近年来,科学技术的飞速发展为现代临床检验诊断领域和生物医药带来了全新的科学视角和技术理论的支持。其中基于纳米材料修饰的场效应晶体管生物传感器因其独特的优势在临床检验诊断领域不断地崭露头角,在疾病的早期诊断和揭示疾病机制过程中发挥重要的作用。场效应晶体管生物传感器因其可以实现对目标待测物的高灵敏、快速检测并可以集成化、微型化等优势,成为很多科研工作者的研究热点。石墨烯也因其电子迁移率高、生物相容性好等优点在众多纳米材料中脱颖而出。利用场效应晶体管生物传感器和石墨烯各自的优势,构建基于还原氧化石墨烯的场效应晶体管(Field effect transistor,FET)生物传感器可实现在复杂的生物样本中对目标待测物的高灵敏、快速检测,尤其是对病原体等引起的严重传染性疾病的检测和研究疾病的发病机制时具有巨大的应用潜力。当下,由病毒等病原体引起的疾病经常发生,甚至也会有某些高危病毒如埃博拉病毒等引起重大传染性疾病,这对于人类的健康和社会的安定产生了有害的影响。因此,实现对传染性疾病的早期诊断就显得尤为重要。同时对于一些非传染性疾病如神经系统疾病的阿尔茨海默氏症等,研究其神经系统信号分子的转导机制,对于了解神经系统疾病的致病机制从而采取相应的治疗方案也有着重要的意义。基于此,本论文主要是围绕着基于还原氧化石墨烯(Reduced graphene oxide,RGO)的FET生物传感器的制备和应用,构建纳米生物传感平台,将其应用于埃博拉病毒的免标记、高灵敏度检测,以及对海马神经元释放的谷氨酸进行实时监测,具体开展的工作如下:第一部分功能化的基于还原氧化石墨烯的场效应晶体管生物传感器的构建及其用于埃博拉病毒免标记、高灵敏度的检测埃博拉病毒(Ebola virus,EBOV)是一种高致病性病毒,具有高感染性和死亡率。实现对埃博拉病毒的快速、早期检测对疾病的诊断、患者的治疗和预防疾病的爆发就显得尤为重要。本章研究是构建功能化的还原氧化石墨烯的FET生物传感器(RGO-FET)并将其应用于埃博拉病毒的免标记、高灵敏度检测。该检测平台是以RGO作为导电基底,利用场效应晶体管生物传感器来实现对灭活的埃博拉病毒的免疫测定。按照标准的微加工工艺制备FET器件,将RGO滴涂在器件表面,通过连接剂的作用将抗EBOV表面糖蛋白的马源抗体固定在芯片的传感沟道的表面上。埃博拉抗体功能化的RGO-FET生物传感器可测量不同浓度的EBOV,由于EBOV在pH=7.4的缓冲溶液中带负电,当EBOV结合到FET表面特异抗体时,可以引起狄拉克电压的偏移。而当检测其他病毒时,则不能发生特异性的结合,则不会引起电压的变化,因此可通过狄拉克点电压的变化来半定量判断EBOV的含量。该方法可以检测PBS中的EBOV浓度范围为2.4×10~-1212 g/mL至1.2×10~-77 g/mL,检出限低至2.4 pg/mL,同时在血清样本中检测浓度范围为1.2×10~-1111 g/mL至1.2×10~-88 g/mL,检测限低至12 pg/mL,加标回收率为93%~105.6%。同时,该检测平台具有很好的稳定性和特异性。这些结果表明,该传感器在临床病毒检测中具有潜在的应用价值。第二部分功能化的基于还原氧化石墨烯的场效应晶体管生物传感器实时监测原代海马神经元释放的谷氨酸谷氨酸(Glutamate,Glu)作为最重要的中枢兴奋性神经递质之一,其在神经信号转导中起重要作用并且涉及多种神经疾病,例如中风、阿尔茨海默氏症。开发有效的实时监测谷氨酸的方法对于了解神经元活动和神经系统疾病的致病机理有重要的意义。本章研究是利用RGO-FET生物传感器实时监测原代培养的乳鼠海马神经元细胞中谷氨酸的释放过程。该平台也是利用RGO-FET生物传感器,用人工合成的谷氨酸受体(mGluR)对其功能化,从而实时监测原代培养的乳鼠海马神经元细胞中释放的谷氨酸。谷氨酸受体纯度高,与谷氨酸分子有很高的亲和力。通过连接剂的作用将mGluR固定在RGO表面上,mGluR可以专一性的结合靶标物质Glu。Glu带负电荷,当Glu结合到FET芯片表面可导致电荷密度变化,从而引起狄拉克点电压的变化。该RGO-FET生物传感器可检测PBS中浓度低至1 fM的谷氨酸分子,在完全细胞培养基中可区分10 fM的谷氨酸。将自制细胞储存器固定在芯片感应通道上,利用酶解法提取神经元细胞后,将细胞放置到细胞储存器中进行培养3-5天,待细胞分化生长良好后,将该芯片放置到奕叶探针台上进行电学性能测试,经高钾溶液刺激后可实时监测原代培养的乳鼠海马神经元释放的谷氨酸。这种方法目前还鲜有报道,其有助于了解神经元通讯的本质,为检测细胞释放的小分子技术奠定了基础。