一直以来,肿瘤疾病都是困扰人类健康的问题,是全球第二大死亡原因。如果能对肿瘤进行早期诊断,从而实现早发现早治疗的目的,则可以有效减少肿瘤患者的死亡率。近年来,因为外泌体在肿瘤发生、发展和转移中的重要作用而成为研究热点。外泌体中携带多种具有生物活性功能的分子,特别是外泌体micro RNA（mi RNA）,它与细胞间的通讯有着密不可分的关系。因此,外泌体mi RNAs（Exo-mi Rs）的水平与疾病的发展和肿瘤的恶性程度高度相关。此外,供体细胞分泌的Exo-mi Rs可以靶向受体细胞,直接调控基因表达。与血浆中的mi RNA相比,Exo-mi Rs作为生物标志物更具有优势。首先,Exo-mi Rs在外泌体中受到磷脂双分子层的保护,避免了在循环中被降解。其次,由于受到外泌体的保护,即使在多次冻融循环或极端p H条件下,Exo-mi Rs仍然具有生物活性。虽然Exo-mi Rs正在成为恶性肿瘤的生物标志物,但由于其长度短、同源性高、丰度低等缺点,其高灵敏度检测仍是一个挑战。随着现代纳米技术的迅速发展,场效应晶体管（FET）生物传感器作为一种免标记的检测工具,是近年来最有前途的生物传感器之一。但是,目前FET的功能化方法较为单一,多为直接在沟道表面固定探针,这样的功能化方式限制了FET生物传感器的检测灵敏度。为了提高检测灵敏度,基于纳米粒子的功能化方法可以在表面修饰更多的探针分子。这种功能化方法与平面相比,由于其三维结构,可以实现更高的杂交效率。石墨烯量子点（GQDs）是碳族中新的零维成员。GQDs在2004-2006年首次被分离和表征。从尺寸上看,GQDs是横向尺寸小于10 nm的石墨烯片。由于其体积极小且易于修饰,因此被广泛应用于各种生物探针的连接。二酰胺吗啉代寡核苷酸（PMO）是DNA分子类似物,并可以通过碱基互补配对的方式同RNA和DNA单链结合。由于结构的改变,使得PMO不带有任何电荷。因此,PMO与DNA和RNA杂交时具有较好的特异性和稳定性。基于以上背景,本文构建了一种基于GQDs-PMO复合物功能化的还原氧化石墨烯（RGO）场效应晶体管生物传感器（GPPR-FET）,能够实现肿瘤患者血液中外泌体mi RNA的超灵敏检测。将GODs与PMO孵育,得到GQDs-PMO复合物。在RGO-FET制备后,将聚赖氨酸（PLL）组装到RGO表面。随后,将GQDs-PMO复合物固定在芯片表面,构建GPPR-FET生物传感器。通过PMO探针与Exo-mi Rs杂交,可灵敏、特异性地检测Exo-mi Rs。该工作分为以下两个部分:第一章:GPPR-FET生物传感器的构建首先,将羧基化的GQDs用EDC/NHS活化,活化后的GQDs与氨基化的PMO探针共孵育,制备GQDs-PMO复合物。按课题组已报道方法构建RGO FET。为了实现该复合物在芯片表面的固定化,在RGO表面沉积携带氨基的PLL,通过GQDs-PMO复合物剩余的羧基与PLL的氨基反应可将PMO探针固定在芯片表面,构建GPPR-FET生物传感器。优化了GQDs-PMO复合物制备和PLL在RGO表面沉积的各种条件。同时,考察了GPPR-FET生物传感器的抗干扰性和稳定性。第二章:GPPR-FET生物传感器检测外泌体mi RNA首先,考察了GPPR-FET生物传感器的灵敏度。将不同浓度mi RNA21加入到GPPR-FET生物传感器的表面,通过检测PMO-mi RNA杂交前后狄拉克点的变化可实现mi RNA的检测。研究结果显示,该传感器的检测限可低至85 a M,比其它传感方法报道的灵敏度更高。另外,该GPPR-FET生物传感器还能够区分互补mi RNA、非互补mi RNA和单碱基错配的mi RNA,表现出较高的特异性。随后,使用GPPR-FET生物传感器分别对MCF-7细胞来源的外泌体mi RNA21和MCF-10A细胞来源的外泌体mi RNA21进行检测,发现MCF-7细胞来源的外泌体mi RNA21的含量显著高于MCF-10A细胞来源的外泌体mi RNA21。将GPPR-FET生物传感器的检测结果与金标准方法q RT-PCR的结果进行比较,发现两者的结果有较好的一致性。最后,将GPPR-FET生物传感器用于临床样本的检测。证明该生物传感器可以通过检测患者血浆中的外泌体mi RNA21来区分正常人群和乳腺癌患者。