随着疾病诊断、环境监测和药物开发等技术的发展,有效检测特定低浓度生物分子成为医学诊断和生命科学中的重要挑战。目前已有的传感方法比如酶联免疫吸附法、免疫荧光分析法等尚不能满足快速、低浓度和低成本检测的要求。硅纳米线场效应晶体管（silicon nanowire field-effect transistors,SiNW-FET）生物传感器是一类具有重要应用前景的传感器,器件通过目标分子与器件结合后表面电荷变化做出响应,可以实现快速、高灵敏度和无标记实时生物检测。然而,由于器件与待测液在固液两相界面处存在德拜屏蔽效应限制了传感极限,尚不能满足器件的实际应用。目前,研究表明将聚乙二醇与硅烷分子间隔修饰在FET上有效地减弱德拜屏蔽效应,作为聚合物网络结构的水凝胶由于具有优异的生物相容性,已被广泛应用于一系列生物界面。本文以水凝胶作为SiNW-FET的功能化修饰层,研究水凝胶作为栅介质克服德拜屏蔽效应,增强器件灵敏度和稳定性的方法。进一步地,研究了水凝胶功能化修饰的SiNW-FET对检测pH和白介素6（interleukin-6,IL-6）生物传感性能的影响。基于SiNW-FET,通过研究中药等活性小分子作用于间充质干细胞（MSCs）的影响,探索器件的新型应用研究。论文主要包括以下三个部分:（1）采用原位紫外聚合形成pH响应的丙烯酰胺水凝胶,研究并优化了水凝胶合适的合成和固定工艺。研究表明,聚合时间和旋涂参数是水凝胶的合成和固定的关键因素。将成功制备得到的pH响应水凝胶功能化修饰在SiNW-FET上,用于展开pH传感性能研究。研究发现,器件的平均pH灵敏度为100 mV/pH,变化率与pH值呈指数关系,水凝胶的存在延缓了器件老化并使其具有优异的稳定性。发生在栅极表面的水凝胶溶胀改变水凝胶的介电特性,其电容随着测量区间3-13内pH值的增加而增大,所以水凝胶修饰的SiNW-FET展现出优异的pH传感性能。（2）将IL-6适配体通过化学键合的方式固定在水凝胶聚合物网络内部,成功制备得到对IL-6特异性响应的水凝胶修饰的SiNW-FET。研究发现器件对于不同浓度的IL-6具有规律性地响应,检测限为10 pg/L。对比用硅烷分子常规方法修饰的SiNW-FET与水凝胶修饰的SiNW-FET,发现后者在1×PBS离子浓度的待测液中电流信号的衰减比较小,表明水凝胶修饰可以有效地减弱器件的德拜屏蔽效应,器件对于IL-6的检测具有高度的特异性。（3）进一步开展了基于SiNW-FET对中药活性小分子作用间充质干细胞离子信号的研究。通过时间响应曲线从9种中药单体中初步筛选出阳性中药单体及其有效浓度,研究发现人参皂苷Rd、20（R）-人参皂苷Rg3、人参皂苷F3这三种中药单体对器件的电流变化率的影响最小,人参皂苷Rb1、人参皂苷Rb3、5,6-脱氢人参皂苷Rd对器件的电流变化率的影响相对比较大,表明这三种中药单体作用于MSCs的影响更强。