场效应晶体管(FET)生物传感器将生物信号转换为电信号,因具有集成度高、稳定性好、实时检测的特性,在生物科学研究、医疗诊断、环境监测等领域具有重要作用。FET生物传感器由FET部分和生物探针分子部分组成,目前研究者单独调控FET部分或者生物探针分子部分,其性能仍然具有较大提升空间。因此,开发新型检测策略实现协同调控FET生物传感器的FETYEP yeast extract-peptone medium部分和生物探针分子部分是构建高性能FET生物传感器的关键。本论文协同调控氧化铟FET部分和生物探针分子部分增强氧化铟FET生物传感器的检测性能,为开发高性能FET生物传感器提供了一种新的思路。论文的主要研究内容如下:一、通过调控抗体探针分子的修饰位点缩短生物探针分子到氧化铟FET沟道表面距离,构建针对卵巢癌标志物CA125的高灵敏FET生物传感器。通过溶液旋涂法制备了厘米级、超薄氧化铟薄膜(6 nm),并构筑了具有高开关比(10~5)和迁移率(7.2 cm~2 V~(-1) s~(-1))性能的氧化铟FET器件。利用抗体分子生物功能化方法在氧化铟FET表面共价连接CA125抗体探针分子,并且通过N端修饰方法使探针分子接近氧化铟FET沟道表面,增强探针分子与氧化铟FET沟道之间的相互作用。氧化铟FET生物传感器对卵巢癌标志物CA125的检测具有较高的灵敏度,实现低检测限(100 n U/m L)的同时还具有较宽的线性响应范围(100 n U/m L～1 U/m L),表现出在低浓度疾病标志物检测分析领域良好的应用前景。二、进一步通过精准调节德拜长度(λ_D)协同调控传感器探针分子有效电荷和氧化铟FET沟道载流子,增强FET生物传感器检测性能。通过控制钝化层厚度及缓冲液浓度精确调控λ_D接近min(R_P,R_(P+T))(R_P为结合靶标之前探针分子高度,R_(P+T)为结合靶标之后探针分子高AZD1152-HQPA分子式度),使探针分子有效电荷数量变化最大,从而使氧化铟FET沟道载流子数量变化最大,提高了氧化铟FET生物传感器的电流响应,进一步提高氧化铟FET生物传感器的性能。通过控制λ_D接近min(R_P,R_(P+T)),血清素的检测限可低至5 fM,线性范围达到10 fM至1 n M,进一步将其扩展到对多巴胺和葡萄糖的检测中,验证了λ_D调控氧化铟FET生物传感器的规律普适性,为高灵敏FET生物传感器的开发提供了新的理论和技术支撑。三、通过调控氧化铟FET生物传感器栅极电压全面深入揭示生物探针分子与氧化铟FET沟道的相互作用对其检测性能的影响机制。将端粒酶引物单链DNA(ssDNA)作为探针分子固定在氧化铟FET沟道表面,开发出一种栅极电压调控的端粒酶生物传感器。通过调控氧化铟FET生物传感器栅极电压协同控制ssDNA探针高度、ssDNA有效电荷数量和氧化铟FET载流子数量,实现调控探针分子与氧化铟FET沟道的相互作用,有效提高了FET生物传感器对端粒酶检测的灵敏度,实现极低的检测限(13 cells)和较宽的线性范围(100～5000 cells)。氧化铟FET生物传感器栅极电压策略的可靠性和普适性在癌细胞(Hep G2、He La、MCF-7)和正常细胞(HLF)端粒酶活性的检测结果中得到了证实,对开发癌症标志物临床诊断所需的高灵敏FET生物传感器具有重要参考AMG510抑制剂价值和意义。