生物传感器是一种将生物反应或者生物成分转换为有用信号的分析装置。由于成本价格低、分析处理速度快、器件选择性高以及易于微型化与集成化的优势,生物传感器近年来得到蓬勃发展及迅速应用。大多数生物传感器侧重于对静态目标物进行检测,然而,许多离子或者生物分子在反应过程中或生物体系中是随着时间和空间的变化不断产生、消耗或转移的动态过程,并非是一成不变的。基于此本文设计了一种基于光纤传感和石墨烯场效应管的光纤石墨烯场效应管生物传感器,并根据光纤石墨烯场效应管生物传感器的特性自制了双通道检测系统。同时本文利用该传感器实现了用于实时检测不同溶液的pH值以及用于实时检测DNA分子杂交的动力学过程。该生物传感器的构建是以光纤端面为平台,通过磁控溅射与激光烧蚀的方法在光纤顶部制作金电极作为场效应管的源极与漏极,通过湿法将石墨烯转移至光纤端面,使石墨烯置于场效应管的源极与漏极之间形成电学检测通道。同时传感器根据光纤传感的特性,利用光纤将不同强度的荧光光强经光电倍增管转换成电学量输出作为光学检测通道。通过光电双通道检测系统对不同分子进行检测。双通道检测系统主要由上位机、光路和电路三部分组成。光路部分主要包括光纤、激光发生器、高通滤光片、光纤准直器、二向色镜、物镜、光电倍增管(Photomultiplier tube,PMT)等。电路部分主要包括PMT电源及增益控制模块、PMT信号调理模块、AD信号采集模块、场效应管栅压控制与输出模块、场效应管等效电阻测量模块五个模块。上位机部分使用G语言通过Labview编写,可实现在上位机处控制检测系统的开关与增益选择,同时以“数形结合”的方式显示最终结果。石墨烯具有零带隙结构、高电子迁移率以及独特的双边特性等特点;荧光素及其衍生物6’-羧基荧光素在不同pH值溶液中电离程度不同导致荧光强度有所变化。因此在pH检测中光纤石墨烯场效应管生物传感器一方面根据荧光强度的不同监测溶液中pH值的变化,另一方面根据石墨烯在不同pH值溶液中Dirac点的移动来监测溶液pH值的变化。在DNA分子杂交的动力学检测研究中,光纤石墨烯场效应管生物传感器利用1-芘丁酸琥珀酰亚胺酯作为锚,将被荧光基团修饰的探针链固定到石墨烯表面,通过加入氧化石墨烯使探针链上的荧光基团猝灭。当加入互补链时,探针链脱离氧化石墨烯与互补链结合,从而使修饰在探针链上的荧光基团恢复发光。因此本文根据荧光基团的亮灭变化建立光学检测通道,根据修饰在石墨烯表面的分子电性不同引起石墨烯电导率的变化以及Dirac点的移动建立电学检测通道。光纤石墨烯场效应管生物传感器与双通道检测系统结合使用,通过记录荧光强度与石墨烯电导率的变化以及Dirac点的移动来实时地反映pH值的变化与DNA分子的杂交过程。与传统具有单一检测方式的生物传感器相比,光纤石墨烯场效应管生物传感器更加灵敏可靠;与目前研发的实时性检测生物传感器相比,光纤石墨烯场效应管生物传感器具有相同量级的检测灵敏度却将传感器的大小缩小至微米量级。同时pH值与DNA的成功检测证明了光纤石墨烯场效应管传感器设计制作的可行性,也为多传感器的集成及其广泛应用提供了一种新的思路。