膀胱癌是泌尿系统中最常见的高死亡率的恶性肿瘤,如今临床上诊断膀胱癌的金标准是膀胱镜检查,它具有一定的侵入性,病人在检测几天内很可能出现尿路感染和血尿等问题。由于患者尿液中存在明确的肿瘤特征标志物,开发基于尿液的膀胱癌标志物生物传感器为实现膀胱癌的无痛检测和早期诊断带来了希望。然而,尿液中的膀胱癌标志物含量极低,且背景干扰非常严重,对检测方法的灵敏度和选择性同时提出了极高的要求。生物传感器件由于具有快速、廉价、便捷等优势,已经获得了各个行业的青睐,也为癌症标志物的检测带来了新的方案。近年来,基于场效应晶体管的生物传感器由于具有非凡的电子特性,如快速响应,易于小型化和集成等,得到了迅速的发展。晶体管与功能分子相结合构成的纳米生物传感器件很好地结合了生物分子特异性识别和晶体管信号放大的优势,可以同时充当传感器和放大器,在很小的电压变化下产生明显的沟道电流变化,从而实现高感测灵敏度。其中,基于铟镓锌氧化物的晶体管因具有制备工艺简单、易于大规模制造、成本低廉且信号稳定性高等特点,成为了晶体管生物传感器的研究热点,也为实现体液中微量的癌症特征分子的高灵敏检测带来了机会。本项研究中,我们构建了高性能的铟镓锌氧化物薄膜晶体管,研究了其电学性能和稳定性,在此基础上构建了识别分子功能化的铟镓锌氧化物薄膜晶体管传感器,实现了膀胱癌患者尿液中微量的特征标志物的高灵敏和选择性检测,对膀胱癌患者和正常人的尿液样本进行了有效区分。具体工作内容如下:(1)采用磁控溅射法在硅衬底上制备了铟镓锌氧化物薄膜,并构建了高性能的铟镓锌氧化物薄膜晶体管。铟镓锌氧化物薄膜的表面平整且粗糙度均一的特征为晶体管器件的稳定性提供了保障,除此之外,晶体管器件也展现出良好的电学特性,如高场效应迁移率、电流开关比和极小的漏电流等,表明其具有极大的潜力用于构建纳米生物传感器并用于临床诊断。(2)在铟镓锌氧化物表面修饰具有特异性识别能力的抗体分子,构建高稳定性的膀胱癌标志物晶体管生物传感器阵列,对膀胱癌的特征生物标志物进行检测,分析了传感器件的重现性以及可以达到的检测限、灵敏度和诊断可靠性。在此基础上,对膀胱癌患者和正常人尿液进行检测,实现了对膀胱癌患者和健康人尿液样品的区分。