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光电化学（PEC）生物传感器是一种基于PEC过程和特异性生物识别过程的新分析方法。在PEC检测中,入射光源激发光电化学活性材料,以产生的光电流作为检测信号,而特定的生物分子通常用作捕获分析物的生物识别探针。PEC生物传感器展现出快速响应、操作简便和易于小型化的特点,这归因于光分析和电分析。由于生物探针与分析物特异性相互作用,PEC分析还具有高选择性和高灵敏度。此外,入射光源和检测信号的完全分离可以有效地降低背景信号。PEC生物传感器的这些显著特征使其成为一种有价值的敏感生物检测工具,引起了大量科研者的兴趣。虽然已经出现了各种各样性能出色的PEC生物传感器,但是光电材料的光电性能和传感器的设计策略仍然有很大的创新空间。另外,复杂的真实样品或检测基质中共存的氧化或还原物种可能产生假阳性或者假阴性信号,从而影响检测的准确度。因此,改善光电性能和开发传感策略是PEC生物分析领域的研究热点。本论文主要开发了如下几种新型PEC生物传感器,用来实现M.Sss I MTase活性、DNA、mi RNAs和Pb2+的高灵敏和高选择性检测:（1）基于Cd Se量子点（QDs）的优异PEC特性和“Z-scheme”异质结增强光电流的高效性,制备了一种新型“Z-scheme”异质结（Cd Se QDs/氨基官能团化的石墨烯量子点（af GQDs））,用于构建PEC传感器。首先,用聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）功能化的还原型氧化石墨烯（P-r GO）修饰氧化铟锡（ITO）电极。然后,通过带正电荷的P-r GO和带负电荷的羧基官能团化的Cd Se QDs之间的静电相互作用,Cd Se QDs组装在ITO/P-r GO电极上。为了在Cd Se QDs上组装GQDs,GQDs进行了氨基官能团化,然后共价连接到羧基官能团化的Cd Se QDs上。光电流从ITO/P-r GO/Cd Se QDs的阳极光电流转变为ITO/P-r GO/Cd Se QDs/af GQDs的增强阴极光电流,这是由于形成了一种新的“Z-scheme”异质结（Cd Se QDs/af GQDs）。基于“Z-scheme”Cd Se QDs/af GQDs异质结和多重信号放大策略（4-氯-1-萘醌（4-CD）的沉淀效应、af GQDs和金纳米颗粒（Au NPs）之间的能量转移（ET）效应以及Au-聚乙二胺（PAMAM）-Mn O2的空间位阻效应）,开发了一种灵敏的PEC生物传感器,用于M.Sss I MTase活性检测,并且获得良好的分析性能,线性响应范围为0.1-60 U m L-1,检测限低至0.046 U m L-1。该开发的PEC生物传感器可能在MTase抑制剂筛选、癌症早期诊断和抗癌药物发现方面具有潜在的应用价值。（2）基于DNA连接的Cd Se QDs/af GQDs“Z-scheme”系统,构建了一种超灵敏和高选择的PEC传感平台,用于DNA分析。首先,P-r GO对ITO电极进行修饰,以固定和分散Cd Se QDs。所得到的ITO/P-r GO/Cd Se QDs电极产生阳极光电流。在目标物DNA（T-DNA）触发的催化发夹组装（CHA）和杂交链反应（HCR）过程之后,丰富的长双链DNA（ds DNA）引入传感平台。然后,大量的af GQD插入ds DNA,导致DNA连接的Cd Se QDs/af GQDs“Z-scheme”系统的形成和响应信号从阳极光电流到阴极光电流的变化。由于目标物诱导的光电流极性转换,构建的PEC传感平台具有负背景信号和出色选择性,并且T-DNA被灵敏地检测（线性范围,1 a M-100 p M;检测限,0.1 a M）。因此,该传感平台在生物分析和疾病诊断中具有潜在的应用前景。（3）制备了一种光电流极性转换“Z-scheme”系统Cd Se QDs/ds DNA/多孔金-银纳米球（PAu-Ag Ns）/af GQDs,基于负背景信号和双重信号放大策略,构建了一种超灵敏PEC生物传感器,用于micro RNA（mi RNA）-141分析。首先,将带正电荷的P-r GO涂覆在ITO电极上以固定和分散Cd Se QDs。然后,通过Cd-S键,将发夹DNA探针1（HP1）固定在ITO电极上。在双链特异性核酸酶（DSN）辅助的目标物循环放大和链置换放大（SDA）反应之后,丰富的HP1-HP3双螺旋在电极表面形成。