光电化学生物传感器是基于物质的光电转换特性,通过化学/生物识别过程分析待检测物的一类分析装置。光电化学生物传感器主要包括光电转换单元和传感识别单元,其中光电材料的选择和传感识别策略的设计是构建高灵敏光电化学生物传感器的关键。光电化学分析方法是以光作为激发信号,检测的是电信号。得益于光信号和电信号之间的分离,使得系统具有较低的背景信号。光电化学分析具有响应迅速、成本低廉、设备简单、背景信号低和灵敏度高等优点,因此在疾病的早期诊断、生物分析和环境检测等方面受到了广泛关注。硕士期间的工作主要以不同形貌的氧化锌纳米材料作为基础光电材料和不同种类的量子点纳米材料作为光敏材料,结合不同的信号放大策略,利用实验室在微流控纸芯片上的研究,构建了两种高灵敏性、高特异性的纸基光电化学生物传感器,用于核酸的检测,为癌症的早期诊断提供了依据。主要研究工作如下:(1)基于级联光电活性材料和三螺旋分子开关的光电化学生物传感器的研究。采用原位生长的方法在纸芯片上生长金纳米粒子增强纸基底的导电性和生物相容性。利用不同尺寸并带有不同基团的碲化镉量子点依次对棒状氧化锌纳米材料进行敏化,形成一种级联光电层,实现了很好的光电流信号放大;首次将光电化学分析与三螺旋分子开关策略进行结合,当有目标物存在时,通过三螺旋分子开关状态的变化造成了光电流响应的变化,实现对HIV-1的灵敏特异性检测。(2)基于金纳米粒子修饰的二氧化铈八面体作为多功能信号调节剂的双模式光电化学生物传感器的研究。自主设计了可折叠并带有比色区域的纸基分析装置,首先采用水热法合成氧化锌纳米花并修饰到纸芯片上,选用低毒性的硒化铟银量子点对氧化锌纳米花进行敏化,实现了杰出的初始光电流信号;另外通过DNA链之间的特异性杂交将金纳米粒子修饰的二氧化铈八面体引进电极体系中,利用其多功能淬灭效应淬灭光电流信号,极大地提高了生物传感器的灵敏度。当目标DNA存在时,金纳米粒子修饰的二氧化铈八面体离开工作电极并转移到比色区域,一方面导致光电流响应增加,另一方面利用其类过氧化物酶的特性催化显色反应的生成,实现对目标DNA的可视化检测。