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石墨烯是二维蜂巢晶格结构的单层碳原子，具有优异的电学性能、高的比表面积以及稳定的化学性能，是生物分子电学检测的理想选择。本论文主要是探索石墨烯电学器件在生物传感中的应用，构建液栅型石墨烯场效应器件(GFET)，围绕石墨烯的非共价修饰方法，实现肿瘤蛋白标志物的检测。具体工作主要包括以下几个方面: 蛋白在石墨烯表面的吸附作用对于石墨烯的生物传感界面的构建具有重要的意义，通过制作石墨烯电学器件，首先考察石墨烯对pH的响应，通过电化学方法实现小牛血清(BSA)蛋白的微量检测，检测灵敏度高于文献的报道，并利用光谱和元素分析验证了BSA在石墨烯表面微量的吸附作用。 针对蛋白在石墨烯表面吸附量少的问题，利用1-芘丁酸琥珀酰亚胺酯(PYR-NHS)作为石墨烯的非共价交联剂偶联癌胚抗原抗体(Anti-CEA)，并对修饰过程进行深入地表征和分析，构建液栅石墨烯场效应管实现癌胚抗原(CEA)特异性和高灵敏度的检测，检测限低于100pg/mL，高于临床检测阂值，通过Hill吸附模型拟合计算得到Anti-CEA与CEA的解离常数与协同系数，与文献报道参数吻合。 鉴于常用的非共价交联剂的不稳定、修饰过程以及修饰量难以控制等问题，首次提出了通过控制BSA蛋白失活的时间、溶剂的盐离子浓度、BSA浓度以及溶液的pH值在石墨烯表面实现不同厚度和掺杂的纳米级BSA蛋白可控性的修饰。失活BSA薄膜表面的羧基与氨基通过X射线光电子能谱等方法进行表征验证，证明了这种修饰方法可作为石墨烯表面生物探针通用的修饰方法，同时利用该薄膜实现Anti-BSA高灵敏度的检测。 最后利用石墨烯表面多功能的热失活纳米级BSA薄膜(Nano-BSA)，作为石墨烯器件制作工艺的保护层，同时又作为石墨烯的非共价交联剂，通过EDC和NHS活化偶联Anti-CEA，构建Anti-CEA修饰的Nano-BSA GFET，实现稀释血清中CEA蛋白的检测，检测限低于10pg/mL。Nano-BSA GFET实现了更高的检测灵敏度，并且提出了石墨烯器件新的制作和修饰方法。