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核酸适配体-石墨烯场效应管（Aptameric graphene field effect transistor,A-GFET）纳米生物传感器由于其具有高灵敏度、高特异性和响应快速等特点在人体分泌液蛋白分子检测领域具有重要的理论意义和实用价值,在许多疾病的预防中有着广泛的应用前景。然而目前对A-GFET纳米生物传感器的研究主要以概念性探索为主,其传感机理仍缺乏建立在深入定量分析基础上的理论解释。而且人体分泌液中蛋白分子含量微少、环境干扰复杂,A-GFET纳米生物传感器有限的检测性能和特殊的供电与信号采集要求也阻碍了它的实际应用。此外,以可穿戴为目的的柔性化A-GFET开发也尚处于起步阶段,仍缺乏理论与实验研究基础。本文通过理论分析与实验验证相结合的方法,基于静电感应理论研究了核酸适配体-蛋白分子间亲和性结合对单层石墨烯内部载流子浓度的影响机理,进而掌握了其对石墨烯沟道电学性能中单位面积内可移动载流子数量和转移特性曲线电中性点位置的影响规律,在理论上揭示了A-GFET纳米生物传感器的传感机理。通过对希尔方程与石墨烯场效应管（Graphene field effect transistor,GFET）电子学输运特性的分析,建立了蛋白分子浓度c与A-GFET电学响应信号之间的数学关系模型,为核酸适配体捕获蛋白分子后对石墨烯沟道中漏-源电流产生影响的解释提供了理论支持。提出了一种在1-芘丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯（1-Pyrenebutyric acid N-hydroxysuccinimide ester,PASE）修饰过程中施加电场可以有效地提升PASE和核酸适配体在石墨烯表面的修饰密度的方法,即电场修饰法。并通过施加电场前后对蛋白分子白介素-6的检测实验对比进而验证了电场修饰法对A-GFET在蛋白分子检测方面性能如检测极限、饱和响应信号和平衡解离系数k D等提升的有效性。研制了一种优化结构的柔性A-GFET,通过蒸镀SiO2纳米层隔绝了石墨烯与聚萘二甲酸乙二醇酯（Polyethylene naphthalate,PEN）有机基底的接触,消除了潜在的化学掺杂影响,有效提升了A-GFET的电学性能。利用电学测量实验手段,对正、反向弯曲机械形变状态下石墨烯电学性能中单位面积内可移动载流子数量、载流子迁移率、转移特性曲线电中性点位置变化规律和核酸适配体与蛋白分子亲和性结合稳定性的影响进行了实验研究与定量分析。解决了A-GFET的高精度低压低噪声供电、nA级微弱电流信号连续采集和尺寸小型化等关键技术问题,研制出了可手持的便携式A-GFET蛋白分子检测仪,并利用该检测仪定量分析了生理磷酸盐溶液、人工唾液和人体真实唾液环境中A-GFET对白介素-6的电学响应特性,实现了唾液中白介素-6分子浓度的方便、快速和经济的检测。综上所述,本文围绕重大疾病的早期非侵入式诊断的应用背景,采取了理论分析和实验研究相结合的技术路线,系统地研究了A-GFET纳米生物传感器的蛋白分子检测机理、检测性能的提升方法和其在人体唾液环境中的响应特性,为后续A-GFET纳米生物传感器的系统研究打下了夯实的理论基础。此外,还初步探究了弯曲机械形变对柔性化A-GFET电学性能中单位面积内可移动载流子数量、载流子迁移率和转移特性曲线电中性点位置的变化规律与其对蛋白分子检测的稳定性的影响,为柔性化A-GFET的开发应用提供了支持。试制的便携式A-GFET蛋白分子检测仪实现了人体分泌液中急性心梗生物标志物白介素-6浓度方便、快速和经济的检测,为急性心梗的早期预防与有效检测提供了一种新的解决途径。