通过链霉亲和素（SA）和生物素之间的特异性反应,将SA标记的PAu-Ag Ns/af GQDs引入电极表面,形成光电流极性转换“Z-scheme”系统Cd Se QDs/ds DNA/PAu-Ag Ns/af GQDs。在“Z-scheme”系统中,ds DNA和PAu-Ag Ns作为电子转移介质,促进光生电子从Cd Se QDs转移到af GQDs。在最佳的实验条件下,转换的光电流信号与mi RNA-141浓度相关。线性范围为1 a M-1 n M,检测限计算为0.20 a M。由于负背景信号和DNA基的放大策略,设计的传感器能避免初始信号和背景噪声的影响,并且具有改善的灵敏度和抗干扰能力。故而,该PEC传感器在癌症和肿瘤的早期诊断中具有潜在的应用价值。（4）通过类沸石金属有机框架材料（ZIF-8）的碳化处理,获得氮掺杂多孔碳-氧化锌（NPC-Zn O）多面体。基于Cd Se QDs和NPC-Zn O多面体之间的能级匹配,开发了一种新型光电流方向转换系统（Cd Se QDs//NPC-Zn O多面体）。而且,通过Cd Se QDs//NPC-Zn O多面体光电流方向转换系统和目标物诱导SDA策略的结合,构建了一种新的PEC传感平台,可灵敏地检测mi RNA-155。首先,P-r GO和Cd Se QDs修饰ITO切片,并用作光电极。然后,HP1固定在电极上,并在mi RNA-155存在的情况下被mi RNA-155打开。在mi RNA-155和生物素化的HP2发生SDA过程后,通过SA和生物素之间的特异性反应,SA标记的Au NPs/NPC-Zn O多面体附着在电极表面。结果,电极的光电流方向从阳极光电流转换为阴极光电流,并且阴极光电流的光生电子运动遵循“Z-scheme”路径。基于此光电流方向转换系统,mi RNA-155被灵敏地检测（线性范围,0.1 f M-10 n M;检测限,49 a M）。重要的是,由于目标物和干扰物导致的光电流方向不同,开发的PEC传感平台具有负背景信号。此外,该传感器展现出良好的稳定性、可接受的重现性和出色的选择性,使该平台在利用mi RNAs作为生物标记物的早期肿瘤诊断中具有广阔的应用前景。（5）基于DNAzyme诱导“Z-scheme”Ti O2/Au/Cd S QDs系统的拆分,建立了一种简易与灵敏的PEC生物传感器,用于检测铅离子(Pb2+)。通过Au-S键,Ti O2/Au修饰的ITO电极用于固定基质链DNA1。随后,通过杂交,将Cd S QDs标记的催化链DNA2引入电极表面,形成“Z-scheme”系统Ti O2/Au/Cd S QDs,并产生增强的PEC信号。一旦目标物Pb2+存在,Pb2+特异性DNAzyme会被激活,然后催化DNA1的裂解,从而引起DNA1-DNA2双螺旋的解离与“Z-scheme”系统Ti O2/Au/Cd S QDs的拆分。结果,PEC信号下降。开发的PEC生物传感器在Pb2+分析中展现了出色的性能,线性响应范围为0.5 p M-10 n M,检测限低至0.13 p M,并且在水和人血清样品中具有良好的应用性,表明该传感器在环境监测和临床分析的实际应用方面显示出巨大的潜力。（6）以ZIF-8多面体作为GQDs的载体,成功制备了一种嵌入GQDs的ZIF-8（GQDs@ZIF-8）多面体,并用作多功能信号猝灭剂,构建了一种新的信号衰减型PEC生物传感器,用于M.Sss I MTase活性分析。首先,ITO切片用Ti O2、PDDA和Cd Te QDs修饰。获得的电极用作光电极,并标记为ITO/Ti O2/Cd Te QDs。然后,通过Cd-S键,将单链DNA（S1）锚定在光电极表面。在S1和生物素化的单链DNA（S2）杂交后,通过生物素和SA之间的特异性反应,将SA标记的GQDs@ZIF-8多面体引入修饰电极。作为信号猝灭剂,GQDs@ZIF-8多面体不仅由于位阻效应而抑制ITO/Ti O2/Cd Te QDs电极的光电流信号,而且作为过氧化物酶模拟物催化4-氯-1-萘酚（4-CN）的沉淀反应,导致光电流信号的明显下降。对于特殊设计的ds DNA（S1/S2）,降低的光电流和M.Sss I MTase活性定量相关(线性响应范围,0.005-150 U m L-1;检测限,0.004 U m L-1)。该开发的GQDs@ZIF-8多面体和相关的PEC生物传感器可能在临床研究和疾病诊断中具有潜在的应用意义。