摘要
膀胱癌是人体泌尿系统常见的恶性肿瘤，发病率和术后复发率都极高。目前，膀胱镜检查和组织活检是诊断膀胱癌的金标准，但这些诊断方法由于具有高侵入性给患者带来了极大的痛苦。近年来，无创液体活检可以通过检测各种体液中的生物标志物进行疾病筛查，为早期临床诊断提供了新思路。膀胱是储尿器官，膀胱癌的发生和发展与尿液成分密切相关。因此，膀胱癌尿液诊断将为膀胱癌的无创早期诊断带来希望。然而，尿液中膀胱癌标志物含量极低，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。且目前开发的液体活检诊断方法主要依赖于单个生物标志物的检测，大大限制了诊断的准确性。为此，开发一种能够同时高灵敏地检测多种膀胱癌生物标志物的有效方法，对于实现膀胱癌的早期准确诊断极为必要。 纳米生物传感器的发展为膀胱癌液体活检带来了机会。基于场效应晶体管(FET)的生物传感器近年来发展迅猛，具有高灵敏度，超快速响应和低检测限等优点。特别是通过调控材料合成和器件制备工艺，可以构建具有多通道传感单元的FET传感阵列，能够同时检测多个疾病生物标志物，从而提高诊断的准确性。在构建FET的纳米材料中，二硫化钼(MoS2)具有优异的电学性能，包括直接带隙、高开关比和高载流子迁移率，基于MoS2构建的FET生物传感器能够对生物标志物实现高灵敏度和高准确性的快速检测。 在本论文中，我们设计构建了基于MoS2纳米薄片的FET传感阵列，用于同时检测人类尿液中的两种膀胱癌生物标志物。主要研究内容如下： (1)对化学气相沉积法(CVD)生长制备的MoS2纳米薄片进行形貌与结构表征，并利用其制备MoS2FET阵列器件，探究MoS2FET的电学性能。均匀性良好的三角MoS2纳米片具有超薄的双层结构，利用其制备的FET阵列展现出优异的电学性能，具有较高的载流子迁移率和电流开关比，这对于构建高灵敏度的FET生物传感器具有重要意义。 (2)分别用两种特定的识别分子对MoS2FET阵列进行功能化，构建MoS2FET传感阵列，利用MoS2FET传感阵列对两种膀胱癌标志物即核基质蛋白22(NMP22)和细胞角蛋白8(CK8)进行特异性定量检测。研究表明，MoS2FET生物传感阵列对NMP22和CK8蛋白的检测限极低，并且具有较宽的线性传感范围。高灵敏度和特异性的MoS2FET传感阵列还可用于检测人类尿液样本中的膀胱癌生物标志物，能够有效地将膀胱癌患者与健康人的尿液样本进行区分。
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