Marissa Sumathipala

美国阿什本市 Broad Run 高中

　　随着高血脂、高血压和 II 型糖尿病导致的代谢综合征的增多，全球头号疾病杀手——心血管代谢疾病的风险大幅增加。作为一项快速发展的全球性健康挑战，心血管代谢疾病横跨各个年龄段，全世界 25% 的成年人、以及美国 10% 的儿童和 50% 的 60 岁以上的成年人都受到影响。一般而言，心血管代谢疾病的各项病因会单独治疗。为了解决心血管代谢疾病各项病因的底层分子途径问题，人们将 FOXO 蛋白质作为新型药物靶点进行研究。FOXO 蛋白质针对脂肪组织、脂类代谢、胰岛素信号传导、脂肪细胞作用与分化、氧化应激、脂肪生成、自体吞噬、以及抑制胆固醇生物合成中的关键代谢途径。FOXO 转录因子通过两个果蝇转基因株系、GAL4 驱动系和 dFOXO 系在脂肪组织中表达，并在生脂性食物上培养以诱发心脏和代谢下降。在不影响心脏跳动的情况下对下腹进行外科解剖，并对视频进行分析。心肌组织经固定和荧光染色后获得了肌动蛋白-肌原纤维图像。生脂性食物培养的 FOXO 表达型苍蝇显示出心功能不全减轻的疗效：心率改进了 27%，无节律性改进 76%，收缩力改进 120% (p<0.05)。当在生脂性食物培养之前表达时，FOXO 显示出保护作用：心率改进 43%，无节律性改进 76%，收缩力改进 155% (p<0.05)。在结构上，FOXO 能够预防心脏肥大和肌原纤维紊乱。由于能够成功降低死亡率和治疗饮食诱发的心律失常、心动过速和心脏肥大，FOXO 成为兼具预防和治疗作用的新型药物靶点。

【2016 年英特尔 ISEF 所获奖项】

英特尔基金会中国科学文化研修奖

一等奖：3,000 美元

英特尔 ISEF 最佳类别奖：5,000 美元

Prashant Godishala, Brennan Clark

美国圣路易斯帕克布瑞克中学

　　一种无创风险分析工具已经问世，可使用口腔冲洗样本评估与 HPV 有关的口咽癌。该工具的想法来自工作中发现的与 HPV 有关的膀胱癌细胞中的染色体数目异常（非整倍体）。研究表明，萤光原位杂交法 (FISH) 是有效显现细胞内染色体和检测非整倍体的最佳工具。在 King 等人的工作基础上，通过创建口腔细胞冲洗方法和选择分析特定染色体（3、7、8 和 20），该方法被重新设计用于口咽细胞。（未发布）。除此之外，还对 BioView Duet 显微镜进行改装，以有效显现口腔细胞，同时还将在线细胞分类工具 TeleGene™ 重新格式化以进行口腔细胞分类。该方法用于建立来自健康患者的 59 个口腔冲洗样本的非整倍体基线，然后与 HPV 阳性患者 10 个口腔冲洗样本的非整倍体进行对比。无论是否按照性别分类，健康患者染色体中的非整倍体细胞数量并无显著差异 (p > 0.05)。但是，HPV 阳性和 HPV 阴性样本之间的非整倍体差别很大(p < 0.05)，这说明新的测试方法在分析 HPV 感染个体的潜在口咽癌风险方面是有效的。作为我们的工作成果，我们的研究基地为本文所述的流程申请了专利并将其出售用于大规模临床应用。

【2016 年英特尔 ISEF 所获奖项】

英特尔基金会中国科学文化研修奖

一等奖：3,000 美元

英特尔 ISEF 最佳类别奖：5,000 美元

西格玛赛学会、科学研究学会生命科学二等奖：1,000 美元

Takahiro Ichige

日本千叶市千叶市立高中

　　步进电机由于其成本低、耐用、较高的定位和稳定性能，广泛用于打印机、复印机和工业机械。但是它们的能耗非常高。为解决这一问题，我们提出了被称为 RE 系统的新型控制方法。该系统内采用光中断器作为转子位置检测器和相位比较器。由标准步级转速命令脉冲调节的闪光穿过转子的旋转狭缝，然后驱动电机内的线圈。相位比较通过旋转狭缝将闪光中断来进行。目前的研究将该 RE 系统与标准方法进行了比较，后者一般情况下都会达到最大能耗水平，无论系统状态如何。通过按负载变化而控制激发时间，旋转状态下的 RE 系统能耗降低了 31%。此外，在没有外力的情况关闭停机状态下的激发，RE 系统的能耗降低了 78%。相比采用微处理器的闭环控制系统既复杂又昂贵，RE 系统仅是在标准系统上添加了光中断器以作为定位检测器和相位比较器。RE 系统运用开环控制系统降低能耗，既简单又便宜。实际中，步进电机所需的低成本控制系统也被用于需要耐久性和低成本的产品中。采用 RE 系统将有助于防止全球变暖。

【2016 年英特尔 ISEF 所获奖项】

英特尔基金会中国科学文化研修奖

一等奖：3,000 美元

英特尔 ISEF 最佳类别奖：5,000 美元

Kathryn Lawrence, Katherine Younglove

美国博尔德市费尔维尤高中

　　纺织品偶氮染料是全球重要污染源。偶氮染料有毒而且致癌，其污染物会对人类和水生生态系统的健康造成不利影响。金属纳米颗粒能够降解偶氮染料，但是聚合与氧化会减少反应表面积和催化能力。在此，我们希望通过高比表面积沉积和新型表面功能化碳来改进铁/镍纳米催化剂。我们以两个纳米铁碳比，对三个新型表面功能化碳、两个非功能化碳、以及非固定化纳米颗粒的降解进行了对比。水性纳米颗粒合成利用了七水硫酸亚铁盐和六水合氯化镍盐的硼氢化钠还原法。我们以固定时间间隔从纳米颗粒和水性偶氮染料橙黄 G 溶液中采集样本，并用紫外可见分光光度计测定浓度。一小时后剩余的染料百分比表示去除量。一阶速率常数表示降解的速度。加大反应表面积促使催化能力提高，染料降解为准一级降解。纳米碳固定化防止了聚合与氧化反应部位还原，去除率比非固定化纳米颗粒高 94%。通过特定多金属氧酸盐表面功能化后的新型碳进行的电子转移使得碳和纳米颗粒表面都能进行橙黄 G 降解，进一步增加了反应表面积，从而使速率常数比非固定化纳米颗粒提高 433%。碳固定化的铁/镍纳米颗粒显示出相比当前技术和废水处理潜力的显著改善。

【2016 年英特尔 ISEF 所获奖项】

英特尔基金会中国科学文化研修奖

一等奖：3,000 美元

英特尔 ISEF 最佳类别奖：5,000 美元