- 选题背景和意义：
由于疟疾、霍乱等疾病在落后发展地区极为盛行，根据《2019年世界疟疾报告：概要》报告，2018年，全世界估计发生2.28亿例疟疾病例（95%置信区间：2.06-2.58亿），而2010年为2.51亿例（95%置信区间：2.31-2.78亿）。近十年来疟疾病例仍然居高不下，而大部分疟疾病例发生在世界卫生组织非洲区域（2.13亿例，占93%），其次是东南亚区域（3.4%）和东地中海区域（2.1%）。因此希望能够制造出低成本的快速筛检工具，以利于在发病的早期对病情加以控制，从而治疗病征。
生物传感器利用了生物要素与物理化学检测要素组合在一起，对被分析物进行检测的装置。其中包含了生物敏感组件、物理化学信号转换器和电子信号处理器。藉由将生物敏感组件发生特异性反应时产生的信号经过转换器转变为光、电等易被检测分析的信号来获知相关信息。近年来，由于生物技术的发展，诞生了许多疾病诊断检测的技术，例如免疫标定、磁珠标定、磁珠靶向供药、荧光标记、电化学检测、微流控技术等。其中特异序列DNA的检测技术在基因分析、临床诊断的地位显得日益重要。DNA电化学传感器具有速度快、灵敏度高、操作简单、轻便、价格低廉等优点。DNA电化学传感器主要有两种类型，分别为电流型与电阻抗型，电流型主要为检测DNA杂交过程、杂交前后的电流信号变化；电阻型主要为检测DNA杂交前后的阻抗值变化。
而随着材料技术的发展，将纳米材料引进生物传感器可大大的提升灵敏度与检测限，当中以石墨烯、二硫化钼、纳米金、纳米银，等材料尤为受到研究者与专家们的重视。
微流控芯片的优势一方面在于可以通过将微流体力学与其他物理方法（声、光、磁、电等）相结合，从而实现对微量的肿瘤细胞、外泌体实现精确的操控与分选；另一方面在于将微流控芯片与电化学检测技术、免疫荧光检测技术等相结合，在尾流道内进行电学检测，从而获得极高的检测灵敏度与极低的检测限。
石墨烯（Graphene）是碳原子紧密排列成单层二维蜂窝状晶格结构的二维材料，厚度只有0.335 nm。由于其具有良好的生物兼容性以及导电性能，从而被广泛应用于生物检测中。
三维石墨烯气凝胶（Graphene Aerogel, 3D GA）材料是指二维石墨烯分子在经过一系列的物理化学变化之后，堆砌而成的具有丰富孔隙形貌的三维结构的气凝胶材料。其主要特点在于具有极大的比表面积以及良好的导电性。在免疫检测应用中，相比于平面电极材料，三维石墨烯表面可以修饰更多的抗体，与检测溶液之间更容易进行电荷的交换，并且其丰富的表面形貌可以形成对于外泌体或肿瘤细胞的天然捕捉陷阱。
本课题将进行一种基于三维石墨烯气凝胶（3D GA）材料的微流控生物芯片的设计、制备与应用研究，通过使用DNA电化学检测技术结合微流控技术对外泌体进行检测，使用杂交链式反应（HCR）将信号进行放大处理，引入金纳米颗粒对芯片进行优化，采用丝网印刷技术从而实现高效率、低成本的芯片制造。
二、课题关键问题及难点：
1. 丝网印刷基底材料的选择与电极尺寸及布局的设计；
2. 芯片内三维石墨烯气凝胶的合成；
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