近年来,光电化学（Photoelectrochemistry,PEC）生物传感分析,因继承了电化学传感器的诸多优点且激发和检测信号两种能量形式被完全分离,在灵敏度、响应速度、价格等方面已展现出独特的优势,在生命分析化学领域进展迅速。对于PEC免疫分析来说,定量检测一般是通过电极/电解质界面的光电子转移和免疫识别后光电流的变化来实现的。实际生化样品的复杂性,特别是一些疾病标志物丰度低尤其是在疾病的早期检测阶段,都对PEC生物传感分析提出了更高的要求。提高灵敏度一直是分析化学追求的一个重要目标。高的光电转换效率和信号放大策略在提高PEC免疫分析灵敏度方面起着十分重要的作用。因此,寻找性能优异的光活性纳米材料、探索新的传感识别策略,一直是PEC生物传感器十分活跃的前沿领域。本论文制备具有优异PEC性能的光活性纳米材料,结合新的生物传感策略,构建了系列灵敏、准确检测疾病标志物的新方法。主要创新点和研究内容如下:1.基于三元复合材料g-C₃N₄-MoS₂@CdS:Mn修饰的光电极,结合CuO功能化的信号探针,构建了一种灵敏检测肌红蛋白（Myo）的新型PEC传感器。共敏化材料g-C₃N₄-MoS₂@CdS:Mn能有效地促进电子转移,显著抑制电子空穴对的复合,从而产生高的光电流响应。为了证明共敏化结构在PEC生物分析中的性能,使用共敏化材料作为电极衬底材料、Myo为检测目标物以及anti-Myo-CuO共轭物为信号放大探针构建了一个夹心型PEC生物传感器。当Myo存在时,系统中引入的anti-Myo-CuO共轭物可以显著猝灭PEC响应,这是由于anti-Myo-CuO共轭物的光生电子竞争、导电性差和空间位阻效应所致。由于g-C₃N₄-MoS₂@CdS:Mn复合材料和anti-Myo-CuO共轭物的协同放大作用,免疫传感器的线性范围为1.0 pg/mL-50 ng/mL,检出限低至0.42 pg/mL。将新方法成功应用于人血清样品中Myo的检测,与信阳市中心医院检测结果吻合,加标回收率在90.0%-107.0%,RSD不大于6.3%。2.构建了一种实现两种疾病标志物的同时检测新型电位分辨PEC生物传感器。合成并筛选了具有不同临界电压的CdS纳米线（NWs）和SnNb₂O₆纳米片（NSs）两种光活性纳米材料,并将电位分辨体系引入到PEC传感器中。随着偏置电压的变化,可以很好地区分CdS NWs的阳极光电流和SnNb₂O₆ NSs的阴极光电流。为了证明该电位分辨系统在PEC多生物标志物分析中的适用性,建立了一种无标记PEC免疫传感器,用于检测两种心肌标志物Myo和肌钙蛋白I（cTnI）。由于光活性材料具有良好的电位分辨率和优异的PEC性能,所设计的生物传感器对Myo和cTnI的检测具有较好的分析性能。Myo和cTnI的线性范围均为5.0 pg/mL-50 ng/mL,检出限分别为2.0 pg/mL、2.5 pg/mL。将发展的方法成功应用于人血清样品中Myo和cTnI的检测,与信阳市中心医院结果一致,Myo的加标回收率为90.0%-112.0%,RSD不超过6.3%,cTnI的加标回收率为90.0%-115.0%,RSD不大于6.8%。3.基于激子-等离子体相互作用（EPI）、空间位阻效应和电子受体消耗三重信号放大策略,并巧妙结合光电阳极和光电阴极,构建了一种检测cTnI的光阴极PEC生物传感新方法。采用光阳极SnNb₂O₆-MoS₂修饰的ITO电极作为辅助电极,CuBi₂O₄-rGO/ITO光电阴极作为工作电极,当目标物cTnI存在时,Au@Ag NPs-anti-cTnI-CAT被引入到传感体系中。通过EPI、空间位阻效应和电子受体消耗的协同作用,可以有效抑制电子传导和转移速率,从而改变光电流信号。该传感器的线性范围为5.0 pg/mL-0.1μg/mL,检出限为2.0 pg/mL。将方法应用于人血清样品中cTnI的检测,与信阳市中心医院结果相符,cTnI的加标回收率为90.0%-115.0%,RSD不大于7.6%。4.利用化学发光发射的光作为激发光源,在rGO-Au上修饰鲁米诺（luminol）、辣根过氧化物酶（HRP）和anti-cTnI,合成了发光探针rGO-Au-luminol@HRP-anti-cTnI。在CdS@g-C₃N₄光电极的基础上,采用rGO-Au-luminol@HRP-anti-cTnI体系作为内激发光源,构建了一种新型PEC生物传感器实现了cTnI的灵敏检测。在HRP作用下,H₂O₂加速氧化luminol,产生的化学发光将激发CdS@g-C₃N₄复合材料产生光电流信号,实现灵敏分裂式光电免疫分析。在优化条件下,构建传感器的线性范围为5.0 pg/mL-50 ng/mL,检出限为2.2 pg/mL。将方法应用于人血清样品中cTnI的检测,加标回收率为80.0%-111.0%,RSD小于6.2%。