纳米功能材料由于其特殊的性能和优势,已经广泛应用在新型能源、电子器件、生物标记、疾病诊断与治疗、药物的缓释、生物样品分离、食品卫生安全等领域。有机薄膜晶体管作为一种检测器件,具有检测灵敏度高、成本低廉、制备简单、可柔性和生物兼容性好等优点,已经在生物、化学和物理领域具有很好的应用前景。有机薄膜晶体管,根据有机半导体材料的特性以及检测对象的不同,可以分为场效应晶体管和电化学晶体管,两者都在离子、pH、葡萄糖、DNA、细胞、多巴胺、应力、光学等方面都有应用。随着材料的可控性设计以及制备手段的发展,有机薄膜晶体管会得到更多的应用。随着微加工技术的发展,微流控芯片技术从最初的毛细管电泳进行化学生物样品分离检测开始就展现出了良好的应用前景,特别是在基因测序的应用,加快了人类基因组测序的研究步伐。随着软光刻技术的发展以及各种控制和检测单元在微流控芯片上的集成,微流控芯片系统已经可以在样品的分离、化学合成、药物高通量筛选、食品卫生安全,疾病的预防与诊断、环境的检测和保护、细胞生物学与系统学、蛋白质组学等领域得到广泛应用,俨然成为真正意义上的芯片实验室。微流控芯片系统具有很多优点,检测通量高,样品分离速度快,耗量小,灵敏度和准确性高,可集成化,便携化,使其进一步成为交叉学科的研究平台。微流控芯片微通道的尺寸与细胞的尺寸非常接近,在微流控芯片系统中更容易实现单细胞的分析。本论文初步研究了基于纳米材料的检测器件在食品卫生安全,癌症的早期诊断方面的应用,并将检测器件集成在微流控芯片系统中,开展了检测器件对流体的响应以及在流体的剪切力作用下癌细胞释放的效果,具体工作如下：(1)制备了基于PEDOT:PSS有机半导体的电化学传感器(OECT)并对肠出血性细菌E. coli0157:H7进行检测。通过氧等离子体处理以及表面化学修饰,将细菌的捕获抗体嫁接在有机薄膜表面。细菌捕获前后,OECT的转移特性曲线有效栅极电压偏移量与溶液的离子浓度,细菌表面的电势及栅极电极的种类有关。该中OECT对细菌的最低响应浓度为100CFU/ml。(2)将基于PEDOT:PSS有机半导体的电化学传感器集成微流控芯片中,由于流体在微流控芯片微通道中流动时,会对有机薄膜冲刷,造成有机薄膜的导电性能不稳定,测试了其对流速的响应。考虑到PEDOT:PSS的厚度为70nm,与微通道表面的双电层厚度范围相近,最后又研究了基于新型材料石墨烯的场效应晶体管在微流控芯片中对流体流动的响应；研究了流体的离子浓度,衬底的zeta电势以及流体流动的方向等参数对检测器件的影响。结果显示基于石墨烯的场效应晶体管对流速的最低响应为1.0mm/s,体现出了检测器件的高灵敏性。(3)为了增加癌细胞的捕获率,我们合成制备了TiO2纳米颗粒,并组装成静态细胞捕获衬底；研究了捕获衬底的表面粗糙度以及捕获时间对癌细胞捕获率的影响,得到癌细胞捕获的最佳条件,表面粗糙度为85.4nm,捕获时间为1小时。在最佳的细胞捕获条件下,可以从PBS和人造血中分别得到80%和55%左右的癌细胞回收率；此静态捕获技术成功捕获到在癌症病人外周血中循环肿瘤细胞(CTCs)的捕获；该捕获衬底表现出了良好的生物兼容性。(4)将基于TiO2纳米颗粒的癌细胞捕获技术平台集成在微流控芯片系统中,通过表面化学反应,成功的修饰上捕获抗体,实现了癌细胞的捕获；同时,利用流体流动时对癌细胞施加的剪切力实现对癌细胞的释放；当剪切力达到400dyn/cm2时,90%以上的癌细胞都可以释放；初步探讨了流体的表面张力在细胞释放中的应用,结果显示95%以上的细胞可以被释放。这种细胞捕获和释放技术必将在CTCs的研究中得到潜在应用。