光电化学生物传感器作为一种新型的化学分析方法,可以快速灵敏的监测具有重要临床意义以及环境意义的生物分子。由于光电化学检测方法具有灵敏度高、仪器成本低、设备简单、易于微型化等优点,在分析检测方面展现了独特的优越性。目前,发掘新型光电化学材料和构建新型的传感原理和策略对光电化学生物传感器的扩展和应用显得十分重要。本论文着重围绕TiO₂介观晶体,这一具有优良光电活性的半导体材料来构建光电化学传感器。TiO₂介观晶体具有光电转换效率高、稳定性好,无毒的特点,对太阳能电池领域的发展起到非常重要的作用,而且在光电传感方向具有非常好的应用前景。因此,对该材料的探索成为各大领域的研究热点。本论文基于TiO₂介观晶体,围绕对其信号增敏的方法以及如何增强传感器灵敏度的策略进行了研究,成功建立了三种新型的光电化学检测方案。第一章报道了基于石墨烯敏化的TiO₂介观晶体所构建的无酶标记策略的光电化学传感器以实现对伴刀豆球蛋白A的检测,同时也对TiO₂介观晶体的初步应用进行了探索。第二章设计了一种基于多功能全碳电极结构以及硅钛菁敏化的TiO₂介观晶体用于多级信号放大的光电化学免疫分析,并用于对黄曲霉毒素B1的高灵敏检测。该传感平台是将硅钛菁敏化的TiO₂介观晶体作为探针端的标记物来实现高灵敏分析。这一竞争型的免疫传感器为生物小分子的检测提供了一种通用的方法。第三章制备了基于聚多巴胺敏化的TiO₂介观晶体所构建的自增强光阴极作为基底信号,以及用有序介孔结构的氧化钴来标记抗体作为双信号放大的生物探针用于实现对玉米赤霉烯酮的检测。在最优条件下,这一夹心型的免疫传感器实现了从10-6到20 ng/mL的检测范围,并具有良好的线性关系,以及良好的专一性,精密度和重现性,对光电化学免疫传感的发展提供了有价值、通用性好的检测平台。