结直肠癌（Colorectal cancer,CRC）是全球发病率第三位的恶性肿瘤。在过去的30年间,中国结直肠癌患病人数增长了 700%,超过美国成为全球结直肠癌患病人数最多的国家。然而目前的诊断方法如内窥镜、组织活检、磁共振成像和计算机断层扫描等存在有创及癌症早期不敏感等问题,极大地影响了肿瘤的早期诊断和治疗。近年来,随着高通量测序技术的发展,大量研究表明微小RNA在基因表达调控、生物个体发育、代谢等生理病理过程中起重要作用,在肿瘤诊断方面具有高灵敏度、高特异性等优点。然而传统的RNA检测技术存在一定局限性,例如RNA检测的“金标准”实时荧光定量聚合酶链式反应（Quantitative reverse transcription polymerase chain reaction,RT-qPCR）需要繁琐的样品处理过程和昂贵的仪器;RNA微阵列可以分析多个靶点,但其灵敏度相对较低。因此,开发低成本、灵敏、便捷的微小RNA新型检测方法对于结直肠癌诊断具有重要意义。本学位论文研究内容包括以下两个部分:（一）基于MoS2/Ti3C2纳米杂化结构光电化学生物传感器的构建及其在结直肠癌外泌体miRNA检测中的应用目的:寻找高光电转换性能的纳米杂化材料制作生物传感器,进一步明确光电化学（Photoelectrochemical,PEC）生物传感器在结直肠癌外泌体miRNA检测方面的可行性。方法:1.利用MoS2的光敏性和Ti3C2的优异导电性制备具有高光响应性的纳米杂化材料,构建灵敏度高、选择性好的生物传感器。2.对检测性能进行评价并探究其在临床样本外泌体miRNA检测中的应用潜力。结果:1.结构及化学成分表征证实MoS2/Ti3C2纳米杂化材料成功合成。2.根据Tauc plot结果与公式计算,MoS2的电子在光激发下由价带跃迁到导带,Ti3C2快速地将电子转移到电极,抑制了光生电子-空穴复合,提高了光电转换性能。3.MoS2/Ti3C2生物传感器检测miRNA的线性检测范围为1 fM-100 nM,计算检出限为0.27 fM,具有较高的稳定性和特异性。同时该生物传感器可以应用于血清外泌体miR-92a-3p的检测,能够区分肿瘤病人与健康对照。结论:基于MoS2的光电转换性能和Ti3C2的电子转移能力,建立了基于MoS2/Ti3C2纳米杂化结构的PEC生物传感器,实现了结直肠癌相关miR-92a-3p灵敏检测,为临床miRNA检测提供了新的途径。（二）基于MoS2@ReS2/Ti3C2复合材料和双链特异性核酸酶辅助的光电生物传感器的构建及其在结直肠癌血清piR-31143检测中的应用目的:探究光电异质结构的光电转换性能机理,建立核酸恒温扩增信号放大策略并构建PEC生物传感器,探究传感器检测piR-31143在临床结直肠癌诊断中的应用价值。方法:1.制备光电信号强且稳定的异质结构,结合核酸恒温扩增检测策略构建PEC生物传感器。2.对构建的PEC生物传感器进行方法学评价。3.基于临床样本探究piR-31143对结直肠癌的诊断效能。结果:1.结构及化学成分表征证明MoS2@ReS2/Ti3C2的成功制备。2.根据Tauc plot结果与公式计算,MoS2@ReS2为Ⅰ型异质结,电子和空穴从ReS2转移到MoS2,电子经由Ti3C2转移到外部电路,空穴被电解液抗坏血酸还原,形成电流回路。3.生物传感器的线性检测范围和计算检测限分别为10-1-106 fM和0.023 fM,具有较强的光电流稳定性和对piR-31143的检测特异性。4.基于PEC传感器检测血清piR-31143区分结直肠癌患者与健康对照组的受试者工作特征曲线下面积（Area Under the Curve,AUC）为0.942,为结直肠癌的诊断提供了一条新的可靠途径。结论:MoS2@ReS2/Ti3C2是一种含有Ⅰ型异质结构的光电复合材料,具有良好的光电转换效能,基于MoS2@ReS2/Ti3C2的新型PEC生物传感器的piR-3 1143检测可用于结直肠癌诊断,具有临床应用潜力。