於不同濃度的氨氮環境（0、5 和 10 mg/L）中長達 14 天。AI 分析結果顯示，長期暴露於氨氮環境下的螃蟹，其活動力顯著增強，呈現焦躁不安的過動狀態。更令人擔憂的是，氨氮污染直接激發了螃蟹的潛在攻擊性，數據顯示牠們的打鬥頻率、追逐時間以及雙螯張開示威的比例均大幅上升。特別是在 5 mg/L 的濃度下，螃蟹的爭鬥激烈程度甚至高於更高濃度組別，顯示即使是次致死劑量的污染，也會嚴重擾亂生物的神經行為反應。研究團隊指出：「在密集養殖系統中，殘餌和排泄物容易導致氨氮累積。我們的研究證實，水質變差不僅影響螃蟹的生理健康，更會誘發牠們『自相殘殺』。頻繁的打鬥會導致斷肢、受傷，直接降低大閘蟹的市場價值與養殖產量。」這項研究不僅展示了 AI 技術在水生生物行為學上的巨大潛力，更向養殖業者發出強烈訊號：嚴格監控水體氨氮濃度，是減少大閘蟹打鬥耗損、確保養殖效益的關鍵。https://shorturl.at/HIud6

13/01/2026

一項針對斑馬魚（Danio rerio）恐懼神經行為的最新研究取得了重要進展。由陽明交大葛宗融與中原大學蕭崇德教授所領導的研究團隊利用單一相機結合鏡面反射的3D空間運動重建技術，得以從多個視角全面分析斑馬魚面臨天敵時的恐懼行為，從而獲得更精確、更豐富的數據，為未來神經行為學研究提供了一種更具優勢的方法。研究團隊利用創新的3D行為量測技術與軟體，深入探討了斑馬魚在面對不同魚類時所產生的恐懼及焦慮反應。研究團隊將斑馬魚與八種不同的魚類進行測試。結果顯示，斑馬魚對某些魚類，如德馬森短鯛（Pseudotropheus demasoni）和赫氏萎鰓麗魚（Acarichthys heckelii），表現出典型的恐懼反應。當面對銀鯊（Balantiocheilos melanopterus）時，斑馬魚出現了類似焦慮的行為，例如長時間的靜止不動（freeze）以及更高的行為熵值。研究還發現，斑馬魚的行為改變與面臨魚類體型大小無關，但與特定物種的年齡有關。此外，研究團隊也觀察到斑馬魚的顏色偏好，它們明顯更傾向於接近橙色和紅色的魚，而迴避綠色的物種。研究同時發現傳統的2D行為量測存在局限性，許多關鍵的行為數據無法被完整捕捉。本研究已於近日發表於Biology Open期刊。https://journals.biologists.com/bio/article/14/10/bio062110/369419/Comparative-analysis-of-zebrafish-fear-responses

12/01/2026

慢性傷口治療一直是醫學界的挑戰，而生物可降解聚合物的應用為此帶來了新的希望。聚左旋乳酸 (PLLA)和聚D,L-乳酸 (PDLLA)兩種新型生物可降解聚合物，已經廣泛商品化應用在醫學美容領域上，用來修飾肌膚及促進膠原蛋白生成。由義守大學洪志勳、嘉義大學黃思偉與中原大學蕭崇德教授領導的研究團隊，在博士班學生馮文瑋醫師的努力下，發現PLLA和PDLLA在斑馬魚皮膚傷口癒合方面展現出巨大潛力。研究團隊首先採用了先進的雷射燒蝕法，能精確且高度重現地在斑馬魚體表製造出標準化傷口。隨後，研究團隊對皮膚傷口進行了生物可降解聚合物的處理，以評估其促進傷口閉合的效率。研究過程中，傷口癒合的進程透過捕捉皮膚傷口尺寸的動態變化進行了嚴密監測與定量分析。為了更全面地理解其作用機制，研究團隊進一步運用分子技術，分析了與膠原蛋白沉積、血管新生和發炎反應等關鍵生物標誌基因的表達。這些基因在傷口修復的各個階段扮演著至關重要的角色。研究團隊還對PDLLA和PLLA進行了全面的生物安全評估，以確保其在未來治療應用中的生物相容性和安全性。實驗數據表明，PLLA和PDLLA的組合使用能夠顯著增強傷口癒合，其效果遠優於單獨使用任一聚合物或對照組。這項發現不僅證實了這兩種聚合物在加速皮膚傷口癒合方面的有效性，也為我們理解其複雜的作用機制提供了寶貴的科學見解。總體而言，這項創新的研究成果為生物可降解聚合物在人類傷口護理臨床應用提供了新的見解與方向。隨著對PLLA和PDLLA機制的更深入了解，未來有望開發出更高效、更安全的慢性傷口治療方案，從而改善全球數百萬患者的生活品質。本研究已於近日發表於藥理學領域Q1的Biomedicine & Pharmacotherapy期刊。https://shorturl.at/BDlN7

27/10/2024

I am honored to be invited to serve as a judge for the 5th National High School English Science Inquiry Debate Competition at the 2024 Taiwan Science Festival. The primary objectives of this competition are to enhance high school students' scientific inquiry abilities, improve their English communication skills, expand scientific exchange, and cultivate the spirit of independent learning.

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https://cnt-cycu.weebly.com/32879323633138321475.html

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