钾是维持人体生理功能的重要元素之一,在神经传递、血压和pH值调节、酶激活和胶原蛋白的形成等许多生物过程中发挥着重要作用,健康人体内K+浓度为3.5 mmol/L～5.5 mmol/L。K+浓度异常会导致出现肌肉痉挛或无力、恶心、腹泻、频繁排尿、脱水、瘫痪和心律改变等症状。K+常规的检测方法有火焰光度法、离子选择性电极法、干化法、质谱法、比色法等,这些方法存在不能实时检测、灵敏度低等问题。近十年来,硅纳米线场效应晶体管（SiNW-FET）生物传感器由于兼具纳米材料和场效应器件的优势,能够对硅纳米线表面分子结合导致电学信号变化做出响应,具有响应速度快、灵敏度高、特异性强和免标记等特点,被应用于蛋白质、离子、细胞、病毒等检测。但受半导体德拜屏蔽效应的影响,SiNW-FET生物传感器直接检测生理溶液中目标分子的研究遇到了瓶颈,难以实现对高离子强度溶液目标分子的检测。此外,不带电或者带弱电的目标分子对半导体沟道影响非常小,无法有效测量目标物。这两方面极大的限制了SiNW-FET生物传感器在临床上的应用。本文围绕克服德拜屏蔽效应和弱电荷限制两方面的影响,对SiNW-FET生物传感器表面进行化学修饰。基于常见的单链适配体特殊的折叠结构变化,耦合可以产生纳米线沟道电流放大的高数值功函数金纳米粒子,突破SiNW-FET生物传感器在生理溶液的检测限制,提高了器件灵敏度并构建了应用于检测血清样品中K+的生物传感器。本文的主要研究内容如下:1.通过氨基丙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、1-乙基-3-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺和N-羟基硫代琥珀酰亚胺将可发生折叠变化的单链适配体修饰在SiNW-FET生物传感器表面,实现血清K+高灵敏、高特异性的检测。结果表明,单链适配体修饰的SiNW-FET生物传感器能够有效的克服德拜屏蔽效应的影响,且对K+的具有高特异性和灵敏性,检测限为1 fmol/L。2.针对SiNW-FET生物传感器应用于不带电目标分子检测的挑战进行了方案优化。通过将K+单链适配体偶联高功涵金纳米粒子,然后将其修饰在SiNW-FET生物传感器表面。当目标分子与适配体特异性结合时,引起适配体发生折叠变化,使金纳米粒子靠近硅纳米线表面。由于Au与Si功函数存在较大的差值,引起液栅功函数波动,导致器件阈值电压漂移,SiNW-FET生物传感器电流显著改变,实现对不带电目标分子的高灵敏检测。该方法与单链适配体修饰SiNW-FET生物传感器表面的检测方法结果相比较具有高灵敏度,对不带电目标分子的检测有极大帮助